Projeto Integrador em Gerência de Produção e Qualidade - Furação

Prévia do material em texto

Universidade Nove de Julho 
 
Daniel Freitas Oliveira – R. A.: 410.107.682 
Philipe Mizuno Ferrari da Silva – R. A: 411.205.629 
Renato Vieira Barreto – R. A.: 412.107.933 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Furação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2012 
 
 
 
Universidade Nove de Julho 
 
Daniel Freitas Oliveira – R. A.: 410.107.682 
Philipe Mizuno Ferrari da Silva – R. A: 411.205.629 
Renato Vieira Barreto – R. A.: 412.107.933 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Furação 
 
Trabalho acadêmico apresentado aos professores 
Francisco Soares da Costa e Francisco Siderlan dos 
Santos da disciplina de Laboratório de processos de 
produção, da turma A do período noturno do curso de 
Engenharia de produção mecânica da Universidade 
Nove de Julho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2012 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1.1: Furadeira de arco egípcia de 1.000 a.C..................................................... 6 
Figura 2.1: Partes de uma furadeira ........................................................................... 7 
Figura 3.2: Variações de processo de furação com broca........................................... 8 
Figura 4.1: à esquerda furadeira automática; à direita furadeira sensitiva ................. 9 
Figura 4.2: Furadeira de bancada(a esquerda); Furadeira radial(a direita) ................. 10 
Figura 3.3: Furadeira Gêmea ...................................................................................... 11 
Figura 4.4: Furadeira de múltiplas árvores ................................................................. 11 
Figura 5.1: Elementos de uma broca .......................................................................... 12 
Figura 5.2: Broca de centro ......................................................................................... 13 
Figura 5.3: Broca calçada com pastilha ....................................................................... 13 
Figura 5.4: Brocas com pastilhas intercambiáveis ...................................................... 14 
Figura 5.5: Brocas Canhão .......................................................................................... 14 
Figura 5.6: Brocas Múltiplas ....................................................................................... 14 
Figura 5.7: Brocas com furo para fluído refrigerante .................................................. 154 
Figura 5.8: Brocas anulares ......................................................................................... 155 
Figura 6.1: partes de uma broca helicoidal .................................................................. 17 
Figura 7.1: ângulos de hélice de brocas ....................................................................... 186 
Figura 7.2: Broca com ângulo normal ......................................................................... 20 
Figura 7.3: Vetores de força de uma broca .................................................................. 20 
Figura 8.1: Alargadores................................................................................................ 21 
Figura8.2: Alargadores................................................................................................. 22 
Figura 8.3: Alargador de expansão............................................................................... 22 
Figura 8.4: Alargadores com pastilhas intercambiáveis............................................... 23 
Figura 8.5: Desandador T............................................................................................. 23 
Figura 8.6: Escareador.................................................................................................. 24 
Figura 8.7: Piloto ou Guia............................................................................................ 24 
Figura 8.8: Rebaixador................................................................................................. 25 
Figura 8.9: Rebaixador................................................................................................. 25 
Figura 8.11: Machos com desandores.......................................................................... 26 
Figura 8.107: Alguns tipos de rebaixadores................................................................... 26 
Figura 11.1: Forças atuantes no processo de furação................................................... 29 
Figura13.1: Fixação e localização entre os diversos componentes de um sistema de 
transmissão................................................................................................ 38 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1: Ângulo da ponta de broca tipo H.................................................................. 188 
Tabela 2: Ângulo de ponta de broca tipo N.................................................................. 19 
Tabela 3: Ângulo de ponta de broca tipo W................................................................. 19 
Tabela 4: Machos e suas aplicações............................................................................. 27 
Tabela 5: Contribuição de diversas grandezas nos esforços de furação.................... 30 
Tabela 6: Coeficientes da equação de Kroenenberg para alguns aços........................ 31 
Tabela 7: Coeficientes da equação de H.Daar para alguns aços.................................. 31 
Tabela 8: Coeficientes da equação de H.Daar para obtenção de Momento Torsor 
com pré-furo para alguns aços................................................................... 32 
Tabela 9: Coeficientes da equação de H.Daar para obtenção da Força de Avanço 
com pré-furação......................................................................................... 32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. Introdução ....................................................................................................................... 6 
2. Partes de uma furadeira .................................................................................................. 7 
3. Processo de furação ......................................................................................................... 7 
4. Tipos de furadeiras ......................................................................................................... 8 
5. Brocas ............................................................................................................................ 11 
6. Forma construtiva das brocas helicoidais...................................................................... 15 
7. Características das Brocas ............................................................................................. 16 
8. Operações Especiais ...................................................................................................... 20 
9. Formação do cavaco na furação .................................................................................... 26 
10. Afiação das brocas helicoidais .................................................................................... 27 
11. Forças e potencias de corte na furação ........................................................................ 28 
11.1. Fórmulas experimentais para cálculos dos esforços ................................................. 29 
11.2. Resistência da ferramenta e máquina operatriz .................................................... 31 
11.3. Avanço máximo considerando a resistência da broca ............................................ 32 
11.4. Avanço máximo considerando a força máxima de penetração da furadeira. .......... 32 
11.5. Avanço máximo considerando a potência da máquina ........................................... 33 
12. Exemplo de cálculo ..................................................................................................... 37 
13. Exemplo de peça: Furação, Alargamento e Rosqueamento ........................................ 37 
14.Conclusão .................................................................................................................... 38 
15. Referencias bibliográficas .......................................................................................... .39 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
– PROCESSO DE PRODUÇÃO DE UM PRODUTO: mostrar a lista de materiais e a 
árvore do produto, fluxograma de processo, lista de máquinas e equipamentos e a 
capacidade produtiva diária. 
– GESTÃO DA QUALIDADE: mostrar os indicadores da qualidade e as ferramentas do 
controle da qualidade do produto e processo, métodos e sistemas de gestão que estejam 
sendo aplicados no processo produtivo em estudo. 
– MELHORIA DA PRODUÇÃO: apontar um problema no produto ou no processo de 
produção e a proposição de melhorias com a aplicação do ciclo PDCA, utilizando 
ferramentas da qualidade. 
 
