Brunimento Explicado: Definição, Processo e Ferramentas Essenciais

O que é Brunimento?

Brunimento é um processo de usinagem abrasiva que produz uma superfície de precisão em uma peça metálica esfregando uma pedra de retificação abrasiva ou roda de retificação contra ela ao longo de um caminho controlado. O brunimento é usado principalmente para melhorar a forma geométrica de uma superfície, mas também pode melhorar o acabamento superficial.

Aplicações típicas são o acabamento de cilindros para motores de combustão interna, fusos de mancais a ar e engrenagens. Existem muitos tipos de brunidores, mas todos consistem em uma ou mais pedras abrasivas mantidas sob pressão contra a superfície em que estão trabalhando.

Outros processos semelhantes são lapidação e superacabamento.

Definição de Brunimento

Brunimento define como o ato ou processo de afiar algo em uma pedra de brunimento ou pedra de amolar, O alinhamento de precisão da faca da máquina de corte não é afetado pelo brunimento da aresta de corte.

O processo de brunimento fornece o dimensionamento final e cria o padrão de acabamento desejado no interior de tubos ou cilindros. O acabamento é realizado expandindo pedras abrasivas de granulação e grau adequados contra a superfície de trabalho.

As pedras são rotacionadas e reciprocadas na peça com abrasivo de brunimento sob pressão controlada. Combinar rotação e reciprocidade produz um padrão cruzado (cross-hatch) na superfície da peça sendo brunida.

Por Que Precisamos do Processo de Brunimento?

Máquinas de brunimento são ferramentas de abrasão de metal e o processo de brunimento utilizando ferramentas duras ou pedras de brunimento e pedras abrasivas perecíveis para a correção de

• Diâmetro
• Forma
• Acabamento superficial
• Tolerâncias posicionais de furos

O processo de brunimento foi desenvolvido para permitir a perfeição da geometria do furo, controle de tamanho, acabamento superficial final e estruturação da superfície. Processo de brunimento que pode fornecer o dimensionamento final e cria o padrão de acabamento desejado no interior de tubos ou furos de cilindros.

O acabamento é realizado expandindo pedras abrasivas de granulação e grau adequados contra a superfície de trabalho. As pedras são rotacionadas e reciprocadas na peça com abrasivo de brunimento sob pressão controlada. Combinar rotação e reciprocidade produz um padrão cruzado na superfície da peça sendo brunida.

Mecânica do Processo

Como as pedras de brunimento parecem similares a rodas de retificação, é tentador pensar no brunimento como uma forma de retificação de baixa remoção de material. Em vez disso, é melhor pensar nele como um processo de retificação auto-verdadeira (self-truing).

Na retificação, a roda segue um caminho simples. Por exemplo, na retificação por mergulho de um eixo, a roda move em direção ao eixo da peça, retifica, e depois move para fora. Como cada fatia da roda repetidamente contata a mesma fatia da peça, quaisquer imprecisões na forma geométrica da roda de retificação serão transferidas para a peça.

Portanto, a precisão da geometria da peça acabada é limitada à precisão do retificador. A precisão se torna ainda pior à medida que a roda de retificação se desgasta, então o retifico deve ocorrer periodicamente para remodelá-la.

A limitação na precisão geométrica é superada no brunimento porque a pedra de brunimento segue um caminho complexo. No brunimento interno, por exemplo, a pedra se move ao longo de dois caminhos simultaneamente. As pedas são pressionadas radialmente para fora para alargar o furo enquanto oscilam axialmente simultaneamente.

Devido à oscilação, cada fatia das pedras de brunimento toca uma grande área da peça. Portanto, imperfeições no perfil da pedra de brunimento não podem transferir para o furo. Em vez disso, tanto o furo quanto as pedras de brunimento conformam-se à forma média do movimento das pedras de brunimento, que no caso de brunimento interno é um cilindro.

Este efeito de média ocorre em todos os processos de brunimento; tanto a peça quanto as pedras erodem até conformarem-se à forma média da superfície de corte das pedras. Como as pedras de brunimento tendem a erodir em direção a uma forma geométrica desejada, não há necessidade de retificá-las.

