1 - Como se afia uma broca? Como se controlam os ângulos de afiação?
R: Uma afiação correta só é possível numa afiadora de brocas helicoidais. A afiação manual nunca dá bons resultados. Ensaios feitos comprovam, que, para igual largura da marca de desgaste nas guias, brocas afiadas com a máquina especial produzem o dobro do número de furos do que brocas afiadas manualmente.
O ângulo de saída de uma broca deve corresponder, no diâmetro externo, aproximadamente ao ângulo de hélice. O ângulo de ponta varia de acordo com a especificação do material. Para 118º, produz gumes retos, para os canais e ângulos de hélice usuais. Para maior que 118º, os gumes tornam-se côncavos, provocando tendência do gume enganchar e quebrar as pontas. Se for menor que 118º, os gumes principais ficam convexos, produzindo tendência a vibrações na usinagem. O ângulo de incidência deve ter usualmente 12 a 15º. Verifica-se se está correto por uma observação transversal da broca e pelo ângulo do gume transversal com o gume principal, que para 12 a 15º, deve ser de 45 a 55º.
2 - Pode-se usar o mesmo tipo de broca para fazer furos em peças de aço e de alumínio?
R: Não. Brocas para furação em materiais de aço, com sr £ 900 N/mm2, devem ser do tipo N, para furação de materiais de dureza normal, que tem o ângulo de hélice entre 20 e 30º, e o ângulo de ponta de 118º. Enquanto isso, para furação de peças de alumínio, que é um material leve e de cavaco longo, recomenda-se o uso de brocas do tipo W, apropriadas para materiais moles. O ângulo de hélice deve situar-se entre 30 e 40º, com um ângulo de ponta de 140º.
3 - Que se faz para minorar o efeito inconveniente do gume transversal? Qual é esse inconveniente?
R: O gume transversal situa-se na ponta da broca e liga entre si os gumes principais. Este gume corta em péssimas condições de trabalho. A velocidade de corte é muito baixa, pois varia de zero no centro do furo até um máximo na periferia, e o ângulo de saída é negativo. Por isso deve ser mantido tão pequeno quanto possível, já que participa muito pouco do momento torçor necessário para a usinagem, com cerca de 4 a 10%.
4 - Quais os tipos de afiação de ponta que são usados, quando se empregam e qual a justificativa de sua realização?
R: a) Afinação do gume transversal - Uma das razões é que o gume transversal é responsável por 30 a 65% da força de avanço. Devido às sucessivas reafiações, o gume transversal aumenta e a broca fica mais curta. Isto acontece porque para aumentar a rigidez torcional da broca, os fabricantes aumentam o diâmetro do núcleo da broca em direção à haste. Tendo em vista reduzir a força de avanço, retifica-se uma reentrância na ponta da broca, o que reduz o gume transversal.
b) Correção do ângulo de saída com afinação do gume transversal - Retifica-se uma canaleta que, ao mesmo tempo, corrige o ângulo de saída da broca no centro e afina o gume principal, o que realiza uma melhora significativa nas condições de corte.
c) Afiação cruzada - Nesta operação, retifica-se um plano inclinado nas superfícies de incidência, ou seja, nos flancos. Elimina-se assim parcial ou totalmente o gume transversal. No lugar do gume transversal, surgem dois novos gumes principais que fazem um ângulo menor que 90º com o eixo principal. Isto provoca um efeito centrante na broca. Usa-se esta operação em brocas destinadas a realizar furos profundos.
d) Afiação de ponta secundária - Além da ponta principal, como o ângulo de 118º, realiza-se a retificação de uma segunda ponta, com ângulo entre 80 e 90º. Esta operação demonstra bons resultados na furação de peças de ferro fundido cinzento. Reduz-se assim o perigo de sobre-aquecimento na parte mais externa dos gumes, uma vez que nestes pontos a velocidade de corte é máxima.
e) Afiação com ponta de centragem - Esta operação é utilizada na furação de chapas. A espessura da chapa a ser furada varia, portanto, varia também o ângulo da ponta, que pode ser de 150 a 180º. Estes ângulos grandes ensejam maior proporcionam maior desgaste na periferia, por isso, é recomendado para alguns casos críticos, o uso de um ângulo secundário de 90º. Esta operação oferece menor custo de usinagem, com comprimentos de entrada e saída da ferramenta pequenos, o que reduz o tempo de furação em chapas finas. Também evita que a broca enganche na chapa no momento da perfuração. Considerando as rebarbas, existem poucas ou nenhuma na saída da chapa. A localização do centro do furo fica mais precisa. Há um cuidado que deve ser tomado, pois este tipo de afiação só deve ser empregado em furações onde a profundidade seja menor que duas vezes o diâmetro da broca.
