B - Brochas Brochadeiras e Brochamento

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

USINAGEM DOS MATERIAIS

BROCHAS, BROCHADEIRAS E BROCHAMENTO

Afonso Rauh - 07139003

Bernardo Cassimiro Fonseca de Oliveira - 07139011 Laercio Meneses S. Jr. – 07139032

Florianópolis, 2 de Junho de 2009.

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RESUMO

O presente texto aborda assuntos relacionados ao brochamento.

Cita-se, logo no início, um breve histórico dos processos de brochamento e o

assunto é introduzido apresentando-se definições. Posteriormente, são

apresentados os tipos de brochamento existentes e as ferramentas de brochar

são classificadas segundo diversos critérios.

A nomenclatura e os elementos das brochas são apresentados,

sendo seguidos de uma discussão sobre a geometria e os elementos de seus

dentes de corte. Depois, é aprofundado o brochamento de rasgos de chaveta e

ranhuras. Limitações, vantagens e desvantagens do processo são discutidas

em seguida.

No tópico seguinte, são discutidos os diversos tipos de mandris

utilizados neste processo de usinagem. É feita uma análise de problemas que

comumente ocorrem durante o brochamento. Os cuidados com brochamento

interno e externo, como afiação, manejo e abrigo, são também tratados.

O processo do projeto de brochas é, então, abordado. São também

apresentadas as máquinas de brochar, denominadas brochadeiras. E, por fim,

são apresentadas as novas tecnologias na área.

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HISTÓRICO

Tudo se inicia com a necessidade de se obter furos de diferentes

formatos e tamanhos. A princípio conta-se apenas com o punção, e para

alargar furos dava-se golpes de marreta. Na tentativa da obtenção de furos de

outras geometrias utilizava-se o forjamento. O esquema da evolução do

processo pode ser observada à seguir:

• Ferreiro - Forma e tamanho de furos - Punção - Sem dentes -

Golpes de marreta - Forjamento;

• 1873 - Patente E.U.A. Brochadeira;

• 1882 - 1ª Máquina de brochar externamente;

• 1914 - Máquinas de duplo cabeçote (vel. 2,5 m/min);

• 1921 - Brochadeiras de alta velocidade (vel. 5,5 m/min)

brochadeiras verticais de tração ou compressão;

• 1923- Brochadeira horizontal hidráulica (7 m/min);

• 1925 - Produção seriada;

• 1926 - Brochadeira vertical de superfície;

• Hoje - Brochadeiras de 100 ton. (15 m/min);

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Sumário

1. Introdução e Definição ................................................................................................. 5

2. Tipos de brochamento .................................................................................................. 7

3. Classificação das brochas ........................................................................................... 12

4. Nomenclatura dos elementos das brochas .................................................................. 18

5. Geometria e elementos dos dentes de corte ................................................................ 22

6. Brochamento de rasgos de chaveta e ranhuras ........................................................... 24

7. Limitações e desvantagens do processo ..................................................................... 28

8. Vantagens ................................................................................................................... 31

8.1. Alta produtividade ............................................................................................... 31

8.2. Bom acabamento superficial ............................................................................... 32

8.3. Versatilidade funcional ........................................................................................ 32

8.4. Longa vida da ferramenta .................................................................................... 34

8.5. Versatilidade de maquinário ................................................................................ 34

8.6. Produção economicamente viável ....................................................................... 34

9. Mandris ....................................................................................................................... 36

9.1. Mandril com chaveta ........................................................................................... 36

9.2. Mandril automático de 4 castanhas ..................................................................... 37

9.3. Mandril automático com rosca ............................................................................ 38

9.4. Mandril automático tipo Zip ................................................................................ 39

10. Análise de problemas de brochamento ..................................................................... 40

11. Cuidados com brochamento interno e externo ......................................................... 42

11.1. Manejo e Abrigo ................................................................................................ 42

11.2. Afiação............................................................................................................... 42

12. Projeto de brochas .................................................................................................... 43

13. Brochadeiras ........................................................................................................ 62

13.1. Brochamento Vertical .................................................................................. 63

13.2 Brochamento Horizontal .............................................................................. 67

14. Referências Bibliográficas ........................................................................................ 72

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1. Introdução e Definição

O brochamento é uma operação de usinagem antiga, a qual se

desenvolveu principalmente com a indústria automobilística, mas que

atualmente pode ser encontrada em diversos segmentos industriais.

O processo consiste em uma remoção progressiva do material pela

ação de uma ferramenta de corte de múltiplos dentes, denominada brocha. A

brocha contém estes múltiplos dentes dispostos em série e de alturas

crescentes, que definem de antemão a penetração de avanço por dente e

proporcionam uma transformação de perfil gradativa.

Figura I - Exemplos da evolução da forma de um furo. (Fonte: Instituto de Engenharia de Itajubá)

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Ela é relativamente comprida, podendo ser forçada por tração ou

compressão através de um furo (brochamento interno) ou arrastada sobre a

superfície de uma peça (brochamento externo).

A máquina que executa esta operação é denominada brochadeira.

Ela se distingue das outras máquinas-ferramenta pelo fato de prover apenas a

força e a velocidade de corte, uma vez que o avanço decorre da própria

construção da brocha. Uma exceção é o brochamento helicoidal, no qual a

máquina provê ainda o movimento giratório.

Este processo é capaz de, em um único ciclo, realizar as operações

de desbaste e acabamento da peça em virtude da combinação de uma

geometria adequada da ferramenta, tornando esta uma importante

característica deste processo.

É uma operação voltada para a produção de grandes lotes, pois

cada operação exige o projeto e a execução de uma ferramenta própria,

complexa e de alto custo.

Figura II – Processo de brochamento. Os vários dentes atuam numa seqüência contínua e muito próxima, assegurando uma remoção rápida de material. (Fonte: Telecurso 2000 Fiesp,Ciesp,Senai ,Processos de Fabricação Volume, 3 e 4, Editora Globo, Brasil, 2000.)

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2. Tipos de brochamento

As aplicações do brochamento se dividem em dois tipos

principais: brochamento externo ou de superfície e brochamento interno.

Ambos são usados para obtenção de uma larga gama de formas, desde

superfícies planas ou furos redondos até formas bastante complexas em peças

grandes ou pequenas e dos mais variados materiais.

As brochas, em geral, não são adequadas para a remoção de

grandes espessuras de material. As penetrações de avanço, de um dente para

o seguinte, são da ordem de 0,06mm a 0,15mm.

O brochamento externo é uma operação feita sobre a superfície

externa de uma peça, dando acabamento ou semi-acabamento a seus perfis.

Qualquer forma externa pode ser obtida, desde que as superfícies estejam em

linha reta e sem obstruções.

Figura III – Brochamento externo (Fonte: Telecurso 2000 FIESP, CIESP, SENAI, Processos de Fabricação Volume, 3 e 4, Editora Globo, Brasil, 2000.)