 
1. Introdução 
 Pode se dizer que o processo de furação é um dos métodos mais antigos de usinagem de 
materiais e um dos mais utilizados na indústria. É o processo de usinagem onde o movimento 
de corte é rotativo e o movimento de avanço é na direção do eixo. A furadeira é uma máquina 
operatriz derivada dos antigos tornos mecânicos e junto com estes deram origem a outras 
máquinas operatrizes, como fresadoras e retíficas de cilindros. 
As furadeiras são primordialmente utilizadas para efetuar e fazer furos cilíndricos ou 
uma variante deste processo que é o alargamento de furos. Em geral, na indústria, grande 
maioria das peças, dos mais variados materiais (polímeros, madeira, metais, etc.), tem 
geralmente pelo menos um furo, e este são na maioria das vezes proveniente de um destes 
processos de furação. 
Diferente do torneamento, a rotação ocorre no eixo da ferramenta, com avanço 
perpendicular à superfície a ser furada. 
Operação de desbaste (provém fraco acabamento superficial), o processo de furação é 
usado em conjunto com grande parte dos processos de fabricação a fim de prover elementos de 
fixação, muitas vezes de importância secundária, ou pré-furos para acabamento através de 
outros processos (alargamento, brochamento). 
Apesar do avanço ocorrido no desenvolvimento dos materiais das ferramentas de 
furação, tais como: brocas de aço rápido com revestimentos, brocas inteiriças de metal duro e 
brocas com pastilhas intercambiáveis de metal duro, mais da metade das operações de furação 
ainda são realizadas com brocas helicoidais de aço rápido. Isto se deve principalmente às 
máquinas operatrizes usadas para o processo, que não oferecem rotação e rigidez suficientes 
para que se possam usar materiais de ferramenta mais avançados. 
 
 Figura 1.1: Furadeira de arco egípcia de 1.000 a.C. 
 