Como resultado do efeito de média, a precisão de um componente brunido frequentemente excede a precisão da ferramenta de máquina que o criou.

O caminho da pedra não é a única diferença entre máquinas de retificação e brunimento, elas também diferem na rigidez de sua construção. Máquinas de brunimento são muito mais flexíveis (compliant) que retificadoras. O propósito da retificação é atingir uma tolerância de tamanho apertada.

Para fazer isso, a roda de retificação deve ser movida para uma posição exata relativa à peça. Portanto, uma máquina de retificação deve ser muito rígida e seus eixos devem se mover com precisão muito alta.

Uma máquina de brunimento é relativamente imprecisa e imperfeita. Em vez de confiar na precisão da ferramenta de máquina, ela confia no efeito de média entre a pedra e a peça. Flexibilidade é um requisito de uma máquina de brunimento necessário para o efeito de média ocorrer.

Isso leva a uma diferença óbvia entre as duas máquinas: em uma retificadora, a pedra é rigidamente presa a um deslizamento, enquanto no brunimento a pedra é acionada com pressão pneumática ou hidráulica.

Peças de alta precisão são geralmente retificadas e depois brunidas. A retificação determina o tamanho e o brunimento melhora a forma.

A diferença entre brunimento e retificação é sempre a mesma. Algumas retificadoras têm movimentos complexos e são auto-verdadeiras, e algumas máquinas de brunimento são equipadas com medição em processo para controle de tamanho. Muitas operações de retificação por passagem confiam no mesmo efeito de média do brunimento.

Ferramentas de Brunimento

Brunimento usa uma ferramenta especial, chamada pedra de brunimento ou brunidor, para alcançar uma superfície de precisão. O brunidor é composto de grãos abrasivos ligados juntos com um adesivo. Geralmente, os grãos de brunimento são de forma irregular e cerca de 10 a 50 micrômetros de diâmetro (grão 300 a 1500 mesh). Tamanhos de grão menores produzem uma superfície mais lisa na peça.

O propósito da ferramenta de brunimento é transmitir a potência gerada pela máquina para a peça. O brunimento corrigirá o furo para conicidade, tamanho, acabamento e retidão, mas normalmente não pode corrigir alinhamento axial ou localização.

A ferramenta consiste em um adaptador de nariz de fuso, um eixo de acionamento e um corpo de brunidor. O corpo do brunidor contém um cone anexado a uma haste de empurrar. Veja o desenho de uma ferramenta de brunidor típica na próxima página

A haste de empurrar, dentro do eixo de acionamento, é movida para cima ou para baixo no corpo do brunidor por um motor ou cilindro hidráulico. O atuador está localizado no cabeçote. À medida que o cone move para baixo, ele empurra as placas de expansão para fora, expandindo as pedras.

As pedras abrasivas são usadas para remover o material de estoque da peça. As molas de grampo são usadas para manter as pedras na ferramenta e para colapsar as pedras quando a ferramenta é removida do furo.

As ferramentas de brunimento podem usar superabrasivos ou pedras vitrificadas para brunimento rough, semi-acabamento e brunimento final. Brunimento de pico (peak honing) tipicamente requer apenas a operação de desbaste. Brunimento de platô (colocando um "platô" no topo) requer pedras finas para remover os picos. Algumas ferramentas de brunimento têm tanto desbastadores quanto finalizadores em uma única ferramenta.

Guias de Brunidor (Hone Guides)

Os guias de brunidor são parte da ferramenta de brunimento. Eles são usados para proteger as pedras de brunimento ao entrar ou sair do furo e prevenir que o metal da ferramenta de brunimento contacte a superfície do furo.

Os guias devem ser verificados frequentemente para desgaste ou captação de material estranho. Pedras de brunimento são tipicamente colapsadas abaixo do tamanho dos guias ao retirar para proteger as pedras e o bucha do guia de brunidor.

Bucha do Guia de Brunidor (Hone Guide Bushing)

A bucha do guia de brunidor é montada em um suporte fixo na frente da coluna. A função da bucha do guia de brunidor é guiar a ferramenta de brunimento ao centro do furo. A bucha é tipicamente feita de aço endurecido ou carboneto.

