Broca Explicada: Processo, Mecanismo e Principais Tipos

O que é Broca?

A broca é um processo de usinagem onde uma ferramenta afiada, endurecida e dentada remove material de uma peça de trabalho de forma consistente, contínua e precisa. O processo de brochamento usa uma ferramenta com dentes elevados de tamanhos diferentes que cortam precisamente uma quantidade especificada de material a cada passagem sobre a peça de trabalho.

No brochamento, a ferramenta de multi-corte se move enquanto a peça de trabalho permanece estática, ou a peça de trabalho se move enquanto a ferramenta está estática. Em alguns casos, pode haver rotação relativa entre a ferramenta e a peça de trabalho. O processo de brochamento pode ser interno através do centro da peça de trabalho ou externo sobre a superfície da peça de trabalho.

A broca é um processo de usinagem que usa uma ferramenta dentada, chamada broca, para remover material. Existem dois tipos principais de brochamento: linear e rotativo. No brochamento linear, que é o processo mais comum, a broca é executada linearmente contra uma superfície da peça de trabalho para efetuar o corte.

Brochas lineares são usadas em uma máquina de brochamento, que também é às vezes abreviada para broca. No brochamento rotativo, a broca é rotacionada e pressionada na peça de trabalho para cortar uma forma axisimétrica.

Uma broca rotativa é usada em um torno ou máquina de parafusos. Em ambos os processos, o corte é realizado em uma única passagem da broca, o que torna muito eficiente.

O brochamento é usado quando a usinagem de precisão é necessária, especialmente para formas incomuns. Superfícies comumente usinadas incluem furos circulares e não circulares, estrias, chavetas e superfícies planas.

Peças de trabalho típicas incluem fundidos pequenos a médios, forjados, peças de máquinas de parafusos e estampados. Embora as brocas possam ser caras, o brochamento é geralmente favorecido sobre outros processos quando usado para corridas de produção de alta quantidade.

As brocas são moldadas similarmente a uma serra, exceto que a altura dos dentes aumenta ao longo do comprimento da ferramenta. Além disso, a broca contém três seções distintas: uma para desbaste, outra para semi-acabamento e a final para acabamento.

O brochamento é um processo de usinagem incomum porque tem o avanço embutido na ferramenta. O perfil da superfície usinada é sempre o inverso do perfil da broca. A elevação por dente (RPT), também conhecida como passo ou avanço por dente, determina a quantidade de material removido e o tamanho do cavaco.

A broca pode ser movida em relação à peça de trabalho ou vice-versa. Como todas as características estão embutidas na broca, nenhum movimento complexo ou mão de obra qualificada é necessário para usá-la. Uma broca é efetivamente uma coleção de ferramentas de corte de ponto único dispostas em sequência, cortando uma após a outra; seu corte é análogo a múltiplas passadas de uma plaina.

O que é o Processo de Brochamento?

O processo de brochamento varia dependendo se o brochamento de superfície ou interno está sendo usado. O brochamento de superfície é a operação mais direta porque uma superfície atua sobre a outra.

Por exemplo, ou a ferramenta de brochamento permanece estacionária e a peça de trabalho é movida contra ela, ou a peça de trabalho é estacionária e a broca é movida contra ela.

O brochamento interno não é tão simples. Para o uso de uma broca interna, a peça de trabalho deve ser fixada no lugar com um porta-peça, que também atua como suporte para a máquina de brochamento. Então, usando o elevador da máquina, a broca é baixada na peça de trabalho.

Então, o puxador da máquina agarra o piloto da broca, e então quando o elevador libera o seguidor, o puxador puxa a broca completamente através da peça. Finalmente, a peça de trabalho é removida, e a broca reengata com o elevador.

Quais são os Usos do Brochamento?

Existem uma infinidade de usos para brocas. Na verdade, você provavelmente já viu tipos de brochamento em ferramentas manuais, eletrodomésticos, encanamento, design automotivo, equipamentos agrícolas e uma variedade de outras aplicações militares e industriais.

No entanto, o uso principal do brochamento é na produção de peças de alto volume que requerem cortes precisos, repetitivos e complexos. Embora o processo de brochamento possa ser usado para uma variedade de aplicações, os melhores materiais para usar são aqueles com uma classificação de dureza entre 26 e 28 Rockwell C.

No entanto, muitas empresas de produção tiveram sucesso usando materiais com classificação de dureza até 32 Rockwell C.

Como Cuidar de Suas Brocas?

Quando você recebe uma broca nova, ela provavelmente é boa para pelo menos 8.000 cortes. No entanto, se a broca for cuidada e afiada regularmente, você pode aumentar essa estimativa original para quase 60.000 ou mais cortes.

As brocas são peças caras, com algumas custando aproximadamente $2.000 ou mais, e embora os 8.000 cortes estimados possam ser adequados para operações menores, nem toda empresa pode se dar ao luxo de substituir essas ferramentas com tanta frequência.

Portanto, após cortar 3.000 peças, pode valer a pena enviar suas brocas para serem afiadas e recondicionadas para prolongar a utilidade das brocas e reduzir os custos gerais de produção. Se você notou que há um aumento na força necessária para cortar suas peças, sua broca pode precisar de afiação.

Tipos de Máquina de Brochamento

Aqui estão apenas alguns tipos de máquinas de brochamento a considerar:

• Brochamento horizontal
• Brochamento vertical
• Brochamento interno
• Brochamento externo
• Brochamento rotativo
• Brochamento linear

1. Máquina de Brochamento Horizontal

Máquinas de brochamento horizontal usam o método de tração para brochamento da peça de trabalho e são usadas para brochamento interior e exterior. Uma máquina horizontal tem uma base, um piloto de broca e um mecanismo de acionamento.