 
2. Partes de uma furadeira 
 As máquinas de furar, ou simplesmente furadeiras, consistem basicamente de uma 
árvore, que gira com velocidades determinadas, onde fixa-se a ferramenta. Esta árvore pode 
deslizar na direção de seu eixo. Também pode-se ter uma mesa onde fixa-se e movimenta-se a 
peça. As partes principais de uma furadeira variam de acordo com a sua estrutura. Para uma 
furadeira de coluna pode-se destacar as seguintes partes: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.9: Partes de uma furadeira 
 
A variedade de detalhes das furadeiras é bastante grande. Algumas máquinas possuem 
avanço automático com limitadores de profundidade. Outras máquinas possuem mesa giratória. 
Há equipamentos que dispõem de inversão de rotação e avanço sincronizado, que permitem 
execução de roscas com machos. 
Destaca-se, no caso de furadeiras, o uso comum de gabaritos de furação, que tem a 
finalidade de guiar a broca e garantir a precisão/repetibilidade das coordenadas dos furos. Nos 
gabaritos os furos são de aço endurecido e podem ser substituídos quando desgastados. 
 
3. Processo de furação 
 Para a furação de uma peça, o motor da furadeira rotaciona a broca ou as brocas à uma 
certa velocidade de rotação compatível com o processo e com as características da peça a ser 
usinada (tais como dimensões, estrutura, etc.). 
 
 
 
 Apesar da importância do processo, este recebeu poucos avanços até alguns anos atrás, 
enquanto outros processos (como torneamento e fresamento) progrediram mais rapidamente 
com a introdução de novos materiais para ferramentas. No entanto, nos últimos anos tem 
crescido a utilização de Centros de Usinagem CNC (Controle Numérico Computadorizado) no 
processo de furação. Com este avanço têm ocorrido vários desenvolvimentos com os materiais 
das ferramentas de furação. 
 
 
 Figura 3.10: Variações de processo de furação com broca 
 
 
 
4. Tipos de furadeiras 
 Pode-se classificar as furadeiras de diversos modos: 
 Quanto ao sistema de avanço: pode-se classificar como manual (ou sensitiva) ou 
automática (elétrico ou hidráulico). Ao contrário do que possa parecer as 
furadeiras sensitivas possuem grande aplicação no meio industrial. 
 
 
Figura 4.1: à esquerda furadeira automática; à direita furadeira sensitiva 
 
 Quanto ao tipo de máquina: pode-se classificar como portátil, de coluna, de 
bancada, radial e horizontal. A furadeira portátil é a mais simples das furadeiras, 
por ser pequena e leve possui a vantagem de poder ser transportada de um lugar 
ao outro. A furadeira de coluna é a mais encontrada em oficinas de manutenção 
e de produção sob encomenda devido a sua versatilidade. A furadeira de bancada 
e a furadeira radial podem ser observadas na figura 4.2.. A furadeira de bancada 
é bastante similar à furadeira de coluna, como pode ser observado pela 
comparação das figuras. 
 
 
 
 
Figura 4.2: Furadeira de bancada(a esquerda); Furadeira radial(a direita) 
 
 
 Enquanto as furadeiras de bancada são utilizadas em pequenos serviços, as 
furadeiras radiais são empregadas na furação de grandes peças. O braço possui 
movimento vertical na coluna, normalmente através de um motor. O braço 
também possui movimento de giro em torno da coluna, que é feito 
manualmente na maioria das vezes. 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 está fixando outra. Também é comum deixar um fosso em 
um dos lados da máquina de modo a permitir trabalhar peças grandes. 
 
 Quanto ao número de árvores: pode-se classificar as furadeiras como: simples, 
quando possuem apenas uma árvore, gêmea como na figura 4.3, que possui 
duas árvores e múltipla quando possui três ou mais árvores. 
 
 
 
Figura 11.3: Furadeira Gêmea 
 
 No caso de furadeiras de múltiplas árvores pode-se ter, basicamente, dois tipos 
distintos de acordo com o motor. Pode-se ter máquinas onde cada árvore possui seu próprio 
motor, como mostra a figura 4.4, à esquerda. O outro caso é quando todas as árvores 
compartilham de um mesmo motor. Este caso é ilustrado pela figura 4.4, à direita. 
 