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Figura IV – Exemplos de brochas (Fonte: www.lautec.com.br)

Figura V (Fonte: Fonte: STEMMER, C. E., (2008)

Para o brochamento interno, é necessário que a peça tenha um

furo prévio, que pode ser obtido por fundição, forjamento, puncionamento,

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furação ou mandrilação e que tenha dimensões suficientes para a inserção da

brocha. O objetivo dessa operação pode ser o de abrir cavidades para

chavetas em furos cilíndricos ou o de transformar perfis de furos cilíndricos em

perfis acanelados, estriados, quadrados, hexagonais, etc.

Figura VI – Estriado interno feito por brochamento interno (Fonte: www.lautec.com.br)

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Figura VII – Brochamento interno em um furo vazado (Fonte: Fonte: STEMMER, C. E., (2008)

As superfícies a brochar devem ser paralelas ao movimento de

corte, mesmo seções com ângulo de giro uniforme como ranhuras ou dentes

helicoidais, que podem ser brochadas pela rotação da ferramenta ou da peça.

E nenhuma obstrução sobre ou dentro da peça deve bloquear a livre passagem

da brocha.

Uma infinidade de formas pode ser obtida por brochamento interno,

como furos redondos, quadrados, retangulares, ranhurados, estriados, com

contornos diversos, bem como rasgos de chaveta e engrenagens.

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Figura VIII – Formas obtidas por brochamento interno (Fonte: STEMMER, C. E., (2008)

Este processo também tem ampla aplicação na produção de raias

helicoidais em canos de armas e canhões.

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3. Classificação das brochas

As brochas podem ser classificadas segundo vários critérios:

1) Pelo tipo de superfície a usinar:

- Interna

- Externa ou de superfície

2) Pelo modo de aplicação da força de corte:

- De compressão

- De tração

- Giratória

3) Pela forma de construção:

- Sólida

- Em seções ou anéis

- Com dentes postiços

- Tipo pote

4) Pela disposição dos gumes:

- Ortogonais ao eixo da brocha

- Oblíquos ao eixo da brocha

5) Pela sequência de corte:

- Escalonamento em alturas crescentes

- Escalonamento lateral, com corte progressivo

- Escalonamento combinado

6) Pela função:

- Rasgos de chaveta

- Furos redondos

- Ranhurado

- Alisamento

- etc.

As brochas de compressão foram as primeiras a serem utilizadas.

Elas são forçadas através do furo, seja manualmente (com marreta) ou por

prensa. Devem ser curtas, com comprimento inferior a 25 diâmetros para evitar

a flambagem. Por esta razão, só são usadas para remover pequenas

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quantidades de material, como a usinagem e acabamento de formas internas

de séries pequenas.

Figs. IX e X – Brochamento por compressão (Fonte: www.anfeer-n.com.br)

A brocha de tração, sendo puxada através da peça, pode ter maior

comprimento e assim ter número de dentes suficientes para realizar, num único

passe, as operações completas de desbaste e acabamento e, se for o caso,

alisamento do furo. Constituem a grande maioria das brochas internas.

Fig. XI - Esquema de uma brochadeira horizontal por tração (Fonte: Telecurso

2000 FIESP, CIESP, SENAI, Processos de Fabricação Volume, 3 e 4, Editora Globo, Brasil, 2000.)

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Brochas giratórias são utilizadas para produzir formas helicoidais,

como ranhuras internas e raias em canos de armas ou canhões. Os dentes são

retificados com passo helicoidal ao redor do eixo da ferramenta, com um

ângulo de hélice correspondente ao requerido para a peça. Para estas

operações, ou a peça ou a ferramenta precisa girar, durante o curso de corte,

na direção e com o passo da hélice a executar. Para ângulos de hélice

inferiores a 15º, a peça pode ser mantida estacionária e a brocha engatada

num mandril provido de rolamentos de esferas, que permite à ferramenta girar

livremente de acordo com a hélice de seus dentes enquanto é tracionada

através da peça. Para grandes produções e sempre no caso de hélice acima

de 15º, a brochadeira deve ser equipada com adaptadores com hastes

padronizadas helicoidais ou outros dispositivos giratórios que obriguem a

brocha a girar na proporção correta de seu avanço.

As raias, em caso de armas, têm os lados retos e profundidades da

ordem do décimo de milímetro. Bastam, então, poucos dentes. A brocha,

entretanto, deve ser suficientemente longa para atravessar por todo o

comprimento do cano.

Fig. XII – Brochas helicoidais (Fonte: STEMMER, C. E., 2008)

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Fig. XIII – Brochamento interno helicoidal (Fonte: www.engineersedge.com)

A brocha sólida é aquela fabricada de uma peça integral, em geral

de aço rápido, incluindo os dentes, guias e cabeça de tração. A maioria das

brochas internas são sólidas.

Nas brochas em seções, no caso de brochas internas, as seções

são constituídas de diversos anéis montados e fixados sobre uma haste

central. Quando esta brocha começa a usinar abaixo da tolerância, o primeiro

anel é retirado, os demais são avançados de uma posição e um novo anel de

calibragem é adicionado. Outro tipo de brocha interna montada é constituída de

longas barras encaixadas e parafusadas em ranhuras longitudinais da haste de

tração. Os dentes de corte são dispostos ao longo destas barras. No caso de

brochas de superfície, as diversas seções são fixadas numa base comum.

Cada seção tem, em geral, uma forma simples, que permite tratamento térmico

mais uniforme e reafiação mais fácil. Por oferecerem vantagens na construção,

reparação e afiação, as brochas de superfície em seções são as mais

utilizadas.

Brochas com dentes postiços são usadas especialmente no caso

de brochas de superfícies de dimensões maiores, permitindo o uso de uma

base de aço de alto carbono e, como elementos de corte, barras de aço rápido

ou pastilhas de metal duro. Além da economia de construção, obtém-se

ferramentas mais duráveis e que permitem maiores velocidades de corte.

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Brochas tipo pote têm o aspecto de um pote que envolve

completamente a peça, destinando-se ao brochamento externo num único

passe de contornos, tais como engrenagens, eixos ranhurados, eixos com

rasgos, barras estriadas, etc. Elas são montadas pela associação de anéis ou

de barras com dentes cortantes ou pela combinação de ambos. É um processo

econômico e de alta produção em que as peças são tracionadas ou

empurradas através do furo da brocha, que é fixada num suporte.

As brochas tipo pote com anéis são montadas geralmente num

suporte bipartido, no qual são encaixados os anéis individuais de aço rápido,

retificados com precisão e posicionados por rasgo e chaveta. Cada anel tem

dentes internos com a altura, forma e ângulo necessários.

As brochas tipo pote com barras dentadas são providas de ranhuras

internas, nas quais são montadas as barras de aço rápido com uma série de

dentes de altura crescente. Estas brochas são particularmente recomendadas

quando a precisão exigida não é tão grande e os perfis a obter têm

comprimentos de corte inferiores a 16mm. São usadas, por exemplo, na

usinagem de cames curtos e dentes de lados retos. As brochas de barras são

mais baratas do que as de anéis, tanto na construção quanto na manutenção.

