Brochado
Tecnología Mecánica II F.C. F. C.E. E.F. F. y N. - Un Unive ivers rsida idad d Na Nacio cional nal de Có Córdo rdoba ba Ing. Carlos A. Mazzucco
- La operación de brochado consiste en arrancar linealmente y
en forma progresiva la viruta de una superficie de la pieza mediante una sucesión ordenada de filos de corte. corte . - La herra herramie mienta nta se se llama llama brocha y la máquina herramienta que realiza esta operación es la brochadora .
- La operación de brochado consiste en arrancar linealmente y
en forma progresiva la viruta de una superficie de la pieza mediante una sucesión ordenada de filos de corte. corte . - La herra herramie mienta nta se se llama llama brocha y la máquina herramienta que realiza esta operación es la brochadora .
Formas de brochado: Interior : la herramienta opera dentro de un agujero pasante
previamente realizado, el cual se transformará transformará de acuerdo al perfil requerido. Exterior : : la herramienta opera sobre una superficie abierta.
Brochado interior
Brochado exterior
Partes de la brocha de interiores
Geometría de los dientes: g: ángulo de ataque α: Ángulo de incidencia e: incremento h: altura del diente
Formas de trabajo de la herramienta Empujando la brocha: Esfuerzo de compresión. Problema de pandeo
Tirando de la brocha: Esfuerzo de tracción. Es el mas utilizado.
Brochas para brochado interior
Brochas de gran tamaño
Brochas pequeñas
Brochas de filo helicoidal
Casos de brochado interior Transformaciones sucesivas de un agujero interior en diversas formas
Otros ejemplos de brochado interior
Ejemplo de piezas obtenidas por brochado interior
Pieza y herramienta
Estriado interior
Eje estriado obtenido por otro proceso
Estriado helicoidal
Brochado exterior La herramienta opera sobre una superficie abierta.
Algunas formas obtenidas por brochado exterior
Brochas exteriores
Tapas y cuerpos de bielas
Disposición de brocha, portabrocha y pieza
Brochas con filos de metal duro
Sistema de ataque en el brochado exterior La disposición de los filos en el brochado exterior permite tres modos de ataque: 1) Frontal, 2) Lateral 3) Combinado.
Frontal
Lateral
Ataque lateral convergente
Combinado
Ataque lateral divergente
Brochas exteriores
Brocha para ranuras
Brochas planas
Brochas de formas complejas
Brochas de ataque lateral
Brochas exteriores
Conjunto sincronizador Brochas pot
Ejemplo de piezas obtenidas por brochado exterior
Clasificación de las máquinas brochadoras y los procesos Según el tipo de brochado: - Para brochado interior. - Para brochado exterior.
Según el mecanismo de accionamiento: - Electromecánicas. - Hidráulicas.
Según la disposición de la herramienta: - Horizontales. - Verticales.
Según la forma de trabajo de la herramienta: - Tirando. - Empujando.
Según la complejidad del trabajo: - Convencionales. - Especiales.
Brochadoras: según la disposición de la herramienta
Brochadora horizontal Brochadora vertical
Brochadora horizontal
Sujeción de la brocha
Brochadora horizontal
Brochadora horizontal: circuito hidráulico
Sistema hidráulico: Ventajas a) Elasticidad en la fuerza de tiro. b)Simplificación de los órganos de mando. c) Regulación de la velocidad de corte. d) Regulación de la fuerza máxima de tiro.
Brochadora vertical
Brochado de chavetero
Brochadora vertical
Brochadora vertical
Brochadora vertical múltiple Brochadora CNC
Brochadora vertical
Brochadora vertical CNC
Brochadora vertical
Brochadora vertical de gran porte
Brochadoras especiales
Brochadora continua de cadena
Clasificación de las máquinas brochadoras y los procesos Según el tipo de brochado: - Para brochado interior. - Para brochado exterior.
Según el mecanismo de accionamiento: - Electromecánicas. - Hidráulicas.
Según la disposición de la herramienta: - Horizontales. - Verticales.
Según la forma de trabajo de la herramienta: - Tirando. - Empujando.
Según la complejidad del trabajo: - Convencionales. - Especiales.
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas Para el proyecto de una brocha deben desarrollarse ordenadamente cada uno de los siguientes puntos:
1) Determinación del diámetro del agujero inicial
2) Determinación del espesor total del material a arrancar 3) Cálculo del incremento de los dientes 4) Cálculo del paso de los dientes 5) Determinación del perfil de los dientes 6) Cálculo del número total de dientes 7) Determinación del número total de brochas 8) Elección del tipo de mango 9) Ejecución de dibujo o plano de la brocha
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 1) Determinación del diámetro del agujero inicial Consideraciones: Depende de las dimensiones mínimas del perfil a obtener
Agujero de precisión: debe guiar la brocha al comienzo de la operación.
(el perfil debe quedar centrado c/agujero) Tolerancia del agujero H7 (como base)
Tolerancia de diámetro guía de la brocha g6
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 2) Determinación del espesor total del material a arrancar El espesor del materia a arrancar es un dato del problema. Es la diferencia entre la dimensión externa y la del agujero inicial. Para el caso de la figura es S
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 3) Cálculo del incremento de los dientes Los dientes tendrán un incremento en su altura en forma progresiva. El primer diente tiene una altura h y corta un espesor de material e, el segundo diente una altura h+e, el tercero h+2e y así sucesivamente hasta alcanzar el espesor total a arrancar del material. Cada uno de ellos corta un espesor de material igual a e.