 
Figura 4.4: Furadeira de múltiplas árvores 
 
 
As furadeiras múltiplas são as máquinas utilizadas nas linhas de produção, pois aceleram a 
fabricação. Podem ser ajustadas para executar as várias etapas de um furo, como furar, alargar, 
escarear, rebaixar, etc., em seqüência. Também podem ser ajustadas para efetuar diversos furos 
em uma só operação. Em algumas destas máquinas pode-se ajustar cada árvore livremente, 
dentro de seus limites, e ter sua própria velocidade de rotação. As furadeiras horizontais tem 
campo de atuação similar ao das furadeiras radiais, ou seja, indicadas para executar furos em 
peças de grandes dimensões que, mesmo no fosso da radial não poderiam ser trabalhadas. 
 Para trabalhar metais, usam-se simples furadeiras com manivela, furadeiras operadas 
por eletricidade ou a ar, maquinas de furar de bancada ou furadeiras de coluna, dependendo do 
trabalho a ser executado. Para peças grandes ou peças que exijam furos muito precisos, 
utilizam-se furadeiras radiais ou maquinas de furar para gabaritos.As maquinas de furar para 
gabaritos usam-se principalmente para fabricação de ferramentas. Obtém a maior precisão na 
operação destas máquinas a uma temperatura de +20°C, conhecida como temperatura normal. 
Daí a razão por que em sua maioria as máquinas para furar para gabaritos são mantidas em 
espaços especiais. 
 
5. Brocas 
 As brocas são as ferramentas de abertura de furos. Possuem de 2 até 4 arestas de corte 
e sulcos helicoidais por onde corre o cavaco. O ângulo da ponta varia de 90º à 150º de acordo 
com a dureza do material a furar, sendo o ângulo de 120º o mais comum de se encontrar. Os 
elementos de uma broca estão destacados na figura 5.1. 
 
 
Figura 5.1: Elementos de uma broca 
 
 
 Os tipos de brocas mais comuns são: broca cilíndrica, como a da figura 5.1, 
broca de centro, broca calçada com pastilha e broca múltipla. A broca de centro tem sua 
aparência representada pela figura 5.2. É uma broca curta e de diâmetro relativamente grande. 
Sua alta rigidez impede que ocorra uma flambagem e que o furo seja executado fora do local 
correto. Sua função é a de iniciar o furo de uma peça, ou seja, fazer um pequeno furo para que 
a ponta da broca não se se desloque da posição. 
 
Figura 5.2: Broca de centro 
 
 As brocas calçadas com pastilha são indicadas para furação de materiais de maior 
dureza e/ou para obter-se rendimentos superiores. A figura 5.3 apresenta a aparência deste 
tipo de broca onde é possível perceber que a as pastilhas são soldadas ao corpo. 
 
 
Figura 5.3: Broca calçada com pastilha 
 
Similares às brocas calçadas há as brocas com pastilhas intercambiáveis, largamente 
utilizadas em altas produções e em máquinas CNC, devido a rapidez e simplicidade em se 
manter a afiação do gume cortante. A figura 5.4 apresenta exemplos desta ferramenta. 
 
 
 
Figura 5.4: Brocas com pastilhas intercambiáveis 
 
 As brocas canhão, que tem um único fio cortante, são indicadas para execução de furos 
profundos, entre 10 e 100 vezes o seu diâmetro. A figura 5.5 ilustra essa ferramenta. 
 
Figura 5.5: Brocas Canhão 
 
 As brocas múltiplas são especialmente afiadas para executar furos complexos em apenas 
uma operação. Como pode ser observado na figura 5.6, as possibilidades são muito grandes. 
Sua aplicação é voltada para grandes produções onde o custo de preparação de brocas especiais 
acaba se diluindo na execução de grandes lotes em tempos mais reduzidos. 
 
Figura 5.6: Brocas Múltiplas 
 
 
 
 Também deve-se citar as brocas com furos para fluido refrigerante. Como pode-se 
observar na figura 5.7 o refrigerante é enviado diretamente para a região de formação do 
cavaco, evitando o superaquecimento da ferramenta e auxiliando na remoção do cavaco. Essa 
ferramenta permite a usinagem de furos relativamente profundos em um único aprofundamento. 
 
