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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
JOSIANE REISMARIA HELENA SOUSA
SICLEIA GAIA
OPERAÇÃO DE FURAÇÃO
Tucuruí
2013
JOSIANE REIS
MARIA HELENA SOUSA
SICLEIA GAIA
OPERAÇÃO DE FURAÇÃO
Trabalho apresentado ao curso de Engenharia
Mecânica da Universidade Federal do Pará – Campus
Tucuruí como requisito parcial de avaliação da
disciplina de Usinagem ministrada pelo Msc. Pedro
Paulo.
Tucuruí
2013
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Furadeira de arco Egipcia de 1500 a.C 07
Figura 2 - Operação de Furação 08
Figura 3 - Movimento no processo de furação 08
Figura 4 - Furação em cheio 09
Figura 5 - Escareamento 10
Figura 6 – Furação Escalonada 10
Figura 7- Trepanação 10
Figura 8 - Furação de centro 11
Figura 9 - Constituintes de uma broca 12
Figura 10 – Ângulo de hélice 12
Figura 11 – Ângulo de Folga 13
Figura 12 – Ângulo de ponta 13
Figura 13 – Broca anular ou serra copo 14
Figura 14 – Broca calçada com pastilha 14
Figura 15 - Broca com pastilhas intercambiáveis 15
Figura 16 – Broca canhão 15
Figura 17 – Broca com furo para fluido de corte 15
Figura 18 – Broca de centro 16
Figura 19 – Broca helicoidal 16
Figura 20 – Brocas múltiplas ou escalonadas 17
Figura 21 – Desgaste de uma broca helicoidal 17
Figura 22 – Constituintes de uma furadeira 18
Figura 23 – Furadeira Portátil 19
Figura 24 – Furadeira Sensitiva 20
Figura 25 – Furadeira de piso 21
Figura 26 – Furadeira radial 21
Figura 27 – Furadeira de Árvores Múltiplas 22
Figura 28 - Furadeiras Múltiplas de Múltiplos Cabeçotes 23
Figura 29 – Furadeiras de Comando Numérico 23
Figura 30 - Concepções básicas de máquinas para a furação profunda 24
Figura 31 - Mandril para fixação de brocas, com a utilização de chave ou de rosca 24
Figura 32 – Buchas cônicas 25
Figura 33 - Retirada de mandril ou ferramenta do cone Morse 26
Figura 34 - Formas de aplicação de fluído de corte 26
Figura 35 - Formas de aplicação de fluído de corte 27
Figura 36 - Saída de cavaco. 28
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................7
2 OPERAÇÃO DE FURAÇÃO..............................................................................................8
2.1 TIPOS DE FURAÇÃO.....................................................................................................9
2.1.1 Furação em cheio...........................................................................................................9
2.1.2 Escareamento...............................................................................................................10
2.1.3 Furação escalonada......................................................................................................10
2.1.4 Trepanação...................................................................................................................10
2.1.5 Furação de centro.........................................................................................................11
2.1.6 Furação profunda..........................................................................................................11
2.2 A FERRAMENTA DE CORTE (BROCA)....................................................................12
2.2.1 Os constituintes de uma ferramenta de corte...............................................................12
2.2.2 Características geométricas das brocas........................................................................13
2.2.3 Tipos de ferramentas de corte (broca)..........................................................................14
2.2.3.1 Broca anular ou serra copo........................................................................................14
2.2.3.2 Broca calçada com pastilha.......................................................................................14
2.2.3.3 Brocas com pastilhas intercambiáveis.......................................................................15
2.2.3.4 Broca canhão.............................................................................................................15
2.2.3.5 Broca com furo para fluido de corte..........................................................................15
2.2.3.6 Broca de centro..........................................................................................................16
2.2.3.7 Broca Helicoidal........................................................................................................16
2.2.3.8 Brocas múltiplas ou escalonadas...............................................................................17
2.2.4 A VIDA DA FERRAMENTA (DESGASTE).............................................................17
2.3 MÁQUINAS NA OPERAÇÃO DE FURAÇÃO............................................................18
2.3.1 CLASSIFICAÇÃO DAS FURADEIRAS...................................................................20
2.3.1.1 Furadeiras Portáteis...................................................................................................20