5 - Como se obtém o ângulo de incidência numa broca?
R: Este ângulo é obtido por uma afiação adequada da broca, onde acontece o rebaixamento dos flancos principais, dando à broca um ângulo, usualmente, de 12 a 15º. Observando a broca transversalmente, pode-se verificar sua precisão. Também verifica-se pelo ângulo y do gume transversal com o gume principal, que gira em torno de 45 a 55º, usualmente.
6 - Como se calcula o momento e a potência de corte necessários para a usinagem com broca helicoidal?
R: O momento torçor necessário para furação com broca depende de alguns fatores, como o esforço de corte do material nos dois gumes principais, o corte e esmagamento do material pelo gume transversal, do atrito das guias da broca e dos cavacos nas paredes do furo, do atrito do cavaco nos canais da broca e atrito dos flancos da broca sobre o fundo do furo. Uma broca recém afiada exige momentos de corte bem menores, que sobem rapidamente para valores de regime, após poucos furos iniciais. O momento torçor é igual a:
a) [ N/m ] para furação em cheio.
b) [ N/m] para furação com furo prévio, onde:
Mt = momento total [ N/m ]
D = diâmetro da broca [ mm ]
d = diâmetro do furo prévio [ mm ]
f = avanço [ mm/rot ]
kc = pressão específica de corte [ N/mm2 ]
A potência de corte calcula-se, pois, tanto para furação em cheio como com furo prévio, pela equação:
c) [ kW ] ou
d) [ CV ] , onde:
n = número de rotações por minuto [ rpm ]
Pc = potência de corte [ kW ] ou [ CV ]
7 - Como se calcula a força de avanço? Qual a participação do gume transversal e do atrito na força de avanço?
R: A força de avanço, ou de penetração, depende dos mesmos fatores que o momento torçor: o esforço de corte do material nos dois gumes principais, o corte e esmagamento do material pelo gume transversal, do atrito das guias da broca e dos cavacos nas paredes do furo, do atrito do cavaco nos canais da broca e atrito dos flancos da broca sobre o fundo do furo. Para um ângulo de ponta s, resulta uma força de avanço axial total igual a:
[ N ] ,onde:
ka = pressão específica de corte em direção normal ao gume, no plano de referência [ N/mm2 ]
Em uma primeira aproximação, para brocas, pode-se adotar ka = kc.
O gume transversal é responsável por cerca de 30 a 65% da força axial de corte. Como o gume transversal corta em péssimas condições de trabalho, deve ser mantido tão pequeno quanto possível. Com a presença de um gume transversal menor, ou às vezes até inexistente, a força de avanço necessária na furação diminui significativamente. O atrito faz a força de avanço aumentar consideravelmente, portanto, deve-se reduzir o atrito no furo, no qual a guia, ou 1º flanco secundário, de pequena espessura, direciona a broca. Para reduzir o atrito com o furo, a broca é retificada no seu diâmetro externo com uma leve conicidade, o que reduz seu diâmetro em direção à haste de 0,02 a 0,08 mm por 100mm de comprimento, gerando um ângulo de direção do gume secundário.
8 - O que são brocas H, N e W e para que casos se emprega cada uma delas?
R: Brocas do tipo H são brocas destinadas à furação de materiais duros e frágeis. Têm o ângulo de hélice com cerca de 15º. São empregadas para ferro fundido de dureza superior a 240 Brinell, latão, ligas de magnésio, borracha dura, fibra, asbesto, baquelite, mármore, carvão, ardósia.
As brocas do tipo N são utilizadas para furação em materiais de dureza normal, por exemplo, aço ligado e não ligado, ferro fundido maleável, níquel, ligas de alumínio de cavaco curto. Seu ângulo de hélice fica em torno de 20 a 30º.
O tipo W de brocas, é destinado à furação de materiais moles. Como exemplo, temos cobre, alumínio e suas ligas de cavaco longo, ligas de zinco, metal branco, celulóide, nylon, perlon, plásticos polivinílicos e PVC. Neste caso, o ângulo de hélice da broca varia entre 30 e 40º.
9 - Quais os controles e verificação de ângulos e medidas que se deve fazer para determinar se uma broca está bem afiada?
R: Observam-se alguns critérios, como a marca de desgaste no flanco, ou superfície de incidência, junto ao gume. Verifica-se também a marca de desgaste nas guias, reduzindo o diâmetro da broca. Tem-se cuidado em observar a falha completa da broca, quando ocorre um grande aumento da força de avanço.