Fig. XIV – Brochamento tipo pote (Fonte: www.americanbroach.com)

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Fig. XV – Brocha tipo pote (Fonte: www.hurth-infer.com.br)

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4. Nomenclatura dos elementos das brochas Os principais elementos das brochas estão identificados na figura

abaixo:

Fig. XVI – Elementos das brochas (Fonte: STEMMER, C. E., (2008)

A Haste é a parte dianteira da brocha, que vem antes dos dentes.

É composta pela cabeça de tração e pela guia dianteira.

Cabeça de Tração é a parte das brochas internas de tração

especialmente projetada para o engate com o mandril da brochadeira,

permitindo transferir os esforços de corte e de atrito necesários para puxar a

brocha através do furo da peça. A cabeça de tração é padronizada para que a

brocha possa ser utilizada em diversas brochadeiras.

A Guia Dianteira tem a função de guiar a peça em relação ao

primeiro dente da brocha. Sua forma depende do perfil da peça a brochar. No

brochamento interno, a guia serve também para verificar as dimensões do furo.

Se este for muito pequeno, o primeiro dente da brochar seria sobrecarregado e

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poderia quebrar. Por este motivo, é errado corigir o problema reduzindo o

diâmetro da guia. O furo da peça é que deverá ser reusinado antes do

brochamento.

Para guiar eficientemente, a guia dianteira deve ter um chanfro de

entrada e assegurar um ajuste de escorregamento leve. Seu comprimento,

calculado até o primeiro dente da brocha, deve ser no mínimo igual ao

comprimento do furo a brochar.

A Guia Traseira tem a função de orientar a brocha durante o

corte dos últimos dentes e evitar a queda do extremo da brocha. É localizada

na extremidade traseira de brochas internas, depois dos dentes de reserva.

A Cauda (ou extremo de suporte) é utilizada em brochas muito

compridas, onde é necessário apoiar o extremo da ferramenta num suporte

acompanhador (existente nas brochadeiras horizontais).

Os Dentes são os elementos que realizam a operação de

remoção do material da peça. Eles são colocados em sequência e com alturas

crescentes, sendo a penetração de avanço determinada, portanto, no próprio

projeto da ferramenta.

Os dentes se dividem em três grupos: dentes de desbaste, dentes

de acabamento e dentes de reserva (calibragem):

- Dentes de desbaste: são os que removem a maior parte do

excesso de material.

- Dentes de acabamento: realizam o corte com pequena

penetração de avanço por dente para assegurar um bom acabamento

superficial. A penetração de avanço usada normalmente é da ordem de 0,01

mm, salvo no caso de materiais muito macios, como alumínio e zinco, onde

recomenda-se 0,02 mm por dente.

- Dentes de reserva ou de calibragem: caracterizam-se por

terem a mesma forma e dimensões, ou seja, a penetração de avanço é zero.

Quando o último dente de acabamento tiver sua altura reduzida por refiação, o

primeiro dente de reserva passa a dar o corte final de acabamento. Possuem

um primeiro flanco paralelo ao eixo da brocha (ângulo de incidência igual a

zero), permitindo várias afiações sem perda de altura. O número de dentes de

reserva depende do número de peças a brochar, do número de reafiações

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previstas e da vida total desejada para a ferramenta. Normalmente, há de 4 a 6

dentes de reserva.

Em algumas brochas de acabamento de furos, às vezes ainda se

prevê, depois dos dentes de corte, um certo número de ressaltos abaulados

com pequena sobremedida (da ordem de 0,002 mm por ressalto). Sua função é

produzir, por esmagamento, uma superfície lisa e compactada. Os ressaltos

têm sua seção longitudinal totalmente abaulada para o caso de peças de aço,

ferro fundido maleável e latão. Para os demais materiais, prevê-se ainda um

friso plano central de 0,5 a 0,8 mm de largura.

Algumas vezes, também são retificados, nos gumes dos dentes

de desbaste, quebra-cavacos sob a forma de entalhes de cantos vivos ou

arredondados e dispostos de forma desencontrada de um dente pra outro. Os

entalhes tem larguras e profundidades de 0,5 mm a 1 mm, com espaçamento

de 10 a 15 mm. Assim, os cavacos interrompidos pelo entalhe são removidos

mais facilmente pelo dente seguinte e não entopem as bolsas da brocha. Os

últimos 5 ou 6 dentes de desbaste e os dentes de acabamento não devem ter

entalhes quebra-cavacos para evitar a ocorrência de marcas na superfície

usinada.

Fig. XVII - Detalhes da geometria dos dentes de uma brocha e quebra-cavacos

(Fonte: STEMMER, C. E., (2008)

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Fig. XVIII – Dimensões de quebra-cavacos (Fonte: Telecurso 2000

Fiesp,Ciesp,Senai ,Processos de Fabricação Volume, 3 e 4, Editora Globo, Brasil,

2000.)

Às vezes, em brochas de superfície, faz-se uso de dentes

oblíquos a fim de obter um melhor acabamento e reduzir a ocorrência de

vibrações. No caso do brochamento simultâneo de duas superfícies

adjacentes, os ângulos dos gumes devem ser dispostos de modo a afastar os

cavacos da aresta de interseção entre estas.

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5. Geometria e elementos dos dentes de corte

Através da figura posta abaixo, pode-se observar os elementos

envolvidos em um dente de corte da brocha.

Fig. XIX – Geometria e elementos dos dentes de corte (Fonte: STEMMER, C.

E., (2008)

A face (ou superfície de saída) é a superfície sobre a qual o

cavaco escoa.

O flanco (ou superfície de incidência) é a superfície do dente

voltada para a superfície usinada da peça.

O ângulo de saída é o ângulo entre a face do dente e um plano

normal ao eixo da brocha. Este ângulo é o mais importante para assegurar o

corte eficiente do material.

O ângulo de incidência é o ângulo existente entre o flanco do

dente e a superfície usinada para diminuir o atrito entre estes. Ele deve ser

mantido no valor mínimo possível para não enfraquecer a cunha de corte.

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Um dos mais importantes elementos no projeto de uma brocha é

o passo dos dentes, ou seja, o espaçamento entre dois dentes consecutivos.

Ele determina o número de dentes em corte simultâneo, a força necessária de

tração e o comprimento da brocha.

No brochamento, os cavacos só podem ser eliminados depois que

o dente ultrapassar todo o comprimento do furo ou da superfície usinada.

Portanto, cada dente deve acomodar os cavacos gerados em uma bolsa à sua

frente. Essa bolsa é chamada de Bolsa de Cavacos. Seu volume depende do

passo e altura dos dentes, da largura do flanco e da forma do dorso do dente.

As formas de cavacos gerados num processo de brochamento

são:

- cavacos em pequenas lascas, que ocupam pouco espaço na

bolsa de cavaco (ocorrem com materiais frágeis, como ferro fundido e latão);

- cavaco cisalhado ou cavaco contínuo, que ocupam de 4 a 10 vezes

o volume real dos cavacos (materiais dúteis e tenazes, como o aço).