2.3.1.2. Furadeiras de Coluna................................................................................................20
2.3.1.2.1 Furadeiras Sensitivas ou de Bancadas....................................................................20
2.3.1.2.2 Furadeira de piso....................................................................................................21
2.3.1.3 Furadeiras Radiais.....................................................................................................21
2.3.1.4 Furadeiras de Árvores Múltiplas...............................................................................22
2.3.1.4.1 Furadeiras Múltiplas de Cabeçote Único...............................................................22
2.3.1.4.2 Furadeiras Múltiplas de Múltiplos Cabeçotes........................................................23
2.3.1.5 Furadeiras de Comando Numérico............................................................................23
2.3.1.6 Máquina ferramenta de furação profunda.................................................................24
2.3.2 ACESSÓRIOS DE FIXAÇÃO DA FERRAMENTA NAS FURADEIRAS..............25
2.3.2.1 Mandril......................................................................................................................25
2.3.2.2 Buchas cônicas..........................................................................................................26
2.3.2.3 Cunha ou saca-mandril/bucha...................................................................................26
2.3.3 O FLUIDO DE CORTE NA OPERAÇÃO DE FURAÇÃO.......................................26
2.4 Características da formação do cavaco na furação..........................................................27
3 CONCLUSÃO...................................................................................................................29
REFÊRENCIA......................................................................................................................30
7
1 INTRODUÇÃO
A operação de furação é uma atividade bastante antiga, os arqueólogos afirmam que
por volta de 4000 anos, os povos egípcios já utilizavam esse processo para recortar blocos de
pedra, usando para realizar essa tarefa a furadeira de arco (figura 1) que consistia em abrir
furos paralelos muito próximos um do outro (ALISSON, 2011).
Figura 1 – Furadeira de arco Egipcia de 1500 a.C.
Fonte: <ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/>.
Com o avanço da tecnologia esse processo foi se modernizando, e atualmente há
diversos tipos de máquinas para realizar tal mecanismo. Assim, este trabalho irá abordar esta
operação de grande importância para as indústrias.
8
2 OPERAÇÃO DE FURAÇÃO
A furação é um processo mecânico de remoção de cavaco destinado à obtenção de
um furo geralmente cilíndrico numa peça, com o auxílio de uma ferramenta multicortante
(figura 2). Onde o movimento de corte é circular e o movimento de avanço é linear na direção
do eixo de rotação da ferramenta de corte (ALISSON, 2011).
Figura 2 - Operação de Furação
Fonte: <ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/>.
De acordo com Souza (2011) este é um dos processos de usinagem mais empregado
na indústria manufatureira, visto que grande parte das peças de qualquer tipo de indústria tem
pelo menos um furo. Em geral, as peças têm de ser furadas em cheio ou terem seus furos
aumentados através deste meio. Os movimentos envolvidos nesta operação são movimentos
relativos entre a peça e um ou mais gumes (arestas de corte) da ferramenta, considerando a
peça como parada. Dessa forma, durante a furação têm-se os seguintes movimentos (figura 3):
Figura 3 – Movimentos no processo de furação
Fonte:<http://www.geocities.ws/cmovbr73/ProcFabr_Cap9_Furacao.pdf>.
9
Movimento (principal) de corte: é o movimento entre a peça e a ferramenta em
contato, o qual sem o movimento de avanço origina somente uma única remoção de
cavaco durante uma volta.
Movimento de avanço: é definido como sendo o movimento da ferramenta, segundo
seu eixo de rotação, no sentido de avanço durante a usinagem. O movimento de
avanço é especificado em unidades de comprimento por rotação ou por tempo.
Movimento efetivo de corte: é o movimento resultante dos movimentos de corte e de
avanço, realizados no mesmo tempo.
É importante destacar que esta operação é um processo bastante complexo uma vez
que, ela ocorre no interior do material dificultando a troca de calor com o meio ambiente,
como também a retirada de cavaco. Outro ponto interessante a destacar está no fato de ocorrer
extrusão do material no centro da broca (ferramenta de corte), para em seguida a cunha
cortante cisalhar o metal para formar o cavaco. A região da cunha próxima ao centro da broca
tem um ângulo de saída muito negativo (ALISSON, 2011).
2.1 TIPOS DE FURAÇÃO
Segundo Souza (2011) existe diversos tipos de operação de furação, as quais serão
citadas a seguir:
2.1.1 Furação em cheio (figura 4) - é o procedimento destinado à abertura de um furo
cilíndrico numa peça, removendo todo o material compreendido no volume do furo final, na
forma de cavaco.
