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Como a geometria da broca influencia a vida útil da ferramenta e a tolerância do furo

A geometria da broca é o número e a posição das arestas de corte, dos canais de cavacos e do ângulo usado. 

Dependendo do tipo de furo a ser usinado, é feita a seguinte distinção:

Broca helicoidal

A furação em material sólido é realizada com uma broca helicoidal. Um furo cilíndrico é criado no material por meio da remoção de cavacos. A broca helicoidal é a ferramenta mais utilizada para furar diâmetros de até 20 mm e uma profundidade de 100 mm. 

Machos

Para o rosqueamento, primeiro é usinado um furo no material sólido, e em seguida, uma rosca é cortada usando machos. Esta etapa pode ser executada manualmente ou usando uma máquina. A rosca interna produzida é padronizada para corresponder à rosca externa.

Brocas escalonadas

Uma broca escalonada produz um furo escalonado para permitir que um elemento de fixador (tal como uma cabeça de parafuso) se aloje no material. Não é necessário usinagem subseqüente, como alargamento e/ou escareamento.

Geometria de uma broca helicoidal

Geometrias diferentes afetam a precisão dimensional do furo e a vida útil da broca.

A fim de compreender que aspecto da geometria da broca influencia o respectivo fator de vida ou tolerância ao furo, uma geometria de broca helicoidal pode ser usada como exemplo. Mesmo as brocas que não têm arestas de corte, mas pastilhas intercambiáveis, estão sujeitas ao mesmo desafio de adaptar de maneira ideal a evacuação dos cavacos, a velocidade de corte e as taxas de avanço.

  1. Ângulo da ponta
  2. Arestas de corte principais
  3. Flanco principal
  4. Aresta de corte secundária
  5. Canais de cavacos
  6. Chanfro-guia
  7. Ângulo de saída lateral

Diâmetro das brocas helicoidais

O diâmetro externo da broca diminui da ponta em direção à haste. A conicidade varia de 0,02 a 0,08 mm em 100 mm de comprimento, reduzindo o atrito com o furo. Alem disso, também facilita o escoamento dos cavacos.

Ângulo da ponta - Centralização da broca helicoidal

O ângulo da ponta está localizado na cabeça da broca helicoidal. O ângulo é medido entre as duas arestas de corte na ponta.

Quanto menor for o ângulo da ponta, mais fácil será centralizar a ponta no material. Em superfícies curvas, o risco de escorregamento também é reduzido. Para a usinagem de materiais com baixa condutividade térmica e cavacos curtos, são escolhidos pequenos ângulos de ponta que permitem que as longas arestas de corte principais dissipem bem o calor através da ferramenta. No entanto, se o ângulo da ponta for muito pequeno, o furo ou canal do cavaco pode ficar bloqueado devido à compressão do cavaco. Um pequeno ângulo de ponta também aumenta o desgaste da aresta de corte.

Com materiais com boa condutividade térmica ou materiais com cavacos longos, um grande ângulo de ponta é escolhido porque permite uma boa evacuação dos cavacos e baixas forças de corte. Um grande ângulo da ponta, por outro lado, causa mais facilmente o desvio da ponta e, portanto, um furo maior.

A maioria das brocas helicoidais tem um ângulo de ponta de 118º. 90º são usados para plásticos duros sujeitos ao desgaste, 130º para materiais macios e tenazes e 140º para materiais leves de cavacos longos.

Arestas de corte principais da broca helicoidal – responsáveis pelo desempenho durante a usinagem

As brocas helicoidais sempre têm duas arestas de corte principais, que são conectadas por uma aresta de corte transversal. As arestas de corte principais são responsáveis pelo desempenho durante a usinagem. As arestas de corte longas em comparação com as arestas de corte curtas proporcionam maior desempenho de corte. 