 
Figura 5.7: Brocas com furo para fluído refrigerante12 
 
 Existem também as brocas anulares, como na figura 5.8, que permitem 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 5.8: Brocas anulares13 
 
 
6. Forma construtiva das brocas helicoidais 
 
 
As diferentes partes de uma broca helicoidal são: 
a) Haste: destina-se à fixação da broca na máquina. Em brocas de diâmetro 
pequeno (até 15 mm) em geral usa-se brocas de haste cilíndrica e a fixação a 
maquina se da por intermédio de mandris. Em brocas de diâmetros maiores, 
prefere-se prender a morsa a um cone morse, que por sua vez é preso a maquina, 
o que possibilita maior força de fixação; 
b) Diâmetro(D): é medido entre as duas guias da broca. Normalmente tem 
tolerância dimensional h8; 
c) Núcleo: parte interior da broca de diâmetro igual a 0.16D. Serve para conferir 
rigidez à broca; 
d) Guias: a superfície externa de uma broca helicoidal apresenta duas regiões (uma 
em cada aresta de corte) que tem diâmetro maior que o diâmetro das paredes da 
broca. Tais regiões são denominadas guias. Tem duas funções básicas - a 
primeira, como o próprio nome diz, é de guiar a broca dentro do furo; a segunda 
é de evitar que toda a parede externa da broca atrite com as paredes do furo, 
diminuindo assim os esforços necessários para furação; 
e) Canais helicoidais: são as superfícies de saída da ferramenta. O ângulo de hélice 
de brocas normais, que na periferia da broca coincide com o ângulo de saída 
pode ser de 28 graus para brocas de aplicação geral (Brocas do tipo N com 
ângulo de ponta = 118°), 15 graus para brocas destinadas a usinagem de 
materiais com cavaco curtos(brocas do tipo H com ângulos de ponta igual a 60 
ou 90°) e 40 graus para brocas destinadas a usinagem de materiais com cavacos 
longos e/ou materiais moles (brocas tipo W com ângulo de ponta de cerca 
de140°). O comprimento do canal helicoidal também pode variar dependendo 
do diâmetro da broca e do comprimento do furo que se deseja usinar. 
f) Arestas de cortes: numa broca Helicoidal as duas arestas principais de corte não 
se encontram em um ponto, mas existe uma terceira aresta ligando-as. Esta 
terceira aresta é chamada de aresta transversal de corte. O ângulo formado entre 
as duas arestas principais, chamado de ângulo de ponta ( σ ) – esta denominação 
não esta de acordo com a norma brasileira NBR 6163 que chama de ângulo de 
ponta o encontro entre a aresta principal e secundária de corte) é normalmente 
igual a 118°. Em brocas de usinagem de materiais moles seu valor é de 140°. 
 
 
 
Figura 6.1: partes de uma broca helicoidal 
 
 
7. Características das Brocas 
 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. Deve 
ser determinado de acordo com o material a ser usinado. Quanto mais duro o material menor 
deve ser o ângulo, que pode ser observado pela figura 7.1 (à esquerda). O ângulo de incidência 
ou ângulo de folga tem a função de reduzir o atrito entre a broca e a peça e facilitar 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 7.1 (ao centro) ilustra este ângulo. 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 7.1 (à direita). Ângulo da aresta transversal (ψ) – ângulo 
observado entre a aresta principal de corte e a resta transversal. Para os valores dados de, varia 
entre 45 e 55°, pode ser observado na figura 7.1 á esquerda. 
 
 
 
 
 
Figura 7.1: ângulos de hélice de brocas14 
 
 De uma maneira geral as broca, como as fresas, são classificadas como H, N e W. As 
brocas do tipo H são indicadas para materiais duros, tenazes e/ou que produzem cavaco 
curto(descontínuo). A tabela 1 destaca suas características. 
 
 
Tabela 1: Ângulo da ponta de broca tipo H 
 
 
 
 As brocas tipo N são indicadas para materiais de tenacidade e dureza normais 
(medianos). A tabela 2 apresenta maiores detalhes. 
 