Carboneto é usado quando a bucha do guia de brunidor também é uma "bucha de colapso". Estas são usadas para forçar as pedras de volta niveladas com o corpo da ferramenta quando a ferramenta é muito pequena para ter molas de grampo.

Cone Ajustável (Adjustable Cone)

Ao brunir furos cegos, um cone ajustável pode ser usado para expandir a parte inferior das pedras para compensar o desgaste e manter a parte inferior no tamanho. Sobrecurso de furo cego mostrado acima. Observe que as pedras não podem passar além do fundo como em furos passantes.

Isso causará desgaste desigual das pedras e conicidade na parte inferior da peça. O problema pode ser ajudado pelo uso de um cone ajustável e pelo uso de permanência no fundo.

Ferramentas de Brunimento de Passagem Única (Single Pass Honing Tools)

A ferramenta de brunimento pode consistir em uma barra de furação abrasiva de diamante construída de uma manga de ferro fundido macio expansível permanentemente revestida com abrasivo de diamante natural de grão 100/120 ou pode ser uma manga sinterizada que tem abrasivo incorporado nela.

A ferramenta é expansível, para compensar o desgaste da manga de diamante. O mandril contém passagens para fluxo de refrigerante para os sulcos na manga. A ferramenta de brunimento passa pelo furo uma vez e é retirada.

Esta máquina usa uma ferramenta de brunimento tipo flutuante que se auto-alinha com o furo existente. A ferramenta é projetada para brunir furos abertos que foram gerados pela operação de usinagem anterior. A ferramenta pode corrigir um furo que está excêntrico, cônico e fora de condição redonda. A ferramenta produz furos retos, redondos, não cônicos em uma descida.

O suporte e buchas do guia de brunidor são montados em um suporte fixo montado na frente da coluna. A função do suporte do guia de brunidor é guiar a ferramenta de brunimento no furo. A bucha é usinada para permitir o fluxo de refrigerante para a ferramenta de brunimento de passagem única.

Vantagens do Processo de Brunimento

• Fixadores menos complexos ou de baixo custo.
• É altamente preciso.
• Pode ser usado para furos longos e curtos.
• Mantém a linha central original do furo.
• Qualquer material pode ser acabado independentemente de sua dureza.
• A peça não precisa ser rotacionada por potência, não há mandris, pratos de face ou mesas rotativas necessárias, então não há erros de fixação ou posicionamento.
• O brunidor é acionado a partir de um eixo central, então a flexão do eixo não pode causar furos cônicos como acontece no mandrilamento.
• O resultado é um furo verdadeiramente redondo, sem conicidade ou pontos altos ou baixos, desde que as operações anteriores deixaram estoque suficiente para que o brunidor possa limpar todas as irregularidades.
• Brunimento usa uma grande área de contato a velocidade lenta comparado com retificação ou mandrilamento fino, que usa uma pequena área de contato em alta velocidade. Devido ao movimento combinado de rotação e reciprocidade, um padrão cruzado é criado que é excelente para retenção de lubrificação. Diâmetros com precisão de 0,001 a 0,0001 polegada e mais próximos podem ser brunidos usando pedras de diamante similares a rodas de diamante.

Limitações do Processo de Brunimento

• Brunimento é pensado como um processo lento. No entanto, novas máquinas e pedras encurtaram consideravelmente os tempos de brunimento.
• Brunimento horizontal pode criar furos ovais a menos que o trabalho seja rotacionado ou suportado. Se a peça for fina, até pressão manual pode causar um furo ligeiramente oval.

Aplicação do Processo de Brunimento

• Acabamento de munhões de virabrequim de automóveis
• Acabamento de furos redondos
• Acabamento de peças cilíndricas ocas
• Acabamento de cilindro de motor, mancais, canos de armas, calibradores de anel, eixos e faces de flange, pino de pistão, munhões de virabrequim de automóveis etc.
• Fresamento de engrenagens (Gear Hobbling)