Cap 11 Furação

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Neste arquivo vocês encontrarão os aspectos principais do Capítulo 
11 do livro texto. 
 
Leiam o capítulo 11 do livro texto, de forma detalhada no mínimo 3 
vezes, registrem os conceitos que não foi possível entender que 
discutiremos. 
12. FURAÇÃO 
12.1. Introdução 
 
 O processo de furação é uma operação que tem como 
função principal, executar, alargar ou acabar furos em peças. 
Junto com o fresamento e o torneamento, a furação é o processo 
de usinagem mais empregado. 
 A máquina ferramenta denomina-se furadeira, que é uma 
máquina operatriz especializada em fazer furos. 
 
12.2. Movimentos principais 
 
A – movimento de corte – Rotatório continuo 
realizado pela ferramenta de corte (broca). 
 
B – Movimento de avanço – Linear, realizado também pela 
ferramenta de corte. 
 
 Processo de maior importância - 20 a 25% do total de 
aplicações dos processos de usinagem; 
 
 A broca helicoidal é a ferramenta mais fabricada e mais 
difundida para usinagem; 
 
 Utilização em furos curtos e/ou profundos; 
 
 Utilização na furação em cheio ou com pré-furo; 
 
 A velocidade de corte vai de um valor máximo na periferia da 
broca até o valor zero no seu centro: 
 
r 0 ; Vc 0; r rmax; Vc Vcmax 
 
 Dificuldade no transporte dos cavacos para fora da região do 
corte; 
 
 Distribuição de calor não adequada na região do corte; 
 
 Desgaste acentuado nas quinas com canto vivo (A); 
 
 Atrito das guias nas paredes do furo (B). 
 Operação de usinagem extensivamente usada na indústria 
aeroespacial. 
 
 Em uma aplicação aeroespacial típica, os custos de com M.O. 
em montagem e submontagem são da ordem de 50% dos 
custos totais de manufatura das estruturas (airframes) mais 
comuns. 
 Um caça possui entre 250.000 a 400.000 furos. 
 
 Um cargueiro ou bombardeiro entre 1.000.000 e 2.000.000 
furos. 
 
 Dessa forma os custos com usinagem tornou-se um dos 
principais fatores de custos de produção em aplicações 
aeroespaciais1. 
 
 Um asa de uma aeronave comum pode ter até 500 furos. 
12.3. Brocas 
 A ferramenta de corte chamada broca é uma haste 
metálica composto de canais helicoidais que facilitam a saída de 
material usinado da aresta de corte para fora do furo. A broca 
penetra no metal ou outro material deixando um furo cilíndrico 
e de dimensões precisas. 
 
 As brocas são confeccionadas em: 
 
 Aço rápido; 
 Aço rápido revestido com nitreto de titânio; 
 Metal duro; 
 Brocas com pastilhas intercambiáveis de metal duro; 
 Brocas especiais. 
 
12.3.1. Tipos de brocas 
 
a) broca de centro - utilizadas como pré-furo para guiar brocas 
mais longas e para a geração de furos utilizados na fixação das 
peças usinadas em torno. Para este último caso, o diâmetro e 
profundidade do furo executado devem ser tais a proporcionar 
uma área que permita uma adequada pressão na fixação com o 
contraponto. 
 
b) broca helicoidal - broca mais comum, é utilizada para gerar 
furos mais profundos. Os canais helicoidais visam facilitar a 
retirada dos cavacos da zona de corte na ponta da broca. 
 
c) broca canhão: utilizadas principalmente em furação profunda 
em tornos. Neste caso, normalmente a broca fica parada 
enquanto a peça gira presa à placa do torno. Não é incomum, 
entretanto, que também a broca gire durante a operação. 
 A geometria de uma broca, embora mais complexa do que 
aquela observada para os bits de torneamento, incorporam a 
maioria das superfícies e ângulos. 
 
 A broca Helicoidal é a ferramenta mais utilizada para a 
execução de furos. Pode ser dividida em 3 partes: 
 
a) Corpo – parte da broca que contém os canais helicoidais 
b) Ponta – onde se localizam as arestas principais e transversal 
de corte; 
c) Haste – onde é feita a fixação da ferramenta. De acordo com o 
mecanismo de fixação mais comum são em geral cilíndrica – 
para montagem em mandril. 
 As formas construtivas de uma broca helicoidal são: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os tipos de desgastes mais comunas em brocas são: 
desgaste de cratera e desgaste de flanco. 
Exemplos de brocas: 
12.3.2. Principais ângulos em furação 
 A norma DIN 1836 classifica três tipos de brocas quanto 
ao ângulo de hélice: 
Tipos de furação 
 
12.4. Fundamentos do processo 
 
 É o processo de usinagem destinado à obtenção de furos, 
geralmente cilíndricos, numa peça, com auxílio de uma 
ferramenta, geralmente multicortante. 
 