 
 
 
Tabela 2: Ângulo de ponta de broca tipo N 
 
 
 As brocas tipo W são indicadas para materiais macios e/ou que produzem cavaco longo. 
A tabela 3 destaca maiores informações. 
 
Tabela 3: Ângulo de ponta de broca tipo W 
 
 Quando uma broca comum não proporciona um rendimento satisfatório em um trabalho 
específico e a quantidade de furos não justifica a compra de uma broca especial, pode-se fazer 
algumas modificações nas brocas tipo N e obter resultados melhores. Pode-se modificar o 
ângulo da ponta, tornando-o mais obtuso e melhorando os resultados na furação de materiais 
duros, como aços de alto carbono (figura 7.1). 
 
 
 Na furação de chapas finas têm-se freqüentemente duas dificuldades: furos não 
redondose muitas rebarbas. A reafiação da broca para que fique com um ângulo bastante obtuso 
reduz grandemente estes problemas (figura 7.2). 
 Para a usinagem de ferro fundido recomenda-se utilizar uma broca com ângulo normal 
de118º com a parte externa das arestas de corte (cerca de 1/3 do comprimento) afiadas com 
cerca de 90º (figura 7.2). 
 
Figura: 7.2: Broca com ângulo normal 
 
 
Figura 7.3: Vetores de força de uma broca 
 
 
 
 
 
8. Operações Especiais 
 As furadeiras são capazes de executar diversas outras operações além de furar. Podem-
se citar como exemplo as operações de alargamento, escareamento, rebaixamento, roscamento 
e até mesmo polimento. 
 Alargamento: Consiste no aumento do diâmetro de um furo previamente aberto. 
Utilizam-se ferramentas denominadas alargadores. Tem por objetivo calibrar o furo dando-lhe 
diâmetro, cilindricidade e rugosidade que não se consegue com o uso de brocas convencionais. 
A figura 8.1 ilustra estas ferramentas, sendo que ferramenta na parte superior não possui hélice 
e as outras possuem (uma à esquerda e outra à direita). 
 
 
 
Figura 8.1: Alargadores 
 
 
 
 
Figura8.2: Alargadores 
 
 
 Os alargadores são fabricados em medidas padronizadas mais comuns. Para medidas 
específicas deve-se utilizar o alargador de expansão, mostrado na figura 8.2.. Ele pode ser 
ajustado rapidamente na medida exata de um furo pois suas lâminas deslizam no fundo de 
canaletas cônicas por meio de porcas reguláveis. 
 
 
Figura 8.3: Alargador de expansão 
 
 Os alargadores de expansão possuem um grau de exatidão da ordem de 0,01 mm. A 
variação de seu diâmetro pode atingir alguns poucos milímetros para os alargadores maiores. 
Além da vantagem de serem ajustáveis, as suas lâminas podem ser facilmente afiadas, pois são 
removíveis. Isto também permite que sejam substituídas quando danificadas. Esta operação 
também pode ter como objetivo gerar um furo cônico. Para isto faz-se uso de alargadores 
especiais como os ilustrados na figura 8.3. 
 
 
 
Figura 8.4: Alargadores com pastilhas intercambiáveis 
 
 Também se podem encontrar alargadores com pastilhas intercambiáveis, como os 
exemplos apresentados pela figura 8.4. 
 
 
Figura 8.5: Desandadores 
 
 
 Pode-se ainda citar que o alargamento também pode ser realizado manualmente, com a 
ajuda de um acessório denominado de desandador, como mostrado pela figura 8.5. Quando o 
local é de difícil acesso utiliza-se o desandador T. 
 
 
 
Figura 8.6: Desandador T 
 
 Escareamento: É a operação que gera um rebaixo cônico no início de um furo 
previamente aberto. Normalmente este furo irá receber a cabeça de parafusos de cabeça cônica, 
também chamados de parafusos de cabeça escareada ou rebites de cabeça cônica. A figura 8.6 
apresenta o aspecto geral de um escareador bem como uma vista em corte do furo obtido. 
Também pode-se observar que há alguns escareadores que possuem um ressalto cilíndrico em 
sua extremidade. Este ressalto tem a função de auxiliar na centragem do escareador, mantendo 
assim a concentricidade das operações. 
 
