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O PROCESSO DE FURAÇÃO

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  1. O PROCESSO DE FURAÇÃO

  2. 1. INTRODUÇÃO A furação é um dos processos de usinagem mais complexos. A principal característica que distingue dos demais processos é o fato de ocorrer extrusão no centro da broca, juntamente com usinagem. A ponta da broca primeiro extruda o material que está a sua frente para, em seguida, a cunha cortante cisalhar o material para formar cavaco. A região da cunha próximo do centro da broca tem um ângulo de saída muito negativo.

  3. A furação é o processo mais barato para obtenção de furos cilíndricos ou cônicos. A aplicação de outros processos só se justifica caso a operação apresente características que não podem ser atingidas pelo processo tradicional de furação. Esse fato faz da furação um dos principais processos de usinagem.

  4. retificação e outras operações15% fresamento 20% furação 25% Torneamento 40% A Furação diante dos principais processos de Usinagem: Tempo de usinagem

  5. retificação e outras operações 12% furação 33% fresamento 25% torneamento 30% Número de Operações

  6. “Usinar um furo em um metal é um ato simples, mas poderoso”

  7. 2. ASPECTOS GERAIS Material da Peça O processo de furação pode ser aplicado em materiais com dureza até 60 HRC. Essa faixa de dureza engloba a grande maioria dos materiais de construção mecânica, inclusive alguns aços para ferramenta. Os aços especiais, como os aços-rápidos, alguns aços ferramenta para trabalho a frio e a quente e para moldes de injeção de plásticos, possuem dureza superior à indicada para a furação, o que obriga a adoção de outras técnicas para obtenção de furos nesses materiais.

  8. Diâmetro do Furo • As brocas mais empregadas possuem diâmetros que variam de 3,2 a 38 mm (1/8 a 1 ½ polegadas). Com a aplicação de técnicas especiais pode-se produzir furos de diâmetros entre 0,25 a 3,2 mm (microfuração). Brocas especiais permitem a execução de furos de até 152 mm (6 polegadas) de diâmetro, podendo em operações especiais, chegar a 750 mm.

  9. Relação Comprimento/Diâmetro do Furo Este fator depende do método utilizado e do desvio de linearidade requerido. Os métodos mais simplificados permitem que o comprimento do furo seja até 3 vezes maior que o seu diâmetro, para que ainda se consiga boa qualidade do furo.

  10. A furação profunda (normalmente quando L/D > 3) exige: • Maior rigidez e estabilidade dinâmica da máquina ferramenta; • Dispositivos de fixação que permitem maior rigidez na ferramenta; • Fluido de corte a alta pressão para extração de cavaco e refrigeração eficiente; • Brocas específicas.

  11. A utilização de ferramentas, técnicas e equipamentos especiais permitem a elevação desta relação para 8. Sistemas especiais de furação, como a utilização de brocas canhão, sistemas “ejector drilling” e o sistema BTA (“boring and trepaning association”), permitem a execução de furos com relação comprimento/diâmetro superior a 100 em uma faixa de diâmetros de 6 a 750 mm.

  12. FILMES SOBRE FURAÇÃO • ..\..\LEPU\OSG\osg\01.exe • ..\..\LEPU\OSG\osg\Usar Furo Piloto\Usar Furo Piloto\FTO-GDXL 1.mpg • ..\..\LEPU\OSG\osg\Usar Furo Piloto\Usar Furo Piloto\FTO-GDXL 2.mpg • ..\..\LEPU\OSG\osg\Usar Furo Piloto\Usar Furo Piloto\FTO-GDXL 3.mpg

  13. Variantes do Processo de Usinagem: Furação em Cheio: Processo destinado à obtenção de um furo cilíndrico em uma peça, onde todo o material contido no volume do furo é retirado na forma de cavaco.

  14. Escareamento ou Furação com Pré-Furo: Processo que tem por objetivo a obtenção de um furo cilíndrico em uma peça previamente furada.

  15. Furação Escalonada:Processo que tem por objetivo a geração de furos com dois ou mais diâmetros distintos.

  16. Furação de Centros:Processo que visa a obtenção de furos de centros, que têm por objetivo facilitar a fixação da peça para operações posteriores.

  17. Trepanação:Processo de furação onde apenas uma parte do material contido no volume do furo, localizado próximo à circunferência que delimita o furo, é removido. Um núcleo permanece maciço após a operação.

  18. 3. A FERRAMENTA DE CORTE A broca helicoidal, ferramenta empregada no processo de furação, foi desenvolvida na década de 1820 pela “Moses Twist Drill and Machine Company”. O tipo de afiação original, conhecido como afiação cônica, é até hoje utilizado em operações simples.

  19. guia cilíndrica aresta principal haste hélice superfície de folga aresta transversal ponta

  20. aresta transversal de corte aresta principal de corte superfície secundária de folga superfície principal de folga superfície secundária de folga superfície de saída aresta secundária de corte ponta de corte aresta principal de corte superfície principal de folga direção de avanço

  21. A geometria de uma ferramenta de corte exerce influência, juntamente com outros fatores, na usinagem. É necessário portanto definir a ferramenta através dos ângulos da cunha cortante. A norma brasileira que trata desse assunto é a norma ABNT NBR 6163/80 – Conceitos da Técnica de Usinagem – Geometria da Cunha Cortante – Terminologia.