 Para tanto, a ferramenta ou a peça giram e, 
simultaneamente, a ferramenta ou a peça se deslocam segundo 
uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo 
principal da máquina. 
 
 A ferramenta mais empregada na furação é a broca 
helicoidal. Cerca de 20% das máquinas ferramenta existentes 
são furadeiras, o que evidencia a posição de destaque que o 
processo de furação ocupa dentro dos processos de usinagem. 
Tipos de furação 
 
 Apesar de todos os esforços no sentido de aumentar o 
rendimento da operação de furação, as brocas helicoidais 
constituem atualmente o gargalo de qualquer tipo de usinagem, 
exigindo freqüentemente a redução da velocidade de corte das 
ferramentas de torno, quando operam em conjunto em 
máquinas automáticas. 
Tipos de furação 
 
3.1. Variações do processo de furação com brocas 
Estrutura de uma furadeira 
 
Estrutura de uma furadeira 
 
12.5. Tipos de furadeiras 
1 Cabeçote fixo. 
2 Conjunto de polias. 
3 Motor elétrico. 
4 Eixo (Árvore). 
5 Porta ferramenta (Mandril) 
6 Ferramenta (Broca). 
7 Mesa ajustável. 
8 Coluna. 
9 Base. 
12.6. Parâmetros de corte na furação 
 
 Os principais movimentos no processo de furação são: o 
movimento de corte (rotatório continuo realizado pela 
ferramenta de corte, a broca) e o movimento de avanço (linear, 
realizado também pela ferramenta de corte). Assim, os 
principais parâmetros de corte são: 
 
i. Velocidade de corte (Vc); 
ii. Avanço (f); 
iii. Velocidade de avanço (Vf); 
iv. Profundidade de usinagem (ap) – igual a metade do diâmetro 
da broca; 
v. Tempo de corte tc 
12.7. Retirada do cavaco produzido é problemática 
 
 O Cavaco helicoidal ou em lascas são de fácil retirada; no 
entanto, o cavaco em fita é de difícil remoção. A retirada do 
cavaco pode ser feita; 
 
 Através da retirada periódica da ferramenta (demanda maior 
tempo passivo); 
 
 Através do fluido de corte; 
 
 O aumento do avanço facilita a quebra do cavaco. Porém, 
causa a redução do ângulo de folga efetivo. 
12.8. Força e Potência de Corte na Furação 
 
 Na furação são observadas as seguintes resistência ao 
corte: 
 
 Resistência devido ao corte do material nas duas arestas 
principais de corte (Mta e Faa); 
 
 Resistência devido ao corte e extrusão do material na aresta 
transversal de corte (Mtb e Fab); 
 
 Atrito nas guias e atrito entre a superfície de saída da broca e 
o cavaco (Mtc e Fac) 
Uma broca durante o corte é basicamente submetida a esforços 
de torção e esforços de compressão, assim para calcular os 
esforços na furação basta: 
 
 Calcular o Momento torso 
 
 
 
 
 Calcular a força de avanço do processo 
 
 Fft = Fta + Ftb + Ftc 
12.8.1. Fórmulas Experimentais para Cálculo dos Esforços de 
Corte na Furação 
 
 Fórmula de Kronenberg 
 
 
 
 
Sendo: D = diâmetro da brocaf = avanço 
 C1, x1 e y1 = constantes empíricas do material da 
peça. 
 Fórmula de H. Daar para Determinação da Força de Avanço 
na Furação em Cheio 
 
 
 
 
Sendo: D = diâmetro da broca 
 f = avanço 
 C2, x2 e y2 = constantes empíricas do material da 
peça. 
 Fórmula de H. Daar para Determinação da Força de Avanço 
na Furação com Pré-furo 
 
 
 
 
Sendo: D = diâmetro da broca 
 f = avanço 
 C4, x4 e y4 = constantes empíricas do material da 
peça.