Figura 4 – Furação em cheio
Fonte: <http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-17-U-2007-1-furacao.pdf>.
10
2.1.2 Escareamento (figura 5) - consiste na abertura de um furo cilíndrico numa peça pré-
furada.
Figura 5 – Escareamento
Fonte: <http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-17-U-2007-1-furacao.pdf>.
2.1.3 Furação escalonada (figura 6) - é aquela destinada à obtenção de um furo com dois ou
mais diâmetros simultaneamente.
Figura 6 – Furação Escalonada
Fonte: <http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-17-U-2007-1-furacao.pdf>.
2.1.4 Trepanação (figura 7) - é o processo de furação em que apenas uma parte do material
compreendido no volume do furo final é reduzida a cavaco, permanecendo um núcleo maciço.
Figura 7 - Trepanação
Fonte: <http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-17-U-2007-1-furacao.pdf>.2.1.5 Furação de centro (figura 8) - é o procedimento realizado para a obtenção de furos de
centros, visando uma operação posterior na peça.
11
Figura 8 – Furação de centro
Fonte: <http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-17-U-2007-1-furacao.pdf>.
2.1.6 Furação profunda (figura 9) - Estima-se que 60% de todas as aplicações de furação na
indústria mecânica referem-se a furos curtos, com uma profundidade de até 2,5 vezes o
diâmetro da ferramenta. No entanto, um grande número de operações na indústria exige
profundidades de furos maiores que 5 vezes o diâmetro. Esse tipo de operação, denominada
furação profunda, normalmente requer o emprego de ferramentas e equipamentos especiais. A
furação profunda é um processo que possui um grau de complexidade maior do que a furação
convencional, devido às condições críticas de usinagem em que é realizada. Tais condições
envolvem a dificuldade da formação e do escoamento do cavaco, o comprimento em balanço
da ferramenta, a qualidade da superfície e as tolerâncias geométricas e de forma do furo. Em
alguns casos, pode-se executar a furação profunda com brocas helicoidais convencionais,
utilizando ciclos de interrupção do processo para a retirada dos cavacos (pica-pau). O
processo de furação profunda distingue-se da furação convencional pelos tipos de ferramentas
empregadas e pela alimentação do fluido de corte, que é fornecido sob pressão diretamente
sobre as regiões de corte, já que este é o principal responsável pela remoção dos cavacos
(CASTILLO, 2005 Apud WOSNIAK, 2011).
A furação profunda é amplamente utilizada principalmente na fabricação de
equipamentos bélicos, componentes mecânicos como: virabrequins, bielas, cilindros
hidráulicos, elementos para motores a diesel, turbinas, tocadores de calor, etc. A importância
deste processo está na sua grande utilização, pois uma ampla gama de componentes
mecânicos requer furos profundos para sua fabricação (CASTILLO, 2005 Apud WOSNIAK,
2011).
12
Figura 9 – Furação profunda
Fonte:< http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-17-U-2007-1-furacao.pdf>
2.2 A FERRAMENTA DE CORTE (BROCA)
A ferramenta responsável por este mecanismo (furação) é a broca que recebe um
movimento de rotação, responsável pelo corte, e um movimento de avanço, responsável pela
penetração. As brocas são as ferramentas de abertura de furos que, em geral, possuem de 2 a 4
arestas de corte (gumes) que formam o ângulo de ponta (σ) e sulcos (em geral, helicoidais)
por onde escoa o cavaco (SOUZA, 2011).
2.2.1 Os constituintes de uma ferramenta de corte
São ilustradas abaixo, as principais partes de uma broca helicoidal (figura 10).
Figura 10 – Constituintes de uma broca
Fonte:<http://www.geocities.ws/cmovbr73/ProcFabr_Cap9_Furacao.pdf>.
A aresta (gume) transversal é a parte integrante da aresta principal, e tem como
função extrudar o material na direção da aresta principal.
Gume principal é a aresta cortante e aponta no sentido de corte.
Guia é a superfície externa de uma broca helicoidal, apresenta duas regiões (uma em
cada aresta de corte) que têm diâmetro maior que o das paredes da broca. A mesma
13
apresenta duas funções básicas que são reduzir o atrito com as paredes e direcionar a
broca.
Canal é a superfície de saída da ferramenta (retirada de cavaco).