Os raios de concordância R e r devem ser definidos de forma

ajudar a formação do cavaco, buscando não parti-lo. O cavaco bem formado

enrola-se e não possui arestas pontiagudas em contato com a ferramenta, pois

quando ele parte, ele gera diversas arestas que podem danificar o acabamento

da peça que está sendo usinada e também a própria ferramenta.

Fig. XX – Raios de concordância (Fonte: STEMMER, C. E., (2008)

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6. Brochamento de rasgos de chaveta e ranhuras

Visto as várias utilidades apresentadas pelo processo de

brochamento, vale compor uma seção desse relatório apenas para salientar

uma das mais populares aplicações, que se trata da abertura de rasgos de

chaveta e ranhuras em diferentes tipos de peças, mais comumente em

engrenagens e em eixos, substituindo em muitos casos a operação de

fresamento (Fonte: http://www.anfeer-n.com.br/brochas.html).

Fig. XXI – Rasgo de Chaveta (Fonte: www.sketchupbrasil.com.br)

Fig. XXII – Brochas para rasgos de chaveta (Fonte: www.lautec.com.br)

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Segundo Stemmer (1995), um dos itens importantes para a

realização desse procedimento é a fixação da peça, e isso acontece com uma

peça de adaptação chamada chifre, sendo este na realidade um apoio para a

peça a ser usinada em somente um lado. A execução de rasgos inclinados em

furos cilíndricos ou de rasgos retos em furos cônicos é feita com o suporte da

peça no chifre inclinado. Peças pequenas com furos padronizados podem

dispensar os chifres e a brocha ser guiada pelo próprio furo da peça.

Fig. XXIII – Chifres (Fonte: STEMMER, C. E., (2008))

Vale a pena lembrar também que no procedimento de usinar

ranhuras podemos ter a necessidade de girar a ferramenta para obter formas

helicoidais ou similares.

Fig. XXIV – Brochamento (Fonte: www.lautec.com.br)

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Fig. XXV – Detalhe do rasgo de chaveta (Fonte:

http://www.bisol.com.br/images/brochamento.htm)

Numa situação em que a profundidade do rasgo ou da ranhura seja

maior que a altura da ferramenta disponível, podemos fazer o brochamento em

várias etapas, passando várias vezes a brocha até atingir a profundidade

desejada, muitas vezes utilizando calços cada vez maiores a cada passe,

visando que a ferramenta sempre esteja na posição correta de usinagem.

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Fig. XXVI – Brochas (Fonte: www.lautec.com.br)

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7. Limitações e desvantagens do processo

Além de não poder existir nenhum obstáculo no caminho da

ferramenta, o processo de brochamento é aplicável em somente uma direção

de deslocamento, tendo a possibilidade de executar um movimento de rotação,

no caso do uso de brochas helicoidais. Ainda, no caso de brochamentos

internos, é necessária a existência de um furo prévio que acomode a guia

dianteira, feito com outro processo de usinagem que for mais viável para cada

situação.

Fig. XXVII – Peças feitas via brochamento (Fonte: www.broachmasters.com)

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Devido a grande força de corte, segundo Stemmer (1995), não é

possível promover o brochamento em todos os materiais existentes, visto que

alguns deles podem ser danificados pelo processo, mesmo com o volume de

material a ser removido normalmente pequeno. Esta última informação também

nos remete ao fato de não termos um grande volume de material removido

graças ao intuito de não danificar a peça com cavacos que possam ser muito

grandes. Mesmo assim, segundo Stemmer (1995), é possível serem feitas

brochas que consigam retiram mais material, mas isso encarece muito a peça,

considerando que a sua fabricação será mais delicada.

Quanto maior a camada de material a ser removido maior será o

comprimento da brocha, visto que é necessário um maior número de dentes,

fazendo com que seja necessário bastante espaço no ambiente onde se

encontra o conjunto máquina-ferramenta.

Fig. XXVIII – Brochas (Fonte: http://www.anfeer-n.com.br/brochas.html)

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Lembrando também que não é possível brochar superfícies limitadas

por ressaltos nem furos cônicos, segundo Stemmer (1995).

Por fim, as brochas são ferramentas extremamente específicas,

complexas e caras, tendo praticamente toda a complexidade do projeto em sua

geometria. Peças de mesmas dimensões e tolerâncias podem exigir

ferramentas diferentes, com ângulos, espaçamentos, raios distintos, fazendo

com que ela seja viável somente para produção em larga escala de peças

usinadas.

Fig. XXIX – Brochas (Fonte: www.broachmasters.com)

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8. Vantagens

O processo de brochar apresenta algumas vantagens importantes

como o bom acabamento superficial da peça com grande precisão de

tolerâncias após o procedimento, a longa vida da ferramenta, produção

economicamente bastante viável, versatilidade funcional, versatilidade na

questão de maquinário e alta produtividade.

8.1. Alta produtividade

De acordo com Stemmer (1995), o processo caracteriza-se pela sua

alta produtividade devido aos seguintes fatos:

- rápido desbaste graças à série de dentes que removem material da

peça de forma contínua e bastante seguida;

- ocorrência de desbaste, acabamento e calibragem em cada

passagem da ferramenta pela peça;

- possibilidade de eliminar qualquer procedimento de acabamento

posterior graças à extrema precisão e qualidade superficial obtida.

Fig. XXX – Brochas (Fonte: www.broachmasters.com)

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8.2. Bom acabamento superficial

Conforme os dentes da brocha crescem, ou seja, conforme a

ferramenta foi projetada, é possível obtermos superfícies extremamente lisas.

Outrossim, visto que a velocidade de corte do procedimento é relativamente

baixa, nem a peça nem a ferramenta têm um aquecimento considerável, de

forma que o brochamento quase não apresenta erros devido a dilatação

térmica de qualquer um deles, fato que ainda pode ser mais desprezível com o

uso de um fluido de corte conveniente.

8.3. Versatilidade funcional

Conforme visto na Figura primeira deste relatório, o processo de

brochar permite obter as mais variadas formas e perfis internos e externos, em

vários tipos de materiais. Isso decorre do fato de existir brochas de vários

perfis, conforme os mostrados nas imagens abaixo.

Fig. XXXI – Brocha (Fonte: www.broachmasters.com)

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Fig. XXXII – Brocha (Fonte: www.broachmasters.com)

Fig. XXXIII – Brocha (Fonte: www.broachmasters.com)

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8.4. Longa vida da ferramenta

Em virtude da baixa velocidade de corte apresentada no

brochamento, e também pelo fato do trabalho ser dividido em vários dentes.

Além disso, a presença de dentes de reserva permite muitas reafiações sem

perda da utilidade da ferramenta.

8.5. Versatilidade de maquinário

Um fato que muitas vezes é esquecido quando se consideram as

vantagens no uso de brochas é a versatilidade na questão do maquinário a ser

utilizado no processo. Graças à simplicidade do procedimento, que utiliza na

maioria dos casos somente uma direção de deslocamento, pode-se utilizar uma

máquina mais comum na usinagem - uma prensa hidráulica - no caso de não

se dispor de uma brochadeira ou de ser mais viável economicamente usar

outro tipo de máquina para o procedimento.