  22. Ângulos de uma broca helicoidal

  23. Funções e Influência dos Ângulos da Cunha Cortante • Ângulo de Saída (o) • Influi decisivamente na força e na potência necessária ao corte, no acabamento superficial e no calor gerado. • Quanto maior o menor será o trabalho de dobramento do cavaco. • o depende principalmente da: - resistência do material da ferramenta e da peça a usinar. - quantidade do calor gerado pelo corte. - velocidade de avanço (vf). • o negativo é muito usado para corte de materiais de difícil usinabilidade e em cortes interrompidos, com o inconveniente da necessidade de maior força e potências de usinagem e maior calor gerado na ferramenta. • Geralmente -10oo 30o.

  24. A ponta cônica da broca apresenta como principais vantagens a facilidade de execução e o seu bom comportamento na furação da maioria dos materiais utilizados. O principal aspecto negativo apresentado pela a afiação cônica é o fato de o ângulo de saída apresentar valores negativos principalmente nas regiões mais próximas do eixo da broca.

  25. 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 40o 30o 13o ângulo de saída (graus) ângulo de hélice ângulo de ponta = 118o 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 d/D d – distância do eixo da broca D – diâmetro da broca Variação do ângulo de saída ao longo da aresta de corte

  26. DIVISÃO DA ARESTA TRANSVERSAL REDUÇÃO DO COMPRIMENTO DA ARESTA TRANSVERSAL (CHANFRAMENTO) REDUÇÃO DO TAMANHO DA ARESTA TRANSVERSAL ALTERAÇÃO DA FORMA DA ARESTA TRANSVERSAL DE UMA LINHA RETA PARA FORMA DE “S” GEOMETRIA ALTERNATIVA ELIMINAÇÃO DA ARESTA TRANSVERSAL ATRAVÉS DE COMBINAÇÃO DOS DOIS PROCEDIMENTOS

  27. Afiação Cônica

  28. aresta principal de corte aresta transversal

  29. ARESTA PRINCIPAL DE CORTE ARESTA EM “S”

  30. A aresta transversal em forma de “s” apresenta melhor desempenho em relação à aresta reta: • Melhor centragem da broca, principalmente no início do furo • Menores desvios de circularidade e cilindricidade do furo • Redução em torno de 30% no força de avanço • Melhor desempenho na entrada dos furos • Melhor desempenho na furação de chapas finas (menores rebarbas) • Maior vida da broca devido a menor geração de calor

  31. Afiação com Ponta em Espiral

  32. afiação ponta em espiral afiação cônica

  33. Outros tipos de afiação: • Chanframento da aresta transversal de corte: reduz força de avanço • Quatro superfícies de folga • Ângulo de ponta duplo • Afiação cruzada • Afiação Oliver • Outras afiações patenteadas: exemplo OSG

  34. Aspecto negativo da maioria das geometrias • Maior dificuldade de afiação • Geometria mais complexa • Menor tolerância dimensional e geométrica

  35. A assimetria da ferramenta afeta as dimensões do furo e a vida da ferramenta. O controle dimensional da broca exerce influência na qualidade dimensional dos furos gerados e na vida da ferramenta. O controle dimensional da ferramenta é de fundamental importância para a garantia de um bom desempenho do processo.

  36. Efeito de defeitos de afiação na broca Ângulos de posição diferentes Comprimento das arestas diferente

  37. Influência do batimento radial sobre a sobremedida de furos

  38. 210 180 150 120 Vida da ferramenta (número de furos) 90 60 30 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 m excentricidade na ponta da broca ( m) Influência da excentricidade da ponta da broca na vida da ferramenta:

  39. FILMES SOBRE FURAÇÃO • Filmes Ferramentas Rotativas\Kub_Pentron_small.wmv • ..\..\LEPU\OSG\osg\Arquivo Comprimido\FX_ZDS.mpeg • ..\..\LEPU\OSG\osg\Arquivo Comprimido\CAO_GDXL.mpg

  40. DESENVOLVIMENTO DE MATERIAIS PARA FABRICAÇÃO DE BROCAS • O desenvolvimento de novos materiais para ferramentas de corte permitiu um aumento significativo da faixa de velocidades de corte empregada: • Aço carbono: comum ou com adição de liga • Aço-rápido: fundido, metalurgia do pó, revestidos • Ligas fundidas: Co contendo W e Cr em solução sólida • Metal duro • Cermets • Cerâmicas • Ultra-duros: PCD, CBN e PCBN

  41. 70 60 50 40 30 20 10 0 cerâmicas Diâmetro (mm) metal duro aço-rápido Faixa de diâmetro de brocas mais utilizadas 0 2000 4000 6000 8000 10000 rotação (rpm) Faixa de rotação de máquinas-ferramentas convencionais

  42. Aço-rápido fabricado por meio da metalurgia do pó O aço rápido passa por um processo de evolução contínua, por meio da mudança em sua composição e nos processos de fabricação. Uma das mais recentes inovações nos processos é obtenção dos aços-rápidos por meio da metalurgia do pó.

  43. Evolução do desgaste de ferramentas de aço-rápido obtidas por meio de processo convencional e metalurgia do pó