2.2.2 Características geométricas das brocas
Para Alisson (2011) as características de uma broca, além de sua forma, são:
dimensão, material e os ângulos (de hélice, de folga e de ponta). O ângulo de hélice () auxilia
no desprendimento do cavaco, no controle do acabamento e na profundidade do furo. Deve
ser determinado de acordo com o material a ser usinado. Quanto mais duro o material, menor
deve ser o ângulo (figura 11).
Figura 11 – Ângulo de hélice
Fonte: <ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/>.
O ângulo de incidência ou ângulo de folga () tem a função de reduzir o atrito entre a
broca e a peça, isso facilita sua penetração no material, variando entre 6º e 15º. Este ângulo
também deve ser determinado de acordo com o material da peça a ser furada. Quanto mais
duro o material menor deve ser o ângulo de incidência. A figura 12 ilustra este ângulo.
Figura 12 – Ângulo de Folga
Fonte: <http://www.iem.unifei.edu.br/gorgulho/download/Parte_5_Furacao.pdf>.
14
O ângulo de ponta () corresponde ao ângulo formado pelas arestas de corte da broca,
que devem ter o mesmo comprimento. Este ângulo também é determinado pela dureza do
material que será usinado, e pode ser observado na figura 13.
Figura 13 – Ângulo de ponta
Fonte: <ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/>.
2.2.3 Tipos de ferramentas de corte (broca)
Os tipos de brocas mais comuns são: broca anular ou serra copo, broca calçada com
pastilha, broca calçada com pastilhas intercambiáveis, broca canhão, broca com furo para
fluido de corte, broca de centro, broca helicoidal e broca múltipla ou escalonada (ALISSON,
2011).
2.2.3.1 Broca anular ou serra copo (figura 14) - permite executar furos de grandes
diâmetros com menor geração de cavaco. Esta broca remove apenas um anel de material e a
cápsula resultante pode até ser utilizada como matéria prima.
Figura 14 – Broca anular ou serra copo
Fonte: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte2.pdf>.
2.2.3.2 Broca calçada com pastilha (figura 15) - é indicada para furação de materiais de
maior dureza. Neste tipo de broca as pastilhas são soldadas ao corpo, realizando a função de
arestas cortantes.
15
Figura 15 – Broca calçada com pastilha
Fonte: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte2.pdf>.
2.2.3.3 Brocas com pastilhas intercambiáveis (brocas com dentes postiços) - são utilizadas
em altas produções e em máquinas CNC, devido à rapidez e simplicidade em se manter a
afiação da aresta (gume) cortante. A figura 16 representa dois exemplos desta ferramenta.
Figura 16 – Broca com pastilhas intercambiáveis
Fonte: <ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/>
2.2.3.4 Broca canhão (figura 17) - tem um único fio cortante, é indicada para execução de
furos profundos, entre 10 e 100 vezes o seu diâmetro, e onde não há possibilidade de usar
brocas normais.
Figura 17 – Broca canhão
Fonte: <ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/>.
2.2.3.5 Broca com furo para fluido de corte (figura 18) - é usada em produção contínua e
em alta velocidade, principalmente em furos profundos. O fluido de corte é injetado sob alta
pressão para a região de formação de cavaco, evitando o superaquecimento da ferramenta e
auxiliando na remoção de cavaco. No caso de ferro fundido, a refrigeração é feita por meio de
injeção de ar comprimido que também ajuda a expelir os cavacos.
Figura 18 - Broca com furo para fluido de corte
Fonte: <ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/>.
16
2.2.3.6 Broca de centro é uma broca que apresenta um diâmetro relativamente grande em
relação ao seu comprimento (figura 19), como possui alta rigidez impede que ocorra
flambagem e que o furo seja executado fora do local desejado, sua função é a de iniciar o furo
de uma peça, isto é, fazer um pequeno furo para que a pontada broca não se desloque da
posição.
Figura 19 – Broca de centro
Fonte: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte2.pdf>.
2.2.3.7 Broca Helicoidal (figura 20) - é uma ferramenta de corte de forma cilíndrica,
fabricada em aço rápido, aço carbono e aço carbono com ponta de metal duro. Para fins de
fixação, sua afiação é dividida em três partes: haste, corpo e ponta.
A haste é a parte que fica presa à máquina. Ela pode ser cilíndrica ou cônica,
dependendo de seu diâmetro e modo de fixação.