8.6. Produção economicamente viável

Segundo Stemmer (1995), considerando um grande lote de peças a

usinar, o custo por peça brochada é pequeno, compensando assim o alto custo

inicial da ferramenta - em termos numéricos, uma brocha pode usinar, entre

afiações, de 2000 a 10000 peças, mantendo o mesmo padrão de qualidade.

Outrossim, temos a possibilidade de empregar operadores sem muita

experiência, devido ao fácil manuseio da máquina.

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Fig. XXXIV – Variedades de rasgos de chaveta produzidos por brochamento

(Fonte: www.lautec.com.br)

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9. Mandris

As brochas são ligadas ao cabeçote da brochadeira por meio de

mandris nos quais engata a cabeça de tração, segundo Stemmer (1995). È

importante que os mandris sejam padronizados para que as brochas possam

ser usadas em outras máquinas.

9.1. Mandril com chaveta

Usado em situações onde a cabeça de tração tem um furo passante,

onde se coloca uma chaveta. Trata-se do mais simples acoplamento.

Fig. XXXV – Mandril com chaveta (Fonte: OSÓRIO, 1959).

37

Fig. XXXVI – Mandril com chaveta (Fonte: STEMMER, C. E., (2008)).

9.2. Mandril automático de 4 castanhas

Tem aplicação para cabeças de tração com pescoço. O mandril

empurra a luva para trás a luva deslizante, libera as quatro castanhas e permite

a retirada da brocha, colocação de uma peça e reintrodução da brocha. Este é

o mais complexo dos acoplamentos de brochamento.

Fig. XXXVII – Mandril Automático com 4 castanhas (Fonte: OSÓRIO, 1959).

38

Fig. XXXVIII – Mandril Automático com 4 castanhas (Fonte: STEMMER, C. E.,

(2008)).

9.3. Mandril automático com rosca

É usada em cabeças de tração com rosca. Retraindo a luva, duas

castanhas opostas se abrem podendo se retirar a brocha sem ter que

desrosqueá-la. Tem o funcionamento bastante semelhante a um parafuso.

Fig. XXXIX – Mandril Automático com rosca (Fonte: STEMMER, C. E., (2008)).

39

9.4. Mandril automático tipo Zip

É um mandril de ação rápida no qual a brocha é introduzida e presa

por um pino com uma mola que trava a ferramenta.

Mandris com pino redondo, geralmente são utilizadas brochas de

cabeça de tração com ranhura para pino. O pino fica assentado na ranhura

pela ação de uma mola, fixando firmemente a brocha (fig. 4.9), como afirma

Osório (1959).

Fig. XXXX – Mandril ZIP (Fonte: OSÓRIO, 1959).

Fig. XXXXI – Mandril ZIP (Fonte: STEMMER, C. E., (2008)).

40

10. Análise de problemas de brochamento

Os problemas citados a seguir são descritos em Ferramentas de

Corte II, STEMMER, 1995.

- Brocha trancando dentro da peça durante a operação:

Causas: Falta de força, gumes cegos da brocha, cavacos

entupindo a bolsa, máquina sem a capacidade necessária para a operação,

cavacos com espessura muito grande, falha no sistema elétrico da máquina,

falha na bomba ou sistema hidráulico.

Solução: Remover a peça com leves batidas em todos os lados.

Não se deve tentar fazer o caminho contrário na brocha nem bater nela, visto

que isto poderá quebrá-la. Como é bastante provável que a peça esteja

inutilizável, como última solução pode-se destruí-la com a serra ou o torno.

- Quebra de dentes ou ruptura da brocha:

Causas: sobrecarga, ferramenta cega, afiação incorreta, inversão

do movimento da brocha com a peça ainda montada, interrupção do

movimento de corte, queda da ferramenta, superfície de apoio da peça não

perpendicular ao eixo da ferramenta, furos prévios defeituosos, encruamento

na peça, ângulo de incidência deficiente, cantos vivos na cabeça de tração,

chaveta com defeitos na cabeça de tração.

- Abrasão dos dentes da brocha:

Causas: carepas duras em peças fundidas, superfícies

deformadas a frio, uso inapropriado de fluidos de corte, uso de óleo de corte na

usinagem de FoFo.

Solução: remover as carepas de forjamento por decapagem com

ácidos, remover as carepas de fundição por jateamento e decapagem com

ácidos, cortar abaixo da camada dura usando uma brocha com escalonamento

lateral. “Carepa é um co-produto oriundo da oxidação da superfície do aço,

quando submetido ao gradiente térmico ou à simples ação do tempo.” (Scielo,

2007).

- Vibrações

41

Causas: poucos dentes em corte simultâneo; dureza excessiva da

peça; falta de rigidez dos dispositivos ou fixação ineficiente; pulsações bruscas;

passo uniforme dos dentes.

Solução: mudar a velocidade de corte, usar dentes inclinados,

usar um lubrificante alterar os ângulos de saída e de incidência, uso de passo

variável entre os dentes.

- Desvio

Causas: Afiação deficiente, rebarbas alojadas no furo, suporte

deficiente da brocha ou da peça, cortes assimétricos, variações de dureza,

muito poucos dentes em corte simultâneo

- Estrias e raias:

Causas: friso muito largo no flanco de reserva dos dentes, rebarbas

de afiação, carepas de fundidos, gumes postiços, material abrasivo residual na

superfície da peça

42

11. Cuidados com brochamento interno e externo

11.1. Manejo e Abrigo

As brochas devem ser guardadas em caixas de madeira

individualmente na posição vertical. Mais especificamente, as brochas internas

nunca devem ser transportadas sendo apoiadas nos dentes e é importante que

qualquer instrumento de transporte da ferramenta seja revestido de couro ou

borracha.

11.2. Afiação

Ao serem percebidos os primeiros sinais de cegamento, as brochas

devem ser logo reafiadas, visto que esse desgaste se caracteriza por aumentar

rapidamente depois do seu aparecimento. Alguns sinais são: temperatura mais

alta que o normal na peça depois da operação, diminuição da qualidade do

acabamento superficial na peça usinada, uso de força a mais na máquina,

marcas de desgaste e arranhões na ferramenta e vibrações ou chiados durante

a operação.

Para a reafiação, é importante o uso de rebolos retificados de

trióxido de dialumínio para o processo em si e, opcionalmente, usar placas

magnéticas para a fixação da ferramenta. Outrossim, vale lembrar que uma

brocha afiada adequadamente assegura um procedimento preciso e

assegurando o resultado esperado, com menos tendência a desvios, aumenta

a vida útil da brocha (em vários anos inclusive) e corta custos de produção.

43

12. Projeto de brochas

Segundo Stemmer (2008), no qual foi baseado todo esse tópico do

relatório, o projeto da ferramenta Brocha exige uma série de cuidados, e segue

basicamente a seguinte seqüência de procedimentos:

12.1. Coletar informações referentes à peça ser usinada, à

brocha a ser projetada e à máquina a ser utilizada no processo.