Aresta de corte transversal da broca helicoidal – quanto mais curta, melhor

A aresta de corte transversal está localizada no centro da ponta da broca e não tem efeito de corte. Apenas exerce pressão e fricção na peça, sendo basicamente um obstáculo ao processo de furação. Processos de afiação adequados podem reduzir o comprimento da aresta de corte transversal. Esta redução diminui significativamente as forças de atrito e, conseqüentemente, também a força de avanço necessária. Ao mesmo tempo, melhora a centralização da ponta na peça. 

Perfil do canal da broca helicoidal – responsável pela vida da ferramenta

A broca helicoidal possui dois canais helicoidais opostos um ao outro que permitem a evacuação do cavaco e o fornecimento de refrigeração. Esses canais geralmente são retificados, fresados ​​ou laminados a partir de um blank. Canais com perfis mais largos são mais rasos e permitem diâmetros de núcleo maiores da broca.

A má evacuação dos cavacos significa maior geração de calor, que por sua vez pode levar ao recozimento e, por fim, à quebra da broca.
O entupimento de cavacos pode causar movimentos radiais da ponta e ter impacto na qualidade do furo, na durabilidade e na confiabilidade da broca; também pode causar a quebra da ponta e das pastilhas. Quanto mais largo for o perfil dos canais, melhor será o escoamento dos cavacos.

Núcleo – Estabilidade da broca helicoidal

A espessura do núcleo é o fator decisivo para a estabilidade das brocas de helicoidais. Brocas helicoidais com diâmetro do núcleo grande (espesso) são mais estáveis ​​e, portanto, adequadas para torques mais altos e materiais mais duros. 

Guia e arestas de corte secundárias da broca helicoidal – responsáveis ​​pela precisão da concentricidade e qualidade da parede do furo

  1. Aresta de corte principal
  2. Face de folga
  3. Aresta de corte secundária

As guias são o resultado da retífica de alívio ao longo dos canais de cavacos. Dependendo do diâmetro da broca, as guias têm 0,1 a 5 mm de largura e ajudam a guiar a broca no furo. A qualidade da parede do furo depende definitivamente de suas características. 

A aresta de corte secundária forma a transição da guia para o canal de cavacos. Ela elimina e corta os cavacos que ficaram presos no material.

O comprimento das guias e arestas de corte secundárias depende muito do ângulo da hélice.

Ângulo da hélice da broca helicoidal - determina a aplicação com base no material

O ângulo da hélice é formado pela direção do canal e eixo da broca. Ele determina o tamanho do ângulo de saída nas arestas de corte principais e, portanto, o processo de formação de cavacos.

Os ângulos de hélice maiores proporcionam uma remoção eficaz para materiais macios e de cavacos longos. Ângulos de hélice menores, por outro lado, são usados ​​para materiais duros e de cavacos curtos.

Brocas helicoidais com um ângulo de hélice muito pequeno (10° - 19°) apresentam uma hélice alongada. Em contraste, as brocas helicoidais com um grande ângulo de hélice (27° - 45°) apresentam uma hélice curta e comprimida. As brocas helicoidais com uma hélice normal têm um ângulo de hélice de 19° - 40°. 

Qual broca para qual material - 3 tipos

O manual DIN para brocas e escareadores na norma DIN 1836 define a divisão em três grupos de aplicação, Tipos N, H e W

  1. Tipo N: Hélice normal para materiais de dureza normal, como aços de construção, metais não ferrosos e ferro fundido. Não é adequado para materiais macios
  2. Tipo H: Hélice alongada para materiais duros, com cavacos curtos, quebradiços e resistentes, como aço, plástico rígido, Plexiglass ou materiais laminados
  3. Tipo W: Para materiais macios, com cavacos longos e resistentes, como alumínio, cobre ou plásticos macios.

Velocidade de corte & Desgaste

Se as condições de corte forem selecionadas corretamente, o desgaste será uniforme em toda ferramenta. Pode ocorrer desgaste irregular se a velocidade de corte e/ou o avanço for muitos altos ou se o material for muito duro. Então, a broca deve ser reafiada no flanco até que os desgastes da aresta de corte principal, da aresta de corte transversal e da guia tenham sido completamente eliminados. Se o desgaste na guia não for removido, a broca poderá travar no furo.