O corpo é a parte que serve de guia e corresponde ao comprimento útil da ferramenta.
Tem geralmente dois canais em forma de hélice espiralada.
A ponta é a extremidade cortante que recebe a afiação. Forma um ângulo de ponta que
varia de acordo com o material a ser furado.
Figura 20 – Broca helicoidal
Fonte: <ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/>.
2.2.3.8 Brocas múltiplas ou escalonadas (figura 21) - são especialmente afiadas para
executar furos complexos em apenas uma operação. Sua aplicação é voltada para grandes
produções onde o custo da preparação de brocas especiais acaba se diluindo na execução de
grandes lotes em tempos mais reduzidos.
17
Figura 21 – Brocas múltiplas ou escalonadas
Fonte: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte2.pdf>.
2.2.4 A VIDA DA FERRAMENTA (DESGASTE)
A vida de uma broca é o tempo que a mesma trabalha efetivamente, até perder a sua
capacidade de corte, atingindo este tempo, a broca deve ser reafiada ou substituída. Assim a
vida da broca é o tempo entre duas afiações sucessivas necessárias, no qual ela trabalha
efetivamente. A perda da capacidade de corte é avaliada geralmente através de um valor
limite de uma grandeza de desgaste medida na ferramenta ou na peça (através da rugosidade
ou variação de diâmetro). Na furação podem ser adotados diversos critérios de fim de vida
para a broca. Quando o objetivo é a reutilização da broca para a reafiação a marca de desgaste
dos flancos e das guias são tomadas como referência. O desgaste total da broca (figura22)
compreende os desgastes: de flanco (superfície de folga), das guias, de cratera, de quina e do
gume transversal (SOUZA, 2011).
Figura 22 – Desgaste de uma broca helicoidal
Fonte: <http://mmsolidworks.files.wordpress.com/2010/09/usinagem-apostila-toda-ilustrada-ufsc.pdf>
O desgaste do flanco aumenta à medida que a broca aproxima-se do seu fim. Quanto
maior a velocidade de corte, maiores serão as marcas de desgaste da periferia da
ferramenta em relação ao centro.
18
Desgaste do gume transversal é basicamente mecânico devido o ângulo de saída
negativo e as baixas velocidades de corte, levando a uma grande flutuação da estrutura
de corte.
Desgaste de cratera ocorre na face da ferramenta e coincide com a região de
temperatura mais elevadas na cunha da ferramenta, como também pode ser gerado por
mecanismos abrasivos mecânicos. Um desgaste excessivo de cratera enfraquece a
aresta de corte e aumenta o risco de quebra.
Desgaste excessivo da quina indica que está sendo usada uma velocidade de corte
muito elevada.
Desgaste da guia pode aumentar o calor gerado devido a um maior atrito entre a peça e
a ferramenta. Isto leva à dilatação térmica e a um crescimento radial da broca gerando
o efeito de “Stick-slip”, isto é, a guia adere e escorrega na parede do furo
constantemente. Esse fenômeno causa vibrações e trepidações no processo de corte
podendo levar à quebra catastrófica da ferramenta.
2.3 MÁQUINAS NA OPERAÇÃO DE FURAÇÃO
Para Souza (2011) as furadeiras são máquinas que têm como função principal
executar furos nos mais diversos tipos de materiais. Para tanto o motor da furadeira aplica
uma alta velocidade de rotação a uma ou várias brocas que serão responsáveis pela remoção
de material desejada. Para as diferentes condições de perfuração requeridas, foram criados
diferentes modelos de furadeiras. Porém, antes de escolher a furadeira ideal para o trabalho a
ser realizado devem ser avaliados os seguintes aspectos:
Forma da peça;
Dimensões da peça;
Número de furos a serem abertos;
Quantidade de peças a serem produzidas;
Diversidade no diâmetro dos furos de uma mesma peça;
Grau de precisão requerido.
Segundo Stoeterau (2004) os principais constituintes de uma furadeira são os
observados a seguir (figura 23):
19
Figura 23 - Constituintes de uma furadeira
Fonte: <http://mmsolidworks.files.wordpress.com/2010/09/usinagem-apostila-toda-ilustrada-ufsc.pdf>.
