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Moldagem vs. brochagem: um guia completo para o fabrico de metais

Última atualização:
7 de junho de 2024
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Índice

I. Processamento de aplainamento

1. Características e gama de processos do processamento de corte

O processamento de aplainamento é um método de corte numa plaina que utiliza o movimento recíproco linear da ferramenta de aplainamento (ou peça de trabalho) como movimento principal. O movimento de avanço é o movimento intermitente da peça de trabalho ou da ferramenta ao longo de uma direção perpendicular ao movimento principal. O aplainamento é um processo de corte numa única direção, ou seja, o curso de corte, e durante o curso de retorno, o corte não é efectuado, o que constitui um curso em vazio. Para evitar danificar a superfície já maquinada da peça de trabalho e para reduzir o desgaste da ferramenta, a ferramenta de aplainar tem de ser levantada para limpar o corte durante o curso de retorno.

Uma vez que o movimento principal tem de vencer a inércia das partes móveis quando muda de direção, isto limita o aumento de velocidade de corte e a velocidade do curso em vazio. Além disso, devido à perda durante o curso em vazio da máquina, a produtividade do processamento de aplainamento é geralmente baixa na maioria dos casos. No entanto, uma vez que a estrutura das máquinas e ferramentas de aplainar é simples, e são fáceis de fabricar, instalar e ajustar, são economicamente aplicadas na produção de peças únicas e de pequenos lotes.

O processamento de aplainamento é utilizado principalmente para a maquinação de planos, superfícies paralelas, superfícies verticais, degraus, ranhuras, superfícies inclinadas, superfícies curvas e superfícies formadas, etc., como mostra a Figura 1. A precisão de maquinação do aplainamento pode atingir IT9~IT8, e a rugosidade da superfície pode atingir Ra6.3 ~ 1.6μm, usado principalmente para desbaste e semi-acabamento.

Figura 1 Conteúdo básico do trabalho da plaina
Figura 1 Conteúdo básico do trabalho da plaina

a) Aplainamento de superfícies planas
b) Aplainamento de superfícies verticais
c) Aplainamento de superfícies de degraus
d) Aplainamento de ranhuras em ângulo reto
e) Aplainamento de superfícies inclinadas
f) Aplainamento de peças em forma de cauda de andorinha
g) Aplainamento de ranhuras em T
h) Aplainamento de ranhuras em V
i) Aplainamento de superfícies curvas
j) Aplainamento de ranhuras internas em furos
k) Estantes para aplainar
l) Aplainamento de superfícies compostas

Uma vez que o processamento de aplainamento pode garantir uma certa precisão posicional, é muito adequado para maquinar planos como caixas e calhas de guia. Especialmente em plainas de pórtico rígidas e de alta precisão, a utilização de ferramentas de aplainamento de lâmina larga para aplainamento fino em vez de raspagem melhora muito a precisão e a produtividade da maquinação. Além disso, ao maquinar planos longos e estreitos ou várias peças em simultâneo numa plaina, a sua produtividade não é inferior à da fresagem.

2. Plaina

Os principais tipos de máquinas-ferramentas do tipo plaina são a plaina de cabeça de touro, a plaina de pórtico e a máquina de entalhar.

(1) Plaina Bullhead

A plaina de cabeça de touro é adequada para aplainar planos, ranhuras ou superfícies moldadas de peças de trabalho médias e pequenas com um comprimento não superior a 1000 mm. A sua aparência é mostrada na Figura 2. O movimento principal da plaina de cabeça de touro é o movimento linear recíproco do bloco deslizante 3 equipado com a ferramenta na calha de guia horizontal no topo da base 4. A coluna da ferramenta 1 pode mover-se para cima e para baixo ao longo da calha de guia da base da coluna da ferramenta 2 para ajustar a profundidade de corte, e também pode fazer um movimento de avanço ao maquinar superfícies verticais e inclinadas.

