Por Que Furação de Furo Profundo é Desafiante — e Como Oficinas de Precisão Superam

Quando uma oficina de usinagem de precisão recebe um RFQ, uma das coisas que verificam no desenho é furos profundos. Furos profundos colocam vários desafios de usinagem. Abordá-los adiciona tempo e custo ao processo de produção, especialmente quando tolerâncias são apertadas. Este post discute a dificuldade de furação de furo profundo e o que uma oficina deve fazer para ter sucesso.

O que é um Furo Profundo?

A definição de furo profundo é onde a profundidade é mais de 10 vezes o diâmetro. Assim, um furo de ¼" de diâmetro torna-se "profundo" quando excede 2 ½" de profundidade. (Ou quando furo de 6mm de diâmetro excede 60mm.)

Canos de Arma e Mais

Furação de furo profundo é às vezes referida como "gun drilling" (furação de cano). Isso porque um dos primeiros componentes engenheirados precisando de furo longo, profundo e reto foi o cano de arma. Hoje muitas peças usinadas dependem de furos profundos para funcionar. Por exemplo:

• Virabrequins e comandos de válvulas, onde furos perfurados entregam lubrificação
• Injetores de combustível
• Matrizes perfuradoras (usadas na indústria alimentícia e outras)
• Canais de resfriamento para gás ou líquido
• Instrumentos cirúrgicos
• Corpos de válvulas hidráulicas e peças similares

Os Desafios da Furação de Furo Profundo

Os quatro principais desafios são:

• Runout da ferramenta
• "Caminhada" (walking)
• Evacuação de cavacos
• Resfriamento

Runout refere-se à tendência da ponta da broca de orbitar ao redor do eixo de rotação. A quantidade de runout cresce conforme a broca fica mais longa e aumentará o diâmetro do furo.

"Caminhada" ocorre no ponto onde a ponta da broca contata a peça. Se a superfície não é completamente perpendicular, uma força lateral empurrará a broca naquela direção, (e uma broca longa e fina pode curvar levemente.) Isso resulta no furo sendo mal posicionado e perfurado em um ângulo. Também pode quebrar a broca. O mesmo pode acontecer se a superfície tem acabamento as-fundido ou fresado rugoso.

Material cortado no fundo do furo tem que ser removido para dar espaço para a broca avançar. Em furos profundos, estes cavacos tendem a enrolar nas flautas da broca e acumular até onde roçam nas laterais do furo. Isso eleva a temperatura e eventualmente fará a broca travar e/ou quebrar.

Na maioria das operações de usinagem de precisão, fluido de corte mantém a interface de corte fria. Em furo profundo é muito difícil levar fluido até o fundo. Como resultado, a temperatura da ponta da broca sobe a onde pode danificar a peça ou até soldar a ela.

Melhores Práticas para Furação de Precisão de Furo Profundo

Produzir furos profundos precisos começa com a ferramenta de máquina. Melhores resultados serão alcançados em máquina CNC com fuso de alta qualidade. Isso reduz runout e proporciona alto nível de controle sobre o ciclo de furação. (Note que em peças redondas pode ser melhor rotacionar a peça e manter a broca parada, ou até ter ambos componentes contra-rotacionando.)

Vem então o porta-ferramenta e a própria broca. O porta-ferramenta deve manter a broca no eixo, e a broca deve ser exatamente reta e simétrica sobre seu eixo.

Para parar a caminhada da broca, a superfície deve ser preparada. Além de fixar a peça para colocar a superfície perpendicular, isso pode incluir fresar um assento plano. Começar com broca central ou piloto garante o furo na posição correta mas adiciona outra troca de ferramenta.

A própria broca deve ser adequada para furação de furo profundo. O principal requisito é furo central para entrega de fluido de corte à ponta. Isso baixará temperaturas de corte e empurrará cavacos para fora. Para furos mais longos, broca especial de furo profundo terá apenas uma aresta de corte em vez de duas. Isso novamente ajuda com remoção de cavacos.

Onde entrega de fluido através do furo não é possível, a alternativa é furação "peck" (por picadas). Isso significa retirar a broca do furo, que puxa cavacos com ela, e reinserir. Algumas oficinas gostam de usar conjunto de brocas de comprimentos progressivamente crescentes: isso aumentará tempo de ciclo.

Uma Capacidade Especializada de Usinagem de Precisão

Furos profundos são inevitáveis em muitas peças metálicas engenheiradas mas produzi-los é desafio de usinagem. Uma oficina de usinagem de precisão, como as que a Impro opera, terá as capacidades de usinagem de precisão CNC para produzir estas características precisa e consistentemente. Entre em contato conosco para discutir suas necessidades de usinagem.