2.3.1 CLASSIFICAÇÃO DAS FURADEIRAS
Segundo Silva, Meneguzzi, Pacheco (s.d) e Brancalione, Bragagnolo, Migon (2012)
as furadeiras são classificadas em:
2.3.1.1 Furadeiras Portáteis (figura 24) - estes tipos de furadeiras são apropriadas para
operações que requerem uma execução de furos de fixação de pinos, cavilhas e parafusos em
peças e/ou equipamentos difíceis de serem transportados e/ou posicionados nas máquinas de
furar como turbinas, carrocerias e etc. Geralmente são usadas para execução de furos de
pequeno diâmetro e profundidade onde não se exigem pequenas tolerâncias do furo. São
usadas também em serviços de manutenção para extração de elementos de máquina (como
parafusos, prisioneiros). Neste tipo de furadeira, a força de avanço é dada diretamente pela
20
pressão muscular do operador que pressiona a furadeira contra o material enquanto a rotação
vem de um motor da própria furadeira. Ela pode ser elétrica e também pneumática.
Figura 24 - Furadeira Portátil
Fonte: <http://www.feng.pucrs.br/~valega/Furadeira2012.1.ppt>.
2.3.1.2. Furadeiras de Coluna: se caracterizam por apresentarem uma coluna de união entre
a base e o cabeçote que são os elementos de transmissão de movimento. A coluna permite
deslocar e girar o sistema de transmissão e a mesa, segundo o tamanho da peça. Esse arranjo
possibilita a furação de elementos com as formas mais diversificadas, singularmente e em
série. A furadeira de coluna pode ser:
2.3.1.2.1 Furadeiras Sensitivas ou de Bancadas (figura 25) - são furadeiras de pequenas
dimensões onde o avanço do mandril se dá por meio de uma alavanca que o operador faz
avançar aos poucos, assim sentindo o avanço da broca dentro do material (dai o nome
sensitivas) enquanto a peça fica presa na bancada. Tais furadeiras são projetadas para fazer
furos pequenos (1 a 12 mm) e o motor geralmente tem capacidade em torno de 0,5cv (cavalo-
vapor). A transmissão de movimentos é feita por meio de sistema de polias e correias
Figura 25 - Furadeira Sensitiva
21
Fonte: <http://www.feng.pucrs.br/~valega/Furadeira%5B1%5D.ppt>.
2.3.1.2.2 Furadeira de piso (figura 26) - Geralmente é usada para a furação de peças grandes
com diâmetros maiores do que os das furadeiras de bancada. Possuem mesas giratórias que
permitem maior aproveitamento em peças de formatos irregulares. Possui, também,
mecanismo para avanço automático do eixo árvore. Normalmente a transmissão de
movimentos é feita por engrenagens.
Figura 26 - Furadeira de piso
Fonte: <http://www.feng.pucrs.br/~valega/Furadeira%5B1%5D.ppt>
2.3.1.3 Furadeiras Radiais (figura 27) - o sistema de cabeçote móvel elimina a necessidade
de reposicionamento da peça quando se deseja executar vários furos. São usadas em peças de
grandes dimensões, difíceis de serem movimentadas e que devem ser furadas em diferentes
pontos afastados uns dos outros. O braço possui movimento vertical na coluna, normalmente
através de um motor, como também possui movimento de giro em torno da coluna, que é feito
manualmente na maioria das vezes. O avanço da ferramenta é automático. Um carro com o
sistema de acionamento da árvore principal movimenta-se pelo braço para posicionar a
ferramenta. A furadeira radial pode possuir mais de uma mesa, que permite trabalhar em uma
peça enquanto se esta fixando outra. Também é comum deixar um fosso em um dos lados da
máquina de modo a permitir trabalhar peças grandes.
Figura 27 - Furadeira radial
22
Fonte: <http://www.feng.pucrs.br/~valega/Furadeira%5B1%5D.ppt>
2.3.1.4 Furadeiras de Árvores Múltiplas: são furadeiras empregadas para produção em
série, úteis para trabalhos em peças que têm que passar por uma série de operações, como
furar, contra puncionar, mandrilar, alargar furos e rebaixar cônica e cilindricamente. Essas
furadeiras podem ser divididas em dois tipos distintos de acordo com o número de cabeçotes:
2.3.1.4.1 Furadeiras Múltiplas de Cabeçote Único (figura 28) - todos os eixos-árvores
compartilham de um mesmo cabeçote. Elas originam-se da aplicação de cabeçotes de vários
mandris em furadeiras de coluna. A usinagem com estas máquinas é muito conveniente para
aquelas peças que, além de serem produzidas em grande série, requerem a furação em muitos
pontos situados sobre um mesmo plano ou sobre diferentes planos.