A afiação correta exige que os dois gumes da broca tenham exatamente o mesmo comprimento. Exige que os dois gumes estejam no mesmo ângulo em relação ao eixo da broca e que o ângulo de incidência, nos dois gumes, seja igual e correspondente à usinabilidade do material.
O ângulo de incidência deve ter usualmente 12 a 15º. Verifica-se se está correto por uma observação transversal da broca e pelo ângulo do gume transversal com o gume principal, que para 12 a 15º, deve ser de 45 a 55º. O ângulo de ponta varia de acordo com a especificação do material. Para 118º, produz gumes retos, para os canais e ângulos de hélice usuais. Para maior que 118º, os gumes tornam-se côncavos, provocando tendência do gume enganchar e quebrar as pontas. Se for menor que 118º, os gumes principais ficam convexos, produzindo tendência a vibrações na usinagem.
O ângulo de saída de uma broca deve corresponder, no diâmetro externo, aproximadamente ao ângulo de hélice.
Realizando um processo de furação com uma broca simétricamente afiada, obtem-se dois cavacos de mesmas dimensões.
Caso a broca seja afiada fora de centro, os gumes principais terão comprimentos diferentes, ocasionando um diâmetro do furo maior que o diâmetro da broca, ou seja, igual a duas vezes o raio maior da broca. As forças transversais, desequilibradas, aumentarão a pressão entre uma guia e as paredes do furo, o que produz maior atrito, calor e desgaste. E ainda há a chance de aparecerem vibrações torcionais, lascamento dos gumes ou quebra da broca.
10 - Descreva o princípio de funcionamento do dispositivo de afiar brocas e quais os cuidados a observar no seu emprego.
R: O princípio do funcionamento baseia-se em reduzir o gume transversal, corrigir os ângulos de hélice, de ponta e de incidência. Deve-se corrigir também o ângulo de saída da broca. Tudo isso deve ser realizado quando não é preciso remover mais do que 0,5 mm do comprimento da broca para restabelecer as condições de corte. Para quea afiação da broca esteja correta, devemos observar alguns ítens, tais como:
_Os dois gumes da broca devem ter exatamente o mesmo comprimento. _Os dois gumes necessitam estar no mesmo ângulo em relação ao eixo da broca.
_O ângulo de incidência, nos dois gumes, deve ser igual e correspondente à usinabilidade do material.
11 - Que são brocas canhão? Descreva.
R: São brocas especiais destinadas a realizar furos profundos, de 10 a 100 milímetros ou mais.
São usadas nos diâmetros de 5 a 60 mm. A operação da furação é realizada com a ferramenta parada e a peça rotacionando, ou, no máximo, em casos especiais, a broca gira no sentido contrário. Considerando uma broca para aço rápido, com diâmetro até 25 mm, existe um canal que ocupa até a metade da seção da broca. Para brocas com diâmetros na faixa de 17 a 60 mm, utiliza-se um canal que ocupa 1/3 (um terço) da seção da broca.
Este canal assegura maior rigidez a torção e o atrito no furo é reduzido pela limitação do contato periférico a três guias dispostas de forma adequada, para absorver os esforços de corte. Este tipo de broca é guiada com muita pecisão pelo próprio furo, e corta apenas no gume de uma metade.
A lubrificação da broca canhão é feita por um fluido de corte sob alta pressão, que pode ser superior a 3Mpa, através de furos que saem na superície de incidência e arrastam os cavacos no seu retorno pelo canal.
O uso de pastilhas de metal duro oferece às brocas maior resistência ao desgaste, mas necessita que a haste seja formadas por um tubo de aço trefilado.
A remoção de cavacos pode ser realizada por meio de canal externo ou interno à broca.
12 - Deve-se executar furos de 25 mm de diâmetro, qualidade H7, em peças de ferro fundido cinzento, com 40 mm de profundidade. É prevista uma produção de 15.000 peças por mês e o tempo máquina disponível é de 150 horas/mês. Especificar:
a) Tipo da broca para máxima eficiência da produção (material, diâmetro, ângulo da ponta, afiação):
b) Velocidade de corte e de avanço:
a) Deve-se usar brocas do tipo N, constituídas de aço rápido, com ângulos de ponta de 118º. Pode ser usada a afiação de ponta secundária, na qual retifica-se uma ponta com ângulo de 80 a 90º.
b) A velocidade de corte, para ferro fundido cinzento, situa-se entre 18 a 25 m/min. O avanço recomendado, para brocas de diâmetro entre 15 e 30 mm, fica em torno de 1 a 2,5% do diâmetro, por rotação.