Informações referentes à peça:

• Desenho da peça cotada, com as tolerâncias desejadas, e com

uma indicação detalhada das regiões a serem brochadas;

• Número de referência da peça, que deve ser gravado na brocha

para evitar futuros problemas de localização do par brocha/peça;

• O material da peça e suas propriedades;

• Processo de obtenção da peça (fundição, trefilação, forjamento,

conformação, sinterização, usinagem, etc);

• Diâmetro do furo prévio da peça e suas características: aberto

com broca, alargado, puncionado, estampado a frio ou a quente, forjado ou

fundido. Nestes 2 últimos casos, a conicidade de cada lado do furo, posição da

linha divisória, e se a operação se inicia do lado maior ou menor do cone são

informações relevantes;

• Se existem ranhuras ou furos transversais e se estes serão

usinados antes ou depois do brochamento;

• Comprimento a brochar;

• Acabamento superficial requerido;

• Número total de peças a serem brochadas e o tamanho de cada

lote.

Informações referentes à máquina:

• Marca e modelo;

• Curso máximo;

• Força máxima de tração ou compressão;

44

• Potência;

• Fluido de corte usado;

• Desenho da mesa e do carro, com todas as dimensões para a

montagem, no caso da brocha de superfície;

• Sistema de fixação da peça;

• Tipo do mandril, forma e dimensões para o engate da cabeça de

tração, bem como o suporte traseiro da brocha, se usado;

• Dimensões do suporte e guia da ferramenta, no caso de brochas

para a abertura de rasgos de chaveta.

Informações sobre a ferramenta:

• Tipo da brocha: tração ou compressão;

• Dimensões da cabeça, para encaixe do mandril de tração;

• Espessura e tamanho do furo da placa da face usada para apoio

da peça na brochadeira de tração;

• Dispositivos ou peças especiais de adaptação a serem usados e

que afetam o comprimento da haste da brocha.

12.2. Selecionar o material da brocha:

Para a fabricação de brochas, na grande maioria das vezes é

utilizado o aço rápido. Isso ocorre devido ao fato do metal duro, muito usado

em outros processos de usinagem, não oferecer vantagens em relação ao aço

rápido para velocidades de corte baixas, que geralmente ocorrem no

brochamento. Brochas com pastilhas de metal duram tem o uso restrito à

usinagem de ferro fundido cinzento, devido à alta resistência a abrasão do

metal duro.

A escolha do aço ferramenta, que poderia ser lembrado como uma

alternativa mais barata ao aço rápido, não compensa, pois a maior parcela do

custo da brocha está nas despesas de fabricação, e o aço rápido deforma mais

no tratamento térmico e tem menor resistência ao desgaste

Os tipos de aço rápido recomendados são:

45

ISO S 4: uso geral, para brochamento de aços de baixo a médio

carbono, com durezas de até Rc34, aços ligados com dureza de até Rc32,

alumínio, latão, magnésio, bronzes de baixa liga, plásticos cobre.

ISO S 5: para aços mais duros, de médio carbono com durezas de

Rc35 a 42, aços ligados com dureza Rc33 a 38, ferros fundidos ligados.

ISO S11: para aços de médio carbono com durezas de Rc35 a 42,

aços forjados, aços inoxidáveis, aços fundidos, ferro fundido maleável. Usado

para velocidades de brochamento acima de 15m/min.

ISO S 6: para ligas de altas temperaturas, aços inoxidáveis, titânio,

bronze encruável, ferro silício e bronze silício.

12.3. Escolha da penetração de avanço por dente asf

(elevação dos dentes):

É feita usando os valores descritos na tabela I.

Tabela.I – Recomendações para a obtenção da profundidade de corte

Fonte:(J. H. C. Gorgulho. Jr., 2007).

46

12.4. Escalonamento dos dentes:

Determina a forma que os sucessivos dentes vão tomando ao longo

da brocha, alterando sua altura e, se for o caso, sua forma em relação ao dente

anterior. Desse modo obtém-se o formato desejado do furo. Algumas

estratégias de de escalonamento podem ser vistos nas figuras XXXXII, XXXXIII

e XXXXIV.

Figura XXXXII. Escalonamento do corte de uma engrenagem interna.

Os dentes de acabamento tem o perfil completo para assegurar maior precisão.

(Fonte: STEMMER, C. E., 2008)

47

Figura XXXXIII. Forma geral de brochas para corte rotativo.


Figura XXXXIV. Esquemas de escalonamento dos dentes de brochas

internas na usinagem de furos quadrados, hexagonais, ranhurados e estriados.


48

12.5. Cálculo do passo dos dentes “p”:

O cálculo do passo dos dentes é o elemento mais importante no

projeto de uma brocha. Para a definição do passo deve-se levar em

consideração os seguintes aspectos:

• comprimento a brochar L [mm];

• espessura do cavaco gerado, ou seja, da penetração de avanço

asf (profundidade de corte maior significa elevação no número de dentes);

• natureza do material da peça;

• curso, da força de tração ou compressão, da potência disponível,

do modo de atuar da máquina de brochar.

Os dentes de desbaste exigem um passo maior, para limitar o

número de dentes em ação simultaneamente, o que reduz as forças de corte e

dá mais espaço para o cavaco ser armazenado e posteriormente eliminado. Os

dentes de acabamento e de calibragem podem ter um passo reduzido,

permitindo a redução do comprimento total da brocha.

Para o cálculo do passo primeiramente utiliza-se a seguinte

equação:

A seguir, uma série de verificações devem ser efetuadas:

a - Número mínimo de dentes em corte: ao menos 2 dentes

devem estar efetuando o corte ao mesmo tempo, a fim de que a brocha seja

convenientemente guiada. Em brochas de superfície, o passo mínimo é de

5mm. No entanto para brochas internas de pequeno diâmetro, usam-se valores

menores. Para a obtenção de um corte uniforme de peças finas, o problema é

resolvido usinando mais peças ao mesmo tempo, como pode ser visto na figura

XXXXV, ou utilizando dentes inclinados.

mmLp ⋅= 75,1

49

Figura XXXXV. Brochado de várias peças finas simultaneamente.


b - Número máximo de dentes de corte: Para evitar forças de

corte muito elevadas, recomenda-se um limite de 6 dentes em corte

simultaneamente, para o caso de uma aplicação convencional de fluido de

corte, ou 8 dentes, para o caso de aplicação de fluido através de canais no

interior da brocha, ou para a imersão da brocha em óleo. Para os casos em

50

que o comprimento a brochar é muito grande, projeta-se rebaixos fundidos ou

usinados na peça. O número máximo de dentes em ação simultânea é dado

pela equação: nmax = L/p.

c - Capacidade da bolsa de cavacos: A bolsa de cavacos deve ser

grande o suficiente pra armazenar da passagem da brocha pela peça, como

exemplificado na figura XXXXVI. O volume aparente de cavaco produzido por

mm de comprimento do gume é dado por L.asf .x onde x é obtido na tabela II.

Figura XXXXVI. Os cavacos produzidos só podem ser eliminados

depois que o mesmo tiver ultrapassado todo o comprimento do furo. (Fonte:

STEMMER, C. E., 2008)

51

Tabela II. Fator de multiplicação do volume ocupado por cavaco.