Figura 28 - Furadeira de Árvores Múltiplas
Fonte: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte2.pdf>
23
2.3.1.4.2 Furadeiras Múltiplas de Múltiplos Cabeçotes (figura 29) - nessas furadeiras mais
de um cabeçote age na peça a ser perfurada, eliminando a necessidade de reposicionar e virar
a peça a cada vez que o plano de perfuração for alterado. São utilizadas para economizar
tempo, uma vez que o tempo total de perfuração fica condicionado ao furo mais profundo.
São máquinas de alto rendimento, devido ao elevado número de ferramentas usadas e pela
ação simultânea destas. Em algumas dessas máquinas pode-se ajustar cada árvore livremente,
dentro de seus limites, e ter sua própria velocidade de rotação.
Figura 29 - Furadeiras Múltiplas de Múltiplos Cabeçotes
Fonte: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte2.pdf
2.3.1.5 Furadeiras de Comando Numérico (figura 30) - essas furadeiras operam de acordo
com um programa, possibilitando maior precisão e velocidade, ela é denominada furadeira
CNC.
Figura 30-Furadeiras de Comando Numérico
FONTE: <http://www.feng.pucrs.br/~valega/Furadeira%5B1%5D.ppt>.
24
2.3.1.6 Máquina ferramenta de furação profunda: o processo de furação profunda
apresenta uma série de particularidades. A utilização deste tipo de equipamento deve cumprir,
principalmente, os seguintes requisitos: rigidez, estabilidade, precisão no movimento de
avanço da ferramenta e disponibilidade de sistemas de injeção de fluido de corte a alta
pressão. Quanto às concepções da máquina-ferramenta, as configurações básicas podem ser
observadas na figura 31. De acordo com a forma de trabalho, o movimento principal de giro
pode ser executado pela ferramenta e ou pela peça, bem como por ambas as partes (KÖNIG e
KLOCKE, 1997 Apud WOSNIAK, 2011).
Figura 31 - Concepções básicas de máquinas para a furação profunda
Fonte: (KÖNIG e KLOCKE, 1997).
As máquinas de furação profunda devem ter uma estrutura rígida para garantir uma
isenção de vibração em todas as faixas de rotação da máquina ferramenta. A potência da
máquina deve ser grande em decorrência da utilização de brocas de metal-duro.
As situações nas quais o processo de furação profunda é aplicado com vantagens são
apresentadas abaixo (GRÜBE et al., 1974 apud WOSNIAK, 2011):
Exigência de elevada potência de usinagem (volume usinado na unidade de tempo).
Usinagem de materiais com alta composição de elementos de liga, que são
considerados como difícil usinagem.
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Usinagem de materiais de alta resistência, acima de 1200N/mm.
Exigências elevadas à tolerância e qualidade superficial, bem como qualidade
geométrica do furo.
2.3.2 ACESSÓRIOS DE FIXAÇÃO DA FERRAMENTA NAS FURADEIRAS
Para Braga (1999), as furadeiras precisam ter acessórios que ajudem a prender a
ferramenta ou a peça. Os principais acessórios das furadeiras são:
2.3.2.1 Mandril (figura 32) - é um acessório de fundamental importância nas máquinas-
ferramentas, pois este tem a função de prender as ferramentas com haste cilíndrica paralela.
Para serem fixados na furadeira, são produzidas com rosca ou cone. Para a fixação da
ferramenta, o aperto pode ser feito por meio de chaves de apertos.
Figura 32 - Mandril para fixação de brocas, com a utilização de chave ou de rosca.
Fonte: <http://mmsolidworks.files.wordpress.com/2010/09/usinagem-apostila-toda-ilustrada-ufsc.pdf>.
2.3.2.2 Buchas cônicas (figura 33) - são elementos que servem para fixar o mandril ou a
broca diretamente no eixo da máquina. Suas dimensões são normalizadas tanto para cones
externos (machos) como para cones internos (fêmeas). Quando o cone interno (eixo ou árvore
da máquina) for maior que o cone externo (da broca), usam-se buchas cônicas de redução.
