Brocas (Parte 1)

A furação é a forma de usinagem mais comum. Diz-se que um único automóvel tem mais de 5.000 formas de furos. Embora nem todos sejam, um grande percentual desses furos é feito com uma broca. Na realidade, estima-se que cerca de 40% sejam usinados com brocas e por isso é tão importante falarmos sobre elas. Mas antes de falarmos sobre as brocas em si é importante falarmos sobre o processo de furação.

O processo de furação em Usinagem

O processo de furação em usinagem pode ser dividido amplamente nestes cinco métodos: furação, mandrilhamento, alargamento, brunimento e rosqueamento. A furação que é o que será abordado por nós neste texto tem por objetivo gerar furos, na maioria das vezes cilíndricos em uma peça, isso é feito através do movimento relativo de rotação entre a peça e a ferramenta de corte. Existem diversos tipos de furos, como: furo cego, furo passante, furo escalonado, furo cônico e furo rosqueado.

Furo cego: Trata-se de um furo que não atravessa a peça.

Furo passante: Trata-se de um furo que atravessa a peça, chegando ao lado oposto.

Furo escalonado: Trata-se de um furo com um chanfro em seu interior. O furo é escalonado no ponto onde o seu diâmetro muda.

Furo cônico: É um furo em forma de cone.

Furo rosqueado: Um furo com filetes de rosca, um furo rosqueado.

Infelizmente, apesar da importância da furação e das brocas, tal processo recebeu poucos avanços até alguns anos atrás se comparado a outros processos como torneamento e fresamento que progrediram rapidamente com a introdução de novos materiais como o metal duro, cerâmico, nitreto cúbico de boro e diamante. Isso se dá principalmente pela limitação das máquinas de furação convencionais, mas isso está sendo vencido pela aplicabilidade se expandindo para os centros de usinagem onde se pode alcançar tanto estabilidade quanto velocidade mais altas de rotação (RPM).

Com esses avanços, vários desenvolvimentos têm ocorrido com os materiais das ferramentas de furação, no nosso caso, brocas. Alguns exemplos são:

Brocas de aço rápido revestidas com nitreto de titânio: Possibilitou um substancial aumento da velocidade de corte (Vc) e/ou da vida útil da ferramenta em relação à broca de aço rápido sem revestimento.

Brocas inteiriças de metal duro: Quando o furo é pequeno (menor que 20mm) e a máquina possui rotação, rigidez e potência suficientes, esta broca é uma excelente alternativa.

Brocas com pastilhas intercambiáveis de metal duro: Brocas deste tipo são inviáveis quando seu diâmetro é pequeno, devido à dificuldade de fixação dos insertos. Porém, para brocas de diâmetros médios, esta é uma boa opção, desde que, novamente, a máquina propicie sua utilização.

Brocas especiais: Quando o furo tem diâmetro muito grande e/ou um comprimento muito grande em relação ao diâmetro (relação L/D grande) estes tipos de brocas podem ser utilizadas.

É claro que existem diferentes aplicabilidades dessas brocas e que constantemente vemos melhorias nessa área, ainda mais nos dias que vivemos, então não é surpresa que apareça mais inovações nessa área. Mais à frente detalharemos um pouco mais sobre esses tipos de brocas que mencionamos.

Brocas de aço helicoidais (HSS)

Hoje no Brasil as brocas helicoidais de aço rápido com ou sem cobertura são as mais utilizadas, isso por causa do seu baixo custo em relação as de metal duro ou intercambiáveis. O raciocínio é o seguinte: “brocas quebram fácil, então é melhor que eu quebre uma barata e não uma cara, assim posso comprar outra e continuar meu processo sem grandes perdas e custos.” O problema é que o processo com brocas desse tipo é muito mais lento e isso torna o processo de furação muito moroso, mais do que precisa ser. Outra desvantagem dessas brocas é sua imprecisão com sua grossa tolerância dimensional na ordem de IT 11. Quanto à tolerância geométrica também apresenta desvantagem fazendo com que o comprimento do furo não possa ser muito grande, sob o risco de ocorrer excentricidade. Então, para furos de precisão, normalmente é empregado uma broca helicoidal e depois o furo passa por operações de acabamento, tais como alargamento, brochamento, mandrilhamento, etc. Além disso, muitas vezes, para se abrir um furo com broca helicoidal necessita-se primeiro fazer um furo de centro, para que a broca não realize um corte excêntrico já a partir do início do furo.

Brocas de metal duro (MD)

Aí está uma vantagem do uso de brocas de metal duro, se utilizadas em máquinas com rigidez e potência suficientes, permite a obtenção de furos mais precisos e muitas vezes sem a utilização de furos de centro ou pré-furos. Muitas dessas brocas possuem geometria com efeito autocentrante, isto é, a geometria da broca é construída de forma a evitar, ou minimizar a realização de furos excêntricos, mesmo sem a utilização de furos de centro ou buchas de guia. Quanto mais profundo o furo, mais difícil se torna a remoção de cavaco e dissipação de calor. Alguns processos para resolver esse problema fazem uso da técnica de furação chamada popularmente por “pica pau”, que consiste em furar uma pequena profundidade, voltar para retirar o cavaco, furar mais uma pequena parte e repetir o processo até que o furo esteja feito por completo. Outro problema é fazer o resfriamento no processo já que uma refrigeração interna não alcança o ponto onde está sendo furado, principalmente se o furo for profundo. Para resolver esse problema existem as brocas com refrigeração interna que resfria na ponta, que é o local que gera mais calor e ao mesmo tempo expulsa o cavaco, não sendo necessário fazer o processo “pica pau” que mencionamos antes. Esse mesmo fluido serve tanto para resfriamento como para lubrificação e dessa forma aumenta drasticamente a vida útil da ferramenta.

O processo de furação é sem dúvida incrível, mas como mencionamos carece de desenvolvimento. Nesta primeira parte vimos que existem alguns tipos de brocas, vimos também quais são mais usadas e vimos algumas vantagens e desvantagens de se usar brocas de aço helicoidais e de metal duro. Se tiver alguma dúvida não esqueça de deixar sua pergunta nos comentários e não pare de continuar aprendendo lendo a segunda parte desta série sobre brocas.