Como pode ser visto, deve-se usar valores menores para cavacos

grossos, e menores para cavacos finos.

E o passo mínimo é dado por:

Isso por que o volume da bolsa de cavaco depende do passo, da

altura e da largura dos dentes.

d - Resistência da brocha: A relação entre o passo e a resistência

da brocha é dada pelas equações:

onde:

Fc = força de corte [N]

kc = pressão específica de corte (valores obtidos na tabela III)

[N/mm²]

asf = penetração de avanço por gume [mm]

ap = penetração passiva (comprimento do gume de corte de cada

dente) [mm]

L = comprimento a brochar [mm]

P = passo [mm]

xaLp ⋅⋅⋅≥ 3min

kNp

LcakF cc ⋅⋅⋅=

52

L/p = número de dentes em corte simultâneo.

A resistência da brocha é dada por:

Onde,

An = área do núcleo da brocha, no ponto mais fraco, em geral no

fundo da bolsa; corresponde ao primeiro dente de desbaste ou, às vezes, à

cabeça de tração [mm²]

σadm = Tensão admissível de tração (1.200 para o aço rápido)

[N/mm²]

Relacionando as duas fórmulas e como R ≥ Fc, temos:

As brochas de superfícies não precisam passar por testes de

resistência mecânica, devido a sua montagem ao carro.

As brochas de compressão devem resistir não apenas a

compressão, mas também a flambagem, para isso o comprimento da brocha

nunca deve ultrapassar o valor de 30 vezes o diâmetro.

kNAR admn σ⋅=

mmA

Lcakp

admn

c

σ⋅

⋅⋅⋅=min

53

Tabela III. Pressão específica de corte Kc [N/mm²]


e – Capacidade da brochadeira: a força de tração da brochadeira

deve ser sempre maior que a força de corte necessária. Por questões de

segurança, para atender ao gradual aumento da força de corte devido a

ferramenta que cega, recomenda-se que a força de tração seja pelo menos

30% maior que a força de corte, ou seja:

Assim, o passo da brocha é obtido através da seguinte equação:

Onde:

Ft = força de tração na brochadeira.

mmFF tc ⋅≤ 7,0

mmF

Lcakp

t

c

7,0min

⋅

⋅⋅⋅=

54

f – Passo variável: no caso das brochas de tração, nos momentos

em que um dente sai da peça ou um dente entra na peça, ocorrem pequenos

impactos e variações de velocidade devidas à variação de carga. Esses

choques, em brochas de passo uniforme, ocorrem em intervalos iguais de

tempo, originando vibrações na peça, e por conseqüência mau acabamento ou

mesmo marcas anelares na superfície brochada. Para evitar as vibrações, usa-

se um passo variável, com acréscimo de 0,1 a 0,5 mm, ao longo dos dentes

que atuam simultaneamente, de modo aos impactos ocorrerem em intervalos

de tempo variados.

Vibrações são raramente observadas em brocas de superfície.

12.6. Escolha da altura dos dentes (h):

Dentes maiores aumentam o tamanho da bolsa de cavacos, porém

tem resistência reduzida. Recomenda-se adotar os seguintes valores:

h = 0,3 p para aços duros (acima de 600 N/mm²)

h = 0,4 p para aços doces (até 600 N/mm²)

h = 0,45 p para ferro fundido

h = 0,5 p para alumínio.

12.7. Raio de concordância da face r1

Recomenda-se:

usando o valor menor para materiais cujos cavacos são

quebradiços, e os valores maiores para os materiais que produzem cavacos

contínuos.

( ) har ⋅= 6,04,01

55

12.8. Largura do flanco de corte bά:

Determina a resistência do dente, as possibilidades de reafiação e

tamanho da bolsa de cavacos. Recomenda-se valores entre 0,25p e 0,30p.

12.9. Seleção dos ângulos de saída e de incidência

Deve seguir as orientações das tabelas IV e V.

Tabela IV. Ângulos de saída para os dentes de brocha de aço rápido.


56

Tabela V. Ângulos de incidência para brochas de aço rápido.

(Fonte: J. H. C. Gorgulho. Jr., 2007)

12.10. Dimensionamento do 1º flanco dos dentes de reserva

(ou calibragem):

Usado para permitir reafiações da brocha com manutenção de suas

propriedades, sendo que na reafiação serão removidos de 0,25 a 0,40 mm. Os

dentes de reserva permitem uma vida mais longa para a brocha.

12.11. Determinação do número total de dentes de desbaste,

de acabamento e de reserva.

O número de dentes de desbaste deve ser calculado pela relação:

nd = (sobremetal – 0,1mm)/(asf)

O número de dentes de acabamento depende da qualidade

desejada de acabamento, em geral usa-se 10 dentes, com asf = 0,01 mm.

O número de dentes de reserva/calibragem varia de acordo com o

número de peças a brochar e o tempo de vida desejado para a ferramenta. Em

geral usa-se de 4 a 6 dentes para esse fim.

12.12. Cálculo do comprimento da brocha e do curso

necessário da máquina de brochar:

57

Para tal deve-se dimensionar todos os componentes da brocha,

haste de tração, guia dianteira, guia traseira, extremo de suporte e

comprimento da número de dentes pelo passo correspondente. Para brochas

internas de compressão não se deve ultrapassar 25 diâmetros, esse número é

de 75 diâmetros para brochas internas de tração.

12.13. Escolha da velocidade de corte.

Em operações de brochamento, a velocidade de corte é em geral

baixa, garantindo uma longa vida à ferramenta. No entanto, existe atualmente

uma forte tendência a aumentar as velocidades de corte, que é comprovado

pelas novas brochadeiras, que são construídas com velocidades de corte de 18

a 36 m/min. Maiores velocidades de corte podem levar a melhores

acabamentos superficiais pela eliminação do gume postiço, vida mais longa da

ferramenta e melhores precisões dimensionais pela eliminação do calor pelos

cavacos, isso tudo além de aumentar a produtividade, segundo Stemmer

(2008). A tabela VI mostra algumas velocidades de corte recomendadas.

Tabela VI – Velocidades de corte recomendadas

(Fonte: J. H. C. Gorgulho. Jr., 2007).

58

12.14. Seleção do fluido de corte.

Fundamental para o processo. A escolha do fluido deve contemplar

o material da peça, o tipo de brocha e máquina, parâmetros operacionais e de

produção. A tabela VII mostra os fluidos de corte recomendados para alguns

materiais.

Tabela VII - Recomendações para escolha do fluido de corte

(Fonte: J. H. C. Gorgulho. Jr., 2007).

O ferro fundido cinzento é usualmente brochado a seco, por que o

fino pó produzido como cavaco junto com o fluido de corte forma uma pasta

abrasiva, que provoca rápido desgaste da ferramenta.

As figuras XXXXVII e XXXXVIII mostram maneiras de se aplicar o

fluido de corte de forma a se obter um bom resultado .