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 3) Cálculo del incremento de los dientes
Al espesor e se lo denomina incremento radial y es función de la dureza del material a trabajar y del diámetro de la brocha. Su valor se obtuvo en forma empírica. Este tipo de información también se la puede encontrar en forma de tablas. e (mm)
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 4) Cálculo del paso de los dientes
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 4) Cálculo del paso de los dientes (cont.)
Calculando el paso en función de estos dos puntos se tiene: Donde se tiene: K: Fuerza específica de corte en (kg/mm2) e: Incremento (mm) b: Ancho de corte total por diente (mm) L: Longitud a brochar (mm) Ω: Sección del alma de la brocha (mm2) s sa dmisibe: Tensión admisible del material P: Fuerza de tiro disponible en la máquina.
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 4) Cálculo del paso de los dientes (cont.) La fuerza específica de corte K, si bien tiene dimensiones de una tensión, no lo es. K: Es la fuerza necesaria para arrancar 1 mm2 de sección de viruta. En la siguiente tabla se muestran los valores de K para distintos materiales. Estos valores corresponden solamente para el proceso de Brochado.
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 5) Determinación del perfil de los dientes Los dientes pueden estar tallados en la misma brocha, pueden ser insertados como plaquitas de metal duro (brochas de mayor tamaño) y en el caso de brochas exteriores, la misma puede estar compuesta por distintos sectores, insertados en el cuerpo de la brocha en forma de postizos, dando la posibilidad de cambiarlos en caso de rotura. 5.1 Tipos de dientes:
a)Diente s de desbaste (incremento e calculado. Son la mayoría) b)Dientes intermedios (incremento e´ menor que e. (poco frecuentes)) c)Dientes de terminación. (Incremento 0. Son 4 o 5) Incrementan la vida útil.
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 5) Determinación del perfil de los dientes (cont.)
5.2 Angulos de los dientes
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 5) Determinación del perfil de los dientes (cont.)
5.3 Profunidad de los dientes: La profundidad h será tal que pueda alojar toda la viruta que genere ese diente en su carrera de corte. En general se tendrá que p/4 < h < p/3
5.4 Ancho de los dientes: El ancho de los dientes q se define como: q = 0,3 a 0,5 p 5.5 Radio del fondo: El radio del fondo del diente r será tal que que permita un arrollamiento cómodo de la viruta y se lo define como:
r = 0,4 a 0,6 h
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 5) Determinación del perfil de los dientes (cont.)
5.6 Progresión de los dientes: Dependerá de la forma final a obtener. Si esta es simétrica, los dientes tendrán una forma simétrica también. Para el caso de agujero cuadrado la progresión será como lo muestra en la figura.
5.7 Ranuras rompevirutas: Si se arranca material con un diente cuyo filo es completo, la viruta será un anillo y por tanto quedará atrapada en la cavidad entre diente y diente. Para que esto no ocurra es necesario cortar la viruta, lo que se consigue con unas ranuras perpendiculares al filo, de 0,5 a 1 mm de ancho, denominadas rompevirutas. Estas se hacen en forma alternada, y en la zona cónica.
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 6) Cálculo del número total de dientes El número total de dientes dependerá del espesor total a cortar y del incremento e
N= F final - F inicial 2e Por lo tanto la longitud de la parte cónica será: L1 = N x p La longitud total será: M= I + G + L 1 + L2
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 7) Determinación del número de brochas necesarias La longitud total de la brocha se ve limitada por algunos factores como: La capacidad de la máquina brochadora La capacidad de las cubas de tratamiento térmico. La esbeltez de la brocha. M < 50 x dmin (Problemas de distorsiones en el T.T.)
La longitud total será: M= I + G + L 1 + L2 Siendo L1 la única que posee incremento, se deberá dividir ésta en 2 o 3 partes para que se cumplan las condiciones anteriores. Para el caso de 3 brochas tenemos: Brocha N°1 M= I + G + L 1/3 + L2 Brocha N°2 M= I + G + L 1/3 + L2 Brocha N°3 M= I + G + L 1/3 + L2
Consideraciones para el proyecto y cálculo de brochas 8) Elección del tipo de mango:
Depende del tipo de toma o sujetador que posea la máquina
9) Ejecución de dibujo o plano de la brocha
Material: Acero rápido M2 Templado y revenido
Materiales para brochas • Gran mayoría
→
construidas de acero rápido en una sola pieza
• En algunos casos fundiciones).
→
plaquitas de metal duro soldadas (brochado de
AISI M2 (acero rápido mas usado) • uso general, • brochado de aceros al carbono, • aceros al Cr-Ni, Cr-Ni-Mo, • aceros inoxidables serie 300, serie 400, • aleaciones de aluminio, fundiciones, etc.
AISI T2, T5, T15 • brochado de aceros con mayor dureza, • aceros forjados, • Stellite, aleaciones de base Ni (Incolloy), Hastelloy • aceros resistentes al calor, aleaciones de Ti, etc.
Recubrimientos TiN • para alargar la vida útil de la brocha
Velocidad de corte • Vida útil prolongada
→
velocidades de corte relativamente bajas
Material a brochar
Velocidad de corte (m/min) 6a8 3a6 1a2 6a8 8 a 10
Acero R= 500 a 700 MPa Acero R= 700 a 800 MPa Acero aleado de alta resistencia Fundición Latón, bronce
Afilado de las brochas • Los dientes comienzan a perder su filo
incremento en la potencia absorbida (no se supere en mas del 20% la potencia inicial necesaria) • Mayor desgaste del filo la pieza
→
→
terminación superficial mas basta y rayas en
• Se mecaniza mediante abrasivos la cara de ataque de los dientes (excepcionalmente la cara de incidencia cuando el desgaste sea grande) • Muelas de óxido de aluminio (46 a 100)
