Brocas (Parte 3)

Que bom que você chegou nesta terceira parte de nossa série sobre brocas, gostaria de lembrá-lo que temos a parte um e dois, se você não leu vai lá. Nesta terceira parte vamos continuar falando sobre brocas, principalmente sobre as características da formação do cavaco na furação, então vamos lá.

Características na Formação do Cavaco na Furação

Um dos problemas do processo de furação é a evacuação dos cavacos de dentro do furo. Se os cavacos não forem formados de maneira tal que propiciem sua fácil retirada do interior do furo, eles podem causar o entupimento do mesmo, aumento do momento torsor necessário e a consequente quebra da ferramenta.

A quebra de uma broca helicoidal dentro de um furo é um problema grave, pois, além da perda da ferramenta, a retirada da broca do interior do furo é, em geral, uma tarefa cara e demorada e que, muitas vezes, leva à rejeição da peça. Se se levar em conta que um furo é normalmente um pequeno detalhe de uma peça bem maior, tal rejeição pode representar perda substancial.

Assim, é fundamental induzir a geração de cavacos que tenham uma forma tal que sejam de fácil remoção do furo. Se o cavaco formado for em fita, será muito difícil extraí-lo do furo. Cavacos helicoidais ou em lascas são os que mais facilmente podem ser removidos dos furos.

A remoção do cavaco pode ainda ser auxiliada pela utilização pela utilização de um ciclo de furação que retire frequentemente a broca de dentro do furo durante o processo de corte (o que gera tempos passivos extras) e/ou pela insuflamento de fluido de corte sob pressão diretamente no fundo do furo, através de canais especialmente construídos na broca para tal fim. Ou seja, utilizar o processo conhecido como pica-pau ou com lubrificação interna, respectivamente.

O crescimento do avanço facilita a quebra e, consequentemente, a remoção do cavaco de dentro do furo. Como já visto na parte dois desta série, a aresta de corte move-se segundo uma espiral que se inclina do ângulo da direção efetiva do corte com relação à direção de corte. O ângulo da direção efetiva de corte cresce com o crescimento do avanço e com a diminuição do diâmetro da broca.

O ângulo efetivo de folga diminui com o aumento do ângulo da direção efetiva de corte. Assim, o aumento do avanço para facilitar a quebra do cavaco faz com que o ângulo efetivo de folga diminua e, com isso, aumente a deformação plástica do fundo do furo, principalmente próximo ao centro, onde este ângulo é maior ainda.

Além disso existe um limite para o crescimento do avanço. Acima de um determinado valor, o avanço pode causar a quebra da broca ou a paralisação do avanço da máquina.

A velocidade de corte diminui à medida que se caminha da periferia para o centro da broca, já que ela depende do diâmetro. Assim, quando materiais dúcteis são furados em cheio (sem pré-furação), a formação de aresta postiça de corte na vizinhança do centro da broca é inevitável. A formação de arestas postiças de corte se dá quando se tem baixas temperaturas de corte, ou seja, baixas velocidades de corte.

A utilização de velocidade de corte baixa pode gerar a formação de arestas postiças de corte numa porção maior do diâmetro da broca. Por outro lado, o aumento da velocidade para minimizar a formação da aresta postiça de corte, gera maiores desgastes da ferramenta, já que a vizinhança da periferia da broca, que antes do aumento da velocidade já não formava arestas postiças de corte, agora passa a se desgastar mais rapidamente.

O ângulo de saída das brocas helicoidais diminui no sentido da periferia para o centro da broca, sendo que se tem ângulos bastante negativos próximo ao centro. Este fato, somado aos baixos valores de velocidade de corte e de ângulo efetivo de folga e à presença da aresta transversal de corte, faz com que as condições de corte nesta região sejam bem desfavoráveis.

Por este motivo a força de avanço (fora de penetração da broca) resulta alta, gerando deformação, gerando deformação (flexão e flambagem) da broca (principalmente para broca de diâmetro pequeno) e do eixo-árvore (principalmente para máquinas pouco rígidas) e, consequentemente, desvio de forma e posição do furo (ovalização e excentricidade). Uma outra consequência dessa dificuldade de realização do corte no centro do furo é a deformação plástica do material do fundo do furo, causando encruamento em materiais dúcteis, o que aumenta ainda mais a força de avanço necessária.

Dados esses fatos, é fundamental que se tome alguma iniciativa para minimizar o problema do corte do centro do furo. Uma das ações normalmente adotadas é o chanframento da aresta transversal de corte, que além de diminuir o tamanho desta aresta, aumenta o ângulo de saída da ferramenta nesta região. Uma segunda ação é a usinagem de um pré-furo que tenha diâmetro maior que o diâmetro da aresta transversal de corte, o que soluciona o problema, mas gera maiores custos de usinagem, pela introdução de uma operação extra.

Algumas brocas com pastilhas intercambiáveis de metal duro possuem, em uma das suas arestas, pastilhas somente na periferia da broca e, na outra aresta, pastilha somente na região central.

Assim, pode-se utilizar na periferia uma pastilha com material e geometria adequada para as altas velocidades de corte inerentes a esta região, a mesma coisa acontecendo para a pastilha central, isto é, nesta pastilha é utilizada uma pastilha com material e geometria adequada para as condições de corte nessa região. Além disso, estas pastilhas, em geral, possuem quebra-cavacos na sua superfície de saída, o que facilita a expulsão do cavaco da região de corte.

Um outro problema que é frequente na furação é a falta de retilineidade da linha de centro, principalmente em furos longos. Em geral, a melhor retilineidade é conseguida quando tanto a peça quanto a ferramenta giram. Se isto não for possível, a melhor opção é girar somente a peça. A pior condição com respeito ao desvio da linha de centro se obtém quando a ferramenta é dotada de rotação e a peça permanece parada (que ocorre na grande maioria das furadeiras e centros de usinagem).

Essa foi a terceira e última parte da nossa série sobre furação com brocas, se você ainda não leu a primeira e a segunda parte, não deixe de ir lá ler. Espero que isso tenha contribuído para o seu conhecimento aumentar e que isso se torne uma competitividade da sua parte, um diferencial. Se ficou alguma dúvida ou queira perguntar algo, deixe sua pergunta nos comentários.