59

Figura XXXXVII. Uso de anel distribuidor de fluido de corte numa operação de

brochamento, atingindo todos os gumes. (Fonte: STEMMER, C. E., 2008)

Figura XXXXVIII. Brocha interna com canais para conduzir o fluido de corte até

os gumes. (Fonte: STEMMER, C. E., 2008)

60

12.15. Verificação da força e potência de corte.

Devido à entrada e saída progressiva dos gumes de corte, a força de

corte varia como mostra a figura XXXXIX.

Figura XXXXIX. Variação da força de corte, a medida que os dentes vão entrando

e saindo de operação. (Fonte: STEMMER, C. E., 2008)

Da figura XXXXIX pode-se concluir:

• Quanto maior a penetração de avanço de cada dente, maior as

variações de força.

61

• Se o comprimento de corte corresponder a um número inteiro de

dentes as variações de força de corte são menores. Isso é mostrado pela linha

tracejada na Figura L.

• Inclinar os dentes de corte, como mostra a figura L, assegura uma

uniformidade maior das forças de corte. Essa medida também gera

consideráveis esforços transversais, como pode ser visto na figura LI.

Figura L. Efeito da inclinação dos dentes sobre a variação de forças de corte.

Fonte: STEMMER, C. E., (2008)

62

Figura LI. Forças passivas devido a inclinação dos gumes.


13. Brochadeiras

Segundo documento obtido através do Telecurso 2000, as

brochadeiras consistem basicamente de um mecanismo capaz de produzir o

movimento relativo entre a brocha e a peça, que normalmente é linear. A

grande maioria das máquinas são acionadas hidraulicamente devido à grande

força necessária.

Em casos mais simples pode até se utlizar prensas manuais para a

mesma aplicação. O importante é fornecer um movimento unidirecional e as

vezes um movimento rotacional, no caso de brochas helicoidais (ângulo > 20°,

abaixo disso a própria brocha realiza a rotação), elas também são

responsáveis pela velociade e força de corte durante o processo.

Existem brochadeiras que comprimem o objeto a ser trabalhado

(geralmente as brochadeiras verticais), e outras que tracionam (brochadeiras

horizontais) e outras ainda que tracionam e comprimem.

Utiliza-se mandris, como os descritos anteriormente para ligar a

brocha na brochadeira.

63

13.1. Brochamento Vertical

Segundo documento obtido através do Telecurso 2000, são as

brochadeiras com disposição vertical e se utilizam principalmente da força de

compressão. Entretanto, podem também tracionar e, em alguns casos, utilizar

ambas as forças, tanto para brochamento interno quanto externo.

As brochadeiras verticais são indicadas quando não disponibilidade

de muito espaço físico, uma vez que ocupam menos espaço.

Existem máquinas de cabeçotes múltiplos que podem executar

operações em várias peças simultaneamente.

Indicadas tanto para brochamento interno quanto externo, essas

máquinas são em geral simples e mais baratas.

64

Figura LII. Brochadeira Vertical

(Fonte: http://www.lautec.com.br/imagem– Acessado em 26/05/2009)

65

Figura LIII. Esquemas de brochadeira vertical

(Fonte: http://www.ct.ufes.br/labtecmec/download/brochamento.ppt)

Figura LIV. Brochadeira Vertical de Compressão (Fonte:

http://www.steelmans.com/broach_machine2.htm - Acessado em 26/05/2009).

66

Existe ainda tecnologias mais modernas como a Brochadeira

Vertical CNC visível nas figura LV e LVI. Ela possui magazine porta-

ferramentas e realiza a troca automática da ferramenta.

Figura LV. Brochadeira Vertical CNC

(Fonte: http://www.hurth-infer.com.br/interna.asp?su=p_maquinas- Acessado em

27/05/2009).

67

Figura LVI. Magazine porta-ferramentas e troca automática de ferramenta (Fonte:

http://www.hurth-infer.com.br/interna.asp?su=p_maquinas -

Acessado em 27/05/2009).

13.2 Brochamento Horizontal

O brochamento horizontal funciona principalmente por tração da

ferramenta.

Apresenta a vantagem de possibilitar o trabalho com ferramentas de

grande comprimento. É bastante utilizada na indústria mecânica. No trabalho

por força de tração, que utiliza ferramentas de longo comprimento, a montagem

do material na brochadeira deve ser feita com cuidado para evitar a flexão da

brocha devido ao seu próprio peso.

68

Em alguns casos é necessário o giro da ferramenta durante o

movimento para se obter o brochamento helicoidal. Nestes casos a brochadeira

horizontal é quase sempre a única opção.

Na figura LVII. pode ser visto o esquema de funcionamento de uma

brochadeira horizontal. As figuras LVIII, LVIX e LVX são outros exemplos de

brochadeiras.

Figura LVII. Esquema demonstrativo do funcionamento de uma brochadeira. Seguindo o fluxo do fluido e citando as partes mais importantes temos: A -

bomba acionada por B - motor, E - válvula de alívio, H - Pistão que determina a direção do movimento e I - pistão responsável pelo movimento

(Fonte: ROSSI, Mario. “Máquinas- Herramientas Modernas”. Oitava edição, Editorial Dossat, S.A. pág. 597)

69

Figura LVIII. Brochadeira horizontal de compressão (Fonte: http://www.steelmans.com/broach_machine3.htm

Acessado em 27/05/2009)

70

Figura LIX. Brochadeira horizontal de tração

(Fonte: http://www.steelmans.com/broach_machine4.htm Acessado em 27/05/2009)

71

Figura LX. Esquemas de brochadeiras horizontais

(Fonte: http://www.ct.ufes.br/labtecmec/download/brochamento.ppt Acessado em 27/05/2009)

72

14. Referências Bibliográficas

ABNT. NBR 10520: Citações. Rio de janeiro, agosto, 2002. 7 p.

ABNT. NBR 14724: Trabalhos Acadêmicos. Rio de janeiro, dezembro, 2005. 13 p.

ABNT. NBR 6023: Referências. Rio de janeiro, agosto, 2002. 24 p.

ABNT. NBR 6028: Resumo. Rio de janeiro, maio 1990. 3p.

ABNT. NBR 6032: Abreviação de títulos de periódicos e publicações seriadas. Rio de janeiro, agosto, 1989. 14 p.

ABNT. NBR 6024: Numeração progressiva das seções de um documento escrito. Rio de janeiro, maio, 2003. 3 p.

ABNT. NBR 6027: Sumário. Rio de janeiro, maio, 2003. 2 p.

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CUNHA, Lauro Sales. Manual Prático do Mecânico. 8ª ed. São Paulo. Hemus, 1990.

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Hurth-Infer <www.hurth-infer.com.br> Acessado em: 26/05/2009

LAUTEC. <www.lautec.com.br>. Acessado em: 26/05/2009.

73

STELLMANNS. <http://www.steelmans.com/broach_machine4.htm> Acessado em: 23/05/2009. STEMMER, Caspar Erich – Ferramentas de Corte II: brocas, alargadores, ferramentas de roscar, fresas, brochas, rebolos e abrasivos, 4ª edição - Editora da UFSC Florianópolis, 2008.

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Documents

B - Brochas Brochadeiras e Brochamento