Figura 2 Plaina Bullhead
Figura 2 Plaina Bullhead

1-Posto de ferramentas
2-Base do poste para ferramentas
3-Bloco deslizante
4-camas
5-Viga transversal
6-Mesa de trabalho

De acordo com as necessidades de maquinação, a base da coluna de ferramentas 2 pode ser ajustada para permitir que a coluna de ferramentas rode 60° para a esquerda e para a direita para facilitar a maquinação de superfícies inclinadas ou ranhuras. Durante o processo de maquinagem, a mesa de trabalho 6 conduz a peça de trabalho para efetuar um movimento de avanço lateral intermitente ao longo da viga transversal 5. A viga transversal 5 pode deslocar-se para cima e para baixo ao longo da calha de guia vertical da mesa 4 para ajustar a posição relativa entre a peça de trabalho e a ferramenta de aplainar.

(2) Plaina de pórtico

A plaina de pórtico é utilizada principalmente para processar vários planos, ranhuras e várias superfícies de guia em peças de trabalho grandes ou pesadas, ou para fixar várias peças de trabalho médias e pequenas na mesa de trabalho para processamento de várias peças. Também pode utilizar várias ferramentas de aplainamento para aplainamento simultâneo, melhorando assim consideravelmente a produtividade.

As plainas de pórtico de grandes dimensões estão frequentemente equipadas com componentes como cabeças de fresagem e cabeças de trituração, de modo a que mais conteúdo de processamento possa ser completado numa única fixação. Em comparação com as plainas de cabeça de touro comuns, as plainas de pórtico são maiores em tamanho, mais complexas em estrutura, têm melhor rigidez, cursos mais longos e maior precisão de maquinação.

A figura 3 é uma vista exterior da plaina de pórtico. A peça de trabalho é fixada na mesa de trabalho 9, e o movimento principal é o movimento linear recíproco da mesa de trabalho ao longo da calha de guia horizontal da mesa. Os dois lados da mesa 10 são fixados com colunas esquerda e direita 3 e 7, e as extremidades superiores das duas colunas são ligadas com uma viga superior 4, formando uma estrutura de pórtico com rigidez estrutural relativamente boa. A viga transversal 2 está equipada com duas colunas de ferramentas verticais 5 e 6, que podem efetuar um movimento de avanço horizontal ao longo da calha de guia da viga transversal.

Figura 3 Plaina de pórtico
Figura 3 Plaina de pórtico

1, 8-Postes de ferramentas do lado esquerdo e direito
2-Viga cruzada
3, 7-Colunas
4-Viga superior
5, 6-Postes de ferramentas verticais
9-Mesa de trabalho
10-camas

A travessa 2 pode ser deslocada para uma determinada posição ao longo da calha de guia da coluna para ajustar a posição relativa da peça de trabalho e da ferramenta. As colunas laterais esquerda e direita 1 e 8 estão montadas nas colunas esquerda e direita, respetivamente, e podem efetuar um movimento de avanço vertical ao longo da calha de guia da coluna para maquinar as superfícies laterais. Para evitar danificar a superfície da peça de trabalho com a ferramenta durante o curso em vazio, a plaina de pórtico está equipada com um dispositivo de retração automática da ferramenta para o curso de retorno.

(3) Máquina de entalhar

A forma externa da máquina de entalhar é mostrada na Figura 4. A máquina de entalhar é essencialmente uma plaina vertical com cabeça de touro e o seu movimento principal é o movimento linear recíproco para cima e para baixo do bloco deslizante que acciona a ferramenta de entalhar. A base da calha de guia do bloco deslizante 3 pode ajustar o ângulo dentro de um pequeno intervalo em torno do eixo de rotação 4 para maquinar superfícies internas e externas inclinadas.

Figura 4 Máquina de entalhar
Figura 4 Máquina de entalhar

1-Mesa de trabalho redonda
2-Bloco deslizante
3-Base da calha de guia de blocos deslizantes

A sela transversal 6 e a placa deslizante 7 podem, respetivamente, conduzir a peça de trabalho para obter movimentos de alimentação laterais e longitudinais, e a mesa de trabalho redonda 1 pode rodar em torno do eixo de prumo para realizar o movimento de alimentação circular ou o movimento de indexação. O movimento de alimentação intermitente da mesa de trabalho redonda 1 em cada direção é realizado num curto espaço de tempo após o fim do curso de inatividade da corrediça. O movimento de indexação da mesa de trabalho redonda 1 é efectuado pelo dispositivo de indexação 5.