As principais brocas em uma máquina horizontal são chavetas, estrias, ranhuras, furos redondos e formas interiores. Embora máquinas horizontais ocupem espaço no chão, são perfeitas para brocas longas e peças de trabalho pesadas.

2. Máquina de Brochamento Vertical

Uma máquina de brochamento vertical empurra ou puxa a ferramenta de brochamento, com brochamento por empurrar sendo o tipo mais comum. O design e configuração de máquinas verticais tornam possível que elas realizem múltiplas operações, já que é fácil passar uma peça de trabalho de uma máquina para outra.

Os três tipos de máquinas verticais são empurrar para baixo, puxar para cima e puxar para baixo. O design de puxar para cima é o mais popular. Máquinas de brochamento vertical podem ser alimentadas por hidráulica ou acionamento eletromecânico; hidráulica é a mais popular e custo-efetiva.

3. Máquina de Brochamento de Superfície

Uma máquina de brochamento de superfície remove material de acesso da superfície de uma peça de trabalho. A ferramenta de corte passa sobre a peça de trabalho para produzir superfícies planas ou contorneadas. A característica única de uma máquina de brochamento de superfície é que a ferramenta de corte está presa a um aríete que é forçado ao longo da peça de trabalho.

O aríete pode mover-se horizontal ou verticalmente dependendo do design da máquina. É possível que uma máquina de brochamento de superfície tenha dois aríetes; isso é descrito como brochamento duplex.

4. Máquina de Brochamento Contínuo

No brochamento contínuo, a peça de trabalho está constantemente em movimento enquanto a broca é mantida estacionária. O movimento pode ser reto, horizontal ou circular.

Com brochamento contínuo horizontal, as peças de trabalho são carregadas em um dispositivo fixado em uma corrente. O brochamento contínuo é usado para cortar peças similares ao mesmo tempo.

5. Máquina de Brochamento Rotativo

O brochamento rotativo é diferente das outras formas de brochamento e é conhecido como brochamento oscilante (wobble broaching). É um método de precisão para produzir formas poligonais internas interna ou externamente. No brochamento rotativo, a ferramenta de corte é colocada em um ângulo de 1° em relação à linha central da peça de trabalho; isso faz com que a broca corte com um efeito de cinzelamento ou escalopado.

O brochamento rotativo pode ser completado com um torno ou fresadora usando uma máquina de fuso horizontal ou vertical onde o fuso é permitido girar livremente. As formas que podem ser criadas usando brochamento rotativo incluem hexágonos, quadrados, serrilhas, chavetas, evolventes, estrias, engrenagens de dentes retos, números e letras.

6. Máquina de Brochamento por Rotação (Turn Broaching)

Máquinas de brochamento por rotação são usadas para corte circular, linear e espiral onde superfícies precisam de um acabamento alto. A ferramenta tem múltiplos inserts para remover material girando o virabrequim entre centros. Os componentes de uma máquina de brochamento por rotação são capazes de acabamento ou desbaste. O tipo de máquina determina a ferramenta.

Inserts de desbaste e seus segmentos dependem dos requisitos da taxa de remoção de material. Os segmentos de acabamento têm cartuchos ajustáveis, ideais para produzir tolerâncias apertadas.

7. Brochamento CNC

Máquinas de Controle Numérico Computadorizado (CNC) podem ser usadas para o processo de brochamento devido a desenvolvimentos tecnológicos recentes. Peças podem ser brochadas usando os processos rotativo ou linear em uma única etapa. Empresas de brochamento projetaram ferramentas, corpos de ferramentas e suportes que podem ser incluídos no processo CNC.

O brochamento CNC tem ferramentas de brochamento com inserts indexáveis e suportes de ferramentas. Os suportes de ferramentas especiais tornam possível ter vários inserts especializados. Brocas CNC incluem rotativo ou oscilante, punção, chaveta, estrias, polígonos e serrilhas, para citar alguns.

Vantagens do Brochamento

• Taxa de produção muito alta, superior a fresamento, plaina, mandrilamento, etc.
• Alta precisão dimensional e de forma e acabamento superficial do produto.
• Desbaste e acabamento em um único curso do mesmo cortador.
• Necessita apenas um movimento de corte, então design, construção, operação e controle são mais simples.
• Extremamente adequado e econômico para produção em massa.
• Especialização não necessária.
• Face acabada notável.
• Tempo de ciclo curto com alta precisão.
• Pouca habilidade necessária para realizar uma operação de brochamento.
• O brochamento pode ser usado para acabamento de superfície interna ou externa.
• Uma tolerância de ±0,0075 mm e acabamento superficial de cerca de 0,8 mícrons pode ser obtida neste processo.
• Fluido de corte pode ser prontamente aplicado onde é mais eficaz porque uma broca tende a atrair o fluido para o corte.

Desvantagens do Brochamento

• Apenas furos passantes e superfícies podem ser usinados.
• Utilizável apenas para cortes leves.
• Velocidade de corte não pode ser alta.
• Defeitos ou danos na broca afetam severamente a qualidade do produto.
• Design, fabricação e restauração das brocas são difíceis e caros.
• Broca separada deve ser adquirida e usada sempre que tamanho, forma e geometria do trabalho mudam.
• Econômico apenas quando o volume de produção é grande.
• Uma peça de trabalho muito grande não pode ser brochada.
• Alto custo da ferramenta.
• O brochamento não pode ser usado para remoção de grande quantidade de material.
• Peças a serem brochadas devem ser capazes de ser rigidamente suportadas e devem ser capazes de suportar as forças que se estabelecem durante o corte.