Trabalho de Usinagem Para Imrpimir

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.

ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/

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


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>.

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>.

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


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


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


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


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>.

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


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.

http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte2.pdf


15

Figura 15 – Broca calçada com pastilha


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


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






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


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


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


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.

http://mmsolidworks.files.wordpress.com/2010/09/usinagem-apostila-toda-ilustrada-ufsc.pdf


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

http://mmsolidworks.files.wordpress.com/2010/09/usinagem-apostila-toda-ilustrada-ufsc.pdf

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

http://www.feng.pucrs.br/~valega/Furadeira2012.1.ppt

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

http://www.feng.pucrs.br/~valega/Furadeira%5B1%5D.ppt


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>.



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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>

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAmQAAE/processos-fabricacao-usinagem

26

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


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).


28

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.

http://www.sandvik.coromant.com/pt-pt/knowledge/drilling/application_overview/general_drilling/conventional_drilling/Pages/default.aspx

http://www.sandvik.coromant.com/pt-pt/knowledge/drilling/application_overview/general_drilling/conventional_drilling/Pages/default.aspx

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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

ALISSON. Furação, alargamento e roscamento 2011. Disponível em: <ftp://ftp.mecanica.ufu.br/LIVRE/Alisson/> Acesso em 04/01/2013.

BRANCALIONE, Augusto Cassol; BRAGAGNOLO, Emerson Luis. Furadeira. Disponível em:<http://www.feng.pucrs.br/~valega/Furadeira2012.1.ppt> Acesso em: 17/01/2013.

CASTILLO, W., Furação Profunda de Ferro Fundido Cinzento GG25 com Brocas de Metal-duro com Canais Retos. Tese de Mestrado. Florianópolis – SC, 2005.

FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos Metais. Editora Edgard Blücher LTDA. São Paulo, SP, 1977 .

Furadeira. Disponível em: <http://mmborges.com/processos/USINAGEM/FURACAO.htm> Acesso em: 15/01/2013.

GRÜBE, M., F. MIM, H. VENNEMANN, B. GREUNER, Wirtschaftlichkeit und Praxis des Tiefbohrens. Apresentação do Congresso VDI “Tiefbohren in der spanendenFertigung”, Heidelberg, 1974.

KÖNIG, Wilfried; KLOCKE, Fritz.FertigungsverfahrenDrehen, Fräsen, Bohren.

Editora Springer. 5ª edição. Aachen, 1997.

Processo de fabricação – Furação. Disponível em: <http://www.geocities.ws/cmovbr73/ProcFabr_Cap9_Furacao.pdf>. Acesso em:24/01/2013.

Parte 5 - Operação de furação. Disponível em: <http://www.iem.unifei.edu.br/gorgulho/download/Parte_5_Furacao.pdf>. Acesso em 04/12/2012.

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SILVA, Marcelo Castanheira; MENEGUZZI, Renan; PACHECO, Ricardo Marchioretto. Furadeira. Disponível em: <http://www.feng.pucrs.br/~valega/Furadeira%5B1%5D.ppt>Acesso em: 17/01/2013.

SOUZA, André João de. Processos de Fabricação por Usinagem. Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Escola de Engenharia – Departamento de Engenharia Mecânica. 2011 Disponível em: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte2.pdf> Acesso em: 19/01/2013.

STOETERAU, Rodrigo Lima. Processo de Usinagem – Fabricação por remoção de material. 2004. Disponível em: <http://mmsolidworks.files.wordpress.com/2010/09/usinagem-apostila-toda-ilustrada-ufsc.pdf>. Acesso em: 15/01/2013.

STOETERAU, Rodrigo Lima. Aula 09 – Processo de Furação. Disponível em: <http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-17-U-2007-1-furacao.pdf>. Acesso em: 05/12/2012.





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