A gama de maquinação da máquina de moldagem é bastante ampla e o custo de maquinação é relativamente baixo, mas a sua produtividade não é elevada e requer um elevado nível de competência do operador. Portanto, as máquinas de moldagem são geralmente adequadas para o processamento de superfícies internas de peças de trabalho em peças únicas e produção de pequenos lotes, como furos quadrados, furos poligonais ou rasgos de chaveta internos, etc.

3. Ferramenta de plaina

As ferramentas de plaina podem ser classificadas de acordo com a forma da superfície a maquinar e a finalidade da ferramenta, ou de acordo com a forma e estrutura da própria ferramenta. Classificadas de acordo com a forma da superfície de maquinagem e a finalidade, as ferramentas de plaina podem geralmente ser divididas em ferramentas de plaina plana, ferramentas de plaina lateral, ferramentas de plaina angular, ferramentas de plaina de corte, ferramentas de plaina de corte curvo e ferramentas de plaina de gabarito, etc., como mostra a Figura 5.

Figura 5 Tipos e aplicações comuns de ferramentas de plaina
Figura 5 Tipos e aplicações comuns de ferramentas de plaina

a) Ferramenta de plaina plana
b), d) Ferramenta de plaina lateral
c) Plaina de corte lateral comum
e) Ferramenta de plaina angular
f) Ferramenta de plaina de corte
g) Ferramenta de plaina de corte curvo
h) Ferramenta de plaina de ranhurar

Entre elas, a ferramenta de plaina plana é utilizada para aplainar superfícies horizontais, a ferramenta de plaina lateral é utilizada para aplainar superfícies verticais, superfícies em degrau e superfícies inclinadas exteriores, etc., a ferramenta de plaina angular é utilizada para aplainar ranhuras em cauda de andorinha e superfícies inclinadas interiores, etc., a ferramenta de plaina de corte é utilizada para cortar, ranhurar e aplainar superfícies verticais, etc., a ferramenta de plaina de corte curvo é utilizada para aplainar ranhuras em T e a ferramenta de plaina de modelo é utilizada para aplainar ranhuras em V e superfícies de formas especiais, etc.

De acordo com a forma e a estrutura da ferramenta, as ferramentas de plaina podem geralmente ser divididas em ferramentas de plaina de mão esquerda e ferramentas de plaina de mão direita, ferramentas de plaina de cabeça reta e ferramentas de plaina de cabeça curvada, ferramentas de plaina integrais e ferramentas de plaina montadas, etc.

Quando uma ferramenta de plaina de cabeça inclinada encontra uma grande resistência de corte, a haste da ferramenta deforma-se e dobra-se para trás, fazendo com que a ponta da ferramenta salte para cima e para trás, em vez de penetrar na peça de trabalho como uma ferramenta de plaina de cabeça reta. Por conseguinte, para evitar danificar a superfície da peça de trabalho e a ferramenta, as ferramentas de plaina de cabeça inclinada são geralmente mais utilizadas na produção real, como mostra a Figura 6.

Figura 6 Ferramenta de plaina de cabeça reta e ferramenta de plaina de cabeça inclinada
Figura 6 Ferramenta de plaina de cabeça reta e ferramenta de plaina de cabeça inclinada

a) Ferramenta de plaina de cabeça reta
b) Plaina de cabeça inclinada

4. Métodos de processamento de aplainamento

(1) Aplainamento de superfícies planas

Ao aplainar superfícies planas numa shaper, o método de fixação deve ser escolhido de acordo com a forma e o tamanho da peça de trabalho. As peças de trabalho de pequenas dimensões são geralmente fixadas com um torno; quando a peça de trabalho é grande, pode ser fixada na mesa de trabalho com macacos e batentes de parafuso, como se mostra na Figura 7; a peça de trabalho também pode ser fixada utilizando a saliência ou os orifícios na peça de trabalho com grampos aparafusados, como se mostra na Figura 8.