Figura 33 – Buchas cônicas
Fonte: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAmQAAE/processos-fabricacao-usinagem>
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2.3.2.3 Cunha ou saca-mandril/bucha (figura 34) - é um instrumento de aço em forma de
cunha usado para extrair as ferramentas dos furos cônicos do eixo porta-ferramenta. Como a
fixação em cone Morse ocorre por força de pressão, a retirada de uma ferramenta ou de um
mandril porta ferramenta é feita por meio da cunha introduzida em uma ranhura existente na
árvore.
Figura 34 - Retirada de mandril ou ferramenta do cone Morse
Fonte: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte2.pdf>.
2.3.3 O FLUIDO DE CORTE NA OPERAÇÃO DE FURAÇÃO
A lubrificação é considerada uma das áreas mais importantes nos processos de
usinagem entre outras. E é um processo utilizado na aplicação de uma camada chamada
lubrificante com a finalidade de reduzir o atrito e o desgaste entre duas superfícies sólidas em
movimento relativo, separando-as parcialmente ou completamente. Além de separar as
superfícies, a camada também tem a função de retirar do sistema o calor e detritos gerados na
interação das superfícies. Esta camada lubrificante pode ser constituída por uma variedade de
líquidos, sólidos ou gases, puros ou em misturas. A figura 35 demonstra alguns exemplos de
métodos de aplicação do fluido de corte utilizado em furação:
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Figura 35 - Formas de aplicação de fluído de corte
Fonte: <ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/>
Segundo Ferraresi (1977, p.542):
Para as operações de furação convencional, os fluidos de corte preferidos são óleos emulsionáveis, óleos minerais sulfurados ou óleos minerais clorados. Estes proporcionam certo grau de lubrificação para impedir a trepidação do conjunto ferramenta-máquina-peça, diminui a geração de calor devido ao atrito e por outro lado retirar o calor da região de corte.
2.4 Características da formação do cavaco na furação
De acordo com a empresa Sandvik a retirada do cavaco é considerada um problema
no processo de furação, se a retirada do cavaco não for feita corretamente, pode gerar a
quebra da broca e até uma rejeição da peça que estava sendo usinada. No processo de furação
buscam-se cavacos com formas helicoidais ou em lascas que facilitam a remoção do furo. A
formação e o escoamento dos cavacos são o fator mais predominante na furação, afetando a
qualidade do furo e a confiabilidade de todo o processo. O cavaco inicial da entrada na peça é
sempre longo e não cria qualquer problema (figura 36).
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Figura 36 - Saída de cavaco.
Fonte: <http://www.sandvik.coromant.com/pt-pt/knowledge/drilling/application_overview/general_drilling/conventional_drilling/Pages/default.aspx>
Na furação profunda, por exemplo, o cavaco formado no fundo do furo tende a se
acumular excessivamente, dificultando o corte e a formação de mais cavaco. Uma boa
remoção dos cavacos também evita a formação de pontos onde poderiam instalar-se focos de
micro-organismos cuja proliferação causaria a infectação do fluido de corte.
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3 CONCLUSÃO
O processo de furação é de grande importância para a indústria em geral, pois as
furadeiras são amplamente utilizadas em vários segmentos da indústria, desde uma simples
oficinas até uma grande metalúrgica, em todos os casos encontramos uma furadeira, mesmo
que de diferentes tipos, tamanhos e aplicações. Tal fato deve-se, principalmente, a furadeira
ser uma máquina que executa diversos tipos de operações, tais como o alargamento de furos,
rebaixamento, polimento, rosqueamento e a própria furação.
Esse processo gera vibração, atrito, desgaste e calor entre as superfícies sólidas,
fazendo com que o processo necessite de um bom fluido de corte. Este fluido serve para
proteger a peça, a ferramenta e o cavaco, contribuindo para o bom acabamento e aspecto final
do trabalho. Além disso, o processo de furação é um processo cuidadoso e que requer atenção,
pois qualquer furo errado pode danificar a peça e perde-la. Sendo necessário aplicar os
conhecimentos práticos de metrologia e de processos industriais, escolhendo as ferramentas
certas e operando-as de modo correto, para chegar-se num resultado final satisfatório e
eficiente, porém lembrando-se que todo o processo pode haver pequenos desvios por parte de
erros humanos ou por parte das ferramentas utilizadas.
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REFÊRENCIA
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