Figura 7 Fixação da peça de trabalho na mesa de trabalho com batentes e macacos de parafuso
Figura 7 Fixação da peça de trabalho na mesa de trabalho com batentes e macacos de parafuso
Figura 8 Fixação da peça de trabalho utilizando o bocal e os orifícios na parte lateral da peça de trabalho
Figura 8 Fixação da peça de trabalho utilizando o bocal e os orifícios na parte lateral da peça de trabalho

Para peças mais finas, é normalmente adoptada a fixação com uma placa de suporte, como se mostra na Figura 9. A placa de apoio tem uma superfície inclinada perto de um dos lados da peça de trabalho, com uma espessura pequena que não impede o aplainamento de toda a superfície plana da placa fina, e também faz com que a força de aperto seja ligeiramente inclinada para baixo, fornecendo não só uma componente de aperto horizontal mas também uma pequena força de aperto vertical para baixo, o que é benéfico para fixar a placa fina.

Figura 9 Fixação de peças de chapa fina
Figura 9 Fixação de peças de chapa fina

a) Fixado num torno de pontas planas
b) Fixado na mesa de trabalho

Depois de a peça de trabalho estar corretamente fixada, inicie a máquina para mover o êmbolo de modo a que a ferramenta da plaina se aproxime da peça de trabalho, depois mova a mesa de trabalho lateralmente para posicionar a peça de trabalho sob a ferramenta da plaina, depois rode o carro da coluna da ferramenta para fazer com que a ponta da ferramenta toque na superfície da peça de trabalho, depois rode o manípulo lateral da mesa de trabalho para retirar a peça de trabalho da ponta da ferramenta, e rode o carro da coluna da ferramenta de acordo com a quantidade de corte posterior selecionada para alimentar a ferramenta da plaina para baixo numa quantidade de corte posterior.

De seguida, ligar a máquina, a mesa de trabalho executa um avanço lateral, aplainando 1-1,5 mm da peça de trabalho, e parar para medir. Se as dimensões não estiverem correctas, retrai-se a peça de trabalho, ajusta-se a quantidade de corte posterior e, em seguida, liga-se novamente a máquina e a mesa de trabalho executa um avanço lateral manual ou automático para aplainar o excesso de metal da peça de trabalho.

(2) Aplainamento de superfícies verticais

O aplainamento de uma superfície vertical numa plaina de cabeça de touro é geralmente efectuado utilizando uma ferramenta de desvio e alimentando manualmente na vertical. O ajuste da quantidade de corte posterior é conseguido deslocando lateralmente a mesa de trabalho.

Ao instalar a ferramenta, alinhe primeiro a coluna da ferramenta com a linha zero e desvie o assento da caixa do tampão num determinado ângulo (0° a 15°) para que a extremidade superior do assento da caixa do tampão seja desviada da direção da superfície da peça de trabalho. O objetivo é levantar a lâmina da plaina da superfície da peça de trabalho durante o curso de retorno para reduzir o desgaste da ferramenta e garantir que a superfície maquinada da peça de trabalho não seja danificada, como mostra a Figura 10. Se a altura da superfície vertical for inferior a 10 mm, o assento da caixa da plaina pode ser colocado sem deflexão.

Figura 10 Direção da deflexão do assento da caixa de charneiras
Figura 10 Direção da deflexão do assento da caixa de charneiras

(3) Aplainamento de superfícies de degraus

O método de aplainar superfícies em degraus é uma combinação de aplainar superfícies horizontais e aplainar superfícies verticais. A figura 11 mostra o método de avanço para o aplainamento de precisão de superfícies em degrau com uma ferramenta de desvio. Além disso, também pode ser utilizada uma ferramenta de corte para o aplainamento de precisão.

Figura 11 Método de avanço para aplainar com precisão superfícies em degrau com uma ferramenta de desvio
Figura 11 Método de avanço para aplainar com precisão superfícies em degrau com uma ferramenta de desvio

a) Aplainamento contínuo da superfície vertical - superfície horizontal
b) Aplainamento contínuo da superfície horizontal - superfície vertical
c) Aplainamento separado da superfície vertical e da superfície horizontal

(4) Ranhuras em T para aplainar

Ao aplainar ranhuras em T, são utilizadas quatro lâminas da plaina, nomeadamente uma fresa de ranhuras para aplainar ranhuras rectas, duas fresas curvas para a esquerda e para a direita e uma fresa de chanfro de formação de 90°. As etapas de aplainamento são mostradas na Figura 12.

Figura 12 Sequência de aplainamento para ranhuras em T
Figura 12 Sequência de aplainamento para ranhuras em T

a) Ranhuras
b) Aplainamento de um lado da ranhura
c) Aplainar o outro lado da ranhura
d) Chanfragem

1) Utilizar um cortador de ranhuras para aplainar ranhuras rectas

Quando a largura da ranhura reta não é grande, utiliza-se geralmente uma fresa com uma aresta de corte principal de largura igual à largura da ranhura reta para aplanar a largura numa só passagem, como mostra a Figura 12a.

Se a largura da ranhura reta for grande e não puder ser cortada numa só passagem, podem ser utilizadas duas fresas de larguras diferentes, adoptando o "método de corte central" para aplanar a ranhura reta larga. O "método de corte central" envolve o alinhamento dos centros de ambas as fresas com a linha central da ranhura em T para o corte. Este método é eficiente e também produz boa qualidade.

2) Utilizar fresas curvas para aplanar as ranhuras esquerda e direita

(Ver Figuras 12b e 12c) Depois de aplainar a ranhura reta para dar forma através de vários cortes, podem ser utilizadas fresas curvas para aplainar as ranhuras esquerda e direita. Ao aplainar as ranhuras, a quantidade de corte deve ser pequena, utilizando o avanço manual para evitar danificar as ferramentas e a peça de trabalho.

Durante a maquinação, a lâmina da plaina deve ser levantada da ranhura antes do fim de cada curso de trabalho e do início do curso de retorno; antes do início do curso de trabalho seguinte, após o fim do curso de retorno, a lâmina da plaina deve ser baixada de volta à posição normal. Por conseguinte, o comprimento de entrada e saída da ferramenta deve ser alargado de forma adequada para evitar acidentes causados pelo embate da ferramenta na peça de trabalho.

3) Chanfrar a boca da ranhura

Utilizar uma fresa de chanfrar a 90° para chanfrar a boca da ranhura, como mostra a Figura 12d, ou utilizar duas fresas angulares oblíquas principais com ambos os ângulos a 45° para chanfrar.

(5) Aplainamento de precisão com uma plaina de lâmina larga

O aplainamento de precisão com uma plaina de lâmina larga pode substituir a raspagem e melhorar significativamente a produtividade. O aplainamento de precisão com a plaina de lâmina larga é adequado para maquinar peças de elevada rigidez (como superfícies de guia de máquinas-ferramenta).

O aplainamento de precisão é geralmente efectuado numa plaina de pórtico de alta precisão e alta rigidez, utilizando uma velocidade de corte (2 ~ 3m / min) e uma grande quantidade de alimentação, removendo uma camada muito fina de metal da superfície da peça de trabalho (a margem de pré-planejamento é de 0,08 ~ 0,12 mm, a margem de aplainamento final é de 0,03 ~ 0,05 mm). A peça de trabalho tem uma deformação térmica mínima, alcançando assim uma elevada qualidade de maquinação.

II. Processamento de brochagem

1. Características e âmbito do processo de brochagem

A brochagem é um processo de maquinagem que tem apenas um movimento principal sem um movimento de avanço dedicado. Durante a brochagem, o movimento relativo entre a brocha e a peça de trabalho é o movimento principal, geralmente um movimento linear. A brocha é uma ferramenta de corte com vários dentes, sendo cada dente sucessivo mais alto do que o anterior, e o perfil do dente corresponde à forma da superfície maquinada da peça de trabalho. O movimento de avanço é conseguido pela subida do dente (a diferença de altura entre dentes sucessivos), como mostra a Figura 13.

A maquinação grosseira e fina da superfície da peça de trabalho pode ser concluída de uma só vez na máquina de brochar, ou seja, removendo toda a margem da superfície de maquinação para obter a precisão de maquinação e a qualidade da superfície necessárias. Se a ferramenta for sujeita a pressão em vez de tensão durante o corte, este método de maquinação é designado por brochagem por pressão, que é utilizada principalmente para o acabamento de furos e para corrigir deformações de furos.

A parte de trabalho da brocha tem dentes de corte grosseiro, dentes de corte fino e dentes de calibração. A superfície de maquinação da peça de trabalho é submetida a corte grosseiro, corte fino e calibração num só golpe, pelo que a produtividade da brocha é relativamente elevada.

A velocidade de brochagem é baixa, e cada dente corta apenas uma camada muito fina de metal, resultando em uma pequena carga de corte. A precisão de fabrico da brocha é muito elevada, pelo que a peça brochada pode atingir uma elevada precisão, com graus de tolerância dimensional que atingem IT7~IT6, e valores de rugosidade superficial que atingem Ra3.2~0.4μm.

As brochas têm uma longa vida útil, mas a sua estrutura é complexa e os custos de fabrico são elevados, pelo que a brocha é utilizada principalmente para a produção em massa de lotes. A brochagem pode processar várias formas de furos passantes, planos e superfícies formadas, especialmente adequadas para a maquinação de superfícies internas formadas. A Figura 14 mostra algumas formas típicas de superfícies adequadas para o brochamento.

Figura 14 Formas de superfície típicas para brochagem
Figura 14 Formas de superfície típicas para brochagem

2. Máquina de brochagem

As máquinas de brochagem comuns podem ser divididas em máquinas de brochagem de superfície interna e de superfície externa, de acordo com a superfície de maquinação, e podem ser divididas em máquinas de brochagem vertical, máquinas de brochagem horizontal e máquinas de brochagem contínua, de acordo com a estrutura e a disposição.

(1) Máquina de brochagem interna horizontal

A figura 15 mostra a vista exterior de uma máquina de brochagem interna horizontal. No interior da cama 1, existe um cilindro hidráulico 2 instalado horizontalmente, que acciona a brocha para se deslocar horizontalmente através da haste do pistão, realizando o movimento principal de brochagem.

Figura 15 Máquina de brochagem interna horizontal
Figura 15 Máquina de brochagem interna horizontal

1-cama
2-Cilindro hidráulico
Assento com 3 apoios
4 rolos
5-Escortar Chuck

Na brochagem numa máquina de brochagem, a peça pode ser posicionada diretamente com a sua face final contra a face final do assento de suporte 3 (ou fixada com uma fixação). O mandril de escolta 5 e o rolo 4 são utilizados para suportar a brocha. Antes de começar a brochar, o mandril de escolta 5 e o rolo 4 movem-se para a esquerda, permitindo que a brocha passe através do orifício pré-fabricado na peça de trabalho, e a extremidade esquerda da brocha é inserida no mandril de brocha na extremidade frontal da haste do pistão. Durante a maquinagem, o rolo 4 desce e não funciona.

(2) Máquina de brochagem vertical

As máquinas de brochagem vertical podem ser divididas em máquinas de brochagem vertical interna e máquinas de brochagem vertical externa, consoante a sua utilização. A figura 16 mostra a vista externa de uma máquina de brochagem vertical interna, que pode utilizar brochas ou brochas de empurrar para maquinar a superfície interna da peça.

Figura 16 Brochadora vertical interna
Figura 16 Brochadora vertical interna

1-Suporte inferior
2-Mesa de trabalho
3-Suporte superior
Assento de 4 deslizamentos

Ao maquinar com uma brocha, a peça de trabalho é posicionada com a sua face final firmemente contra a superfície superior da mesa de trabalho 2, a brocha é suportada pelo suporte superior 3 no assento deslizante 4, inserida a partir de cima no orifício pré-fabricado na peça de trabalho e no orifício na mesa de trabalho, e a sua pega da extremidade inferior é fixada no suporte inferior 1 do assento deslizante 4. O assento deslizante 4 é acionado por um cilindro hidráulico para se mover para baixo para a brocha. Ao maquinar com uma brocha de empurrar, a peça de trabalho também é montada na superfície superior da mesa de trabalho, e a brocha de empurrar é suportada no suporte superior 3, maquinando de cima para baixo.

A figura 17 mostra a vista exterior de uma máquina de brochagem vertical externa. O cursor 2 pode deslocar-se ao longo da guia vertical da mesa 4 e uma brocha externa 3 é fixada no cursor 2, com a peça de trabalho fixada no dispositivo de fixação na mesa de trabalho 1. O cursor desloca-se verticalmente para baixo para completar a brochagem da superfície externa da peça. A mesa de trabalho pode mover-se lateralmente para ajustar a quantidade de corte posterior e para retrair a peça de trabalho durante o curso em vazio da ferramenta.

Figura 17 Máquina de brochagem vertical externa
Figura 17 Máquina de brochagem vertical externa

1-Mesa de trabalho
2-Deslizador
3-Baratas
Carroçaria com 4 camas

(3) Máquina de brochar em contínuo (máquina de brochar tipo corrente)

A máquina de brochagem contínua é um tipo de máquina de brochagem externa de trabalho contínuo, cujo princípio de funcionamento é mostrado na Figura 3-127. A corrente 7 é accionada pela roda dentada 4 para se deslocar à velocidade de brochagem, e vários dispositivos de fixação 6 são montados na corrente.

Figura 18 Princípio de funcionamento da máquina de brochagem contínua
Figura 18 Princípio de funcionamento da máquina de brochagem contínua

1-Peça de trabalho
2-Trilho de guia
3-Baratas
4-Sprocket
5-Caixa de coleção
6-Fixação
7-Chain

A peça de trabalho é fixada na posição A na fixação, e a brocagem é efectuada ao passar pela brocha 3 fixada acima. Neste momento, o dispositivo desliza ao longo da calha de guia 2 no corpo da cama e, quando o dispositivo 6 se desloca para a posição B, liberta-se automaticamente e a peça cai na caixa de recolha do produto acabado 5. Este tipo de máquina de brochar processa continuamente, tem assim uma produtividade mais elevada e é normalmente utilizado para a produção em massa de superfícies externas de peças pequenas, como o processamento dos planos de ligação e das superfícies côncavas semi-circulares nas bielas dos automóveis e tractores.

3. Brocha

(1) Tipos de broches

As brochas podem ser divididas em brochas internas e externas de acordo com a posição da superfície a ser processada, e as brochas internas e externas normalmente utilizadas são mostradas na Figura 19.

Figura 19 Brochas internas e externas comummente utilizadas
Figura 19 Brochas internas e externas comummente utilizadas

a) Broca de furo redondo
b) Broca de furo quadrado
c) Broca estriada
d) Broca de engrenagem involuntária
e) Broca plana
f) Broca para ranhuras de dentes
g) Broca de ângulo reto

(2) Estrutura das brochas

Existem muitos tipos de brochas, mas os seus componentes estruturais são basicamente os mesmos. De seguida, tomamos como exemplo a brocha de furo redondo apresentada na Figura 20 para explicar os seus componentes e funções.

Figura 20 Estrutura da brocha de furo redondo
Figura 20 Estrutura da brocha de furo redondo

1) Haste

É a parte de preensão da brocha, utilizada para transmitir a força de tração.

2) Pescoço

É a parte de ligação entre a haste e o cone de transição, geralmente com um diâmetro relativamente pequeno para permitir que a haste passe através da barreira da máquina de brochar, e é também o local para marcação.

3) Cone de transição

Utilizado para guiar a brocha para entrar gradualmente no orifício da peça de trabalho, desempenhando o papel de alinhamento do centro.

4) Secção principal

Serve a função de guia, evitando que a brocha se incline.

5) Secção de corte

Responsável por todo o trabalho de corte do material restante, constituído por dentes de desbaste, dentes de transição e dentes de acabamento.

6) Secção de calibração

Serve para polir e calibrar, também melhora a precisão da maquinagem e a qualidade da superfície, e pode servir de apoio para o acabamento dos dentes, sendo que cada forma e tamanho de dente é completamente idêntico.

7) Secção de arrasto

Utilizado para manter a posição final correcta da brocha, impedindo que os dentes da brocha danifiquem a superfície maquinada ou os próprios dentes devido ao descaimento após o corte.

8) Secção de apoio

Utilizada para apoiar a brocha e evitar que esta se descaia. Geralmente, apenas as brochas longas e pesadas têm uma secção de suporte.

4. Método de brochagem (diagrama de brochagem)

O método de brochagem refere-se à forma como a brocha corta o material em excesso da peça de trabalho, geralmente expresso em diagramas, daí também ser designado por diagrama de brochagem. O facto de o método de brochagem ser bem concebido tem um grande impacto na magnitude da força de brochagem, na distribuição da carga dos dentes, no comprimento da brocha, na qualidade da superfície da peça, na vida útil da brocha, na produtividade e nos custos de fabrico.

Os principais métodos de brochagem dividem-se em tipos estratificados, segmentados e abrangentes.

(1) Em camadas

A brochagem em camadas é um método de brochagem em que o material em excesso é cortado em sequência, camada a camada. As arestas de corte envolvidas no corte são geralmente mais longas, a largura de corte é maior, há mais dentes e a brocha é mais longa. A produtividade da brochagem em camadas é menor, não sendo adequada para a brochagem de peças de trabalho com uma pele dura. A brochagem em camadas pode ainda ser dividida em:

1) Tipo de contorno

A brocha concebida no tipo de contorno tem cada perfil de dente semelhante à forma final da superfície maquinada, como mostra a Figura 21. A forma e o tamanho da superfície da peça de trabalho são formados pelo último dente de acabamento e pelo dente de calibração, portanto a qualidade da superfície da peça de trabalho é relativamente alta.

Figura 21 Método de brochagem de contorno
Figura 21 Método de brochagem de contorno

2) Tipo progressivo

A brocha concebida no tipo progressivo tem perfis de dentes que são diferentes da forma da superfície a ser brochada. A forma e o tamanho da superfície maquinada da peça de trabalho são formados pelas arestas de corte secundárias de cada dente, como mostra a Figura 22. Isto é adequado para maquinar peças de trabalho com superfícies complexas. O fabrico da brocha é mais simples do que o do tipo de contorno, mas podem aparecer vestígios da junção da aresta de corte secundária na superfície já maquinada da peça de trabalho, o que resulta numa pior qualidade da superfície da peça de trabalho.

Figura 22 Método de brochagem progressiva
Figura 22 Método de brochagem progressiva

(2) Tipo segmentado (corte rotativo)

O tipo segmentado refere-se a um método de brochagem em que cada camada de material em excesso na peça de trabalho é cortada por um grupo de dentes do mesmo tamanho ou basicamente do mesmo tamanho, com cada dente cortando apenas uma parte do material em excesso, e as posições de corte dos dentes sucessivos são escalonadas, com todo o excesso sendo sequencialmente completado por vários grupos de dentes.

A brocha mostrada na Figura 23 tem quatro grupos de dentes de corte, cada grupo contendo dois dentes de corte do mesmo diâmetro, que removem sequencialmente as partes pretas e brancas da camada metálica. A brocha concebida no método de brochagem segmentada é chamada de brocha de corte rotativo, geralmente com 2 a 4 dentes por grupo de dentes.

Figura 23 Método de brochagem segmentada (corte rotativo)
Figura 23 Método de brochagem segmentada (corte rotativo)

A vantagem do método de brochagem segmentada é que o comprimento da aresta de corte (largura de corte) é mais curto, a espessura de corte permitida é maior, assim o comprimento da brocha pode ser reduzido, a eficiência é alta, e pode brochar diretamente peças de trabalho com uma pele dura. No entanto, a estrutura deste tipo de brocha é complexa, o fabrico é problemático e a qualidade da superfície da peça de trabalho após a brocha é relativamente fraca.

(3) Tipo global

O tipo abrangente é uma combinação dos métodos de brochagem em camadas e segmentada, como mostra a Figura 24.

Figura 24 Método de brochagem global
Figura 24 Método de brochagem global

1-4-Dentes de corte grosseiro e dentes de transição
5, 6-Dentes de acabamento

Combina as vantagens das brochas de contorno e das brochas de corte rotativo, ou seja, os dentes de corte em bruto e os dentes de transição são feitos numa estrutura de corte rotativo, enquanto os dentes de acabamento adoptam uma estrutura de contorno. Isso pode encurtar o comprimento da brocha, aumentar a produtividade e também obter uma melhor qualidade da superfície da peça de trabalho. As brochas para furos redondos produzidas na China utilizam maioritariamente esta estrutura.

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