Figura 8.7: Piloto ou Guia 
 
 
 
 Rebaixamento: Trata-se do aumento do diâmetro inicial de um furo previamente aberto 
de modo a alojar a cabeça de um parafuso. A ferramenta, ilustrada pela figura 8.7, possui um 
piloto ou guia, que é uma saliência cilíndrica em sua ponta com diâmetro igual ao diâmetro do 
furo a ser rebaixado. 
 
 
Figura 8.8: Rebaixador 
 
 
 O piloto pode ser fixo ou postiço. O piloto fixo é parte integrante da ferramenta. O 
piloto postiço pode ser substituído pois é fixado com um parafuso. Isto permite o uso do 
rebaixador em diferentes diâmetros e/ou sua substituição no caso de desgaste. Sua retirada 
também facilita a operação de reafiamento do rebaixador (figura 8.8). 
 
 
Figura 8.9: Rebaixador 
 
 
 
 
Figura 8.1015: Alguns tipos de rebaixadores 
 
 Polimento: Com a utilização de alguns acessórios, como os mostrados pela figura 8.10 
pode-se utilizar a furadeira para executar polimentos. 
 
 
Figura 8.11: politrizes 
 
 Rosqueamento: Normalmente a operação de abertura de roscas em oficinas de 
manutenção (ou de produção sob encomenda) é realizada manualmente com ferramentas 
denominadas machos e com auxílio de um desandador. Mas também pode-se abrir roscas com 
auxílio de máquinas como furadeiras. Neste caso é importante que a máquina possua reversão 
de movimento para retirada da ferramenta e avanço sincronizado com o giro (passo da rosca). 
A tabela 4 apresenta alguns tipos de machos e suas aplicações. 
 
 
 
 
Tabela 4: Machos e suas aplicações 
 
9. Formação do cavaco na furação 
 Um dos problemas do processo de furação é a evacuação dos cavacos de dentro do furo. 
Se os cavacos não forem formados de maneira tal que propiciem sua fácil retirada do interior 
do furo, eles podem causar entupimento do mesmo, aumento do momento torsor necessário e a 
conseqüente quebra da ferramenta. A quebra de uma broca helicoidal dentro de um furo é um 
problema grave, pois além da perda da ferramenta, a retirada da broca do interior do furo é, em 
geral, uma tarefa demorada e que, muitas vezes leva à rejeição da peça. 
 Se levar em conta que um furo é normalmente um pequeno detalhe de uma peça bem 
maior, tal rejeição pode representar perda substancial. Assim, é fundamental induzir a formação 
de cavacos que tenham a forma tal que sejam de fácil remoção do furo. Se o cavaco formado 
for em fita, será muito difícil extraí-lo do furo.Cavacos helicoidais ou em lascas são os que mais 
facilmente podem ser removidos dos furos. 
 A remoção de cavaco pode ainda ser auxiliada pela utilização de um ciclo de furação 
que retire frequentemente a broca de dentro do furo durante o processo de corte (e que gera 
tempos passivos extras) e ou pelo insuflamento de fluído de corte sob pressão diretamente no 
fundo do furo, através de canais especialmente construídos na broca para tal fim. O crescimento 
do avanço facilita a quebra e, conseqüentemente, a remoção do cavaco de dentro do furo. Existe 
um limite no crescimento do avanço, acima de determinado valor, a avanço pode causar a 
quebra da broca ou a paralisação do avanço da máquina. A velocidade de corte diminui à 
medida que se encaminha da periferia para o centro da broca, já que ela depende do diâmetro. 
 
 
Assim, quando os materiais dúteis são furados em cheio (sem pré-furação), a formação da aresta 
postiça de corte (APC) na vizinhança do centro da broca é inevitável. A formação do APC se 
dá quando se tem baixas temperaturas de corte, ou seja, baixas velocidades de corte. 
 A utilização de velocidade de corte baixa pode gerar a formação da APC numa porção 
maior do diâmetro da broca. Por outro lado o aumento da velocidade para minimizar a formação 
da APC, gera maiores desgastes na ferramenta, já que a vizinhança da periferia da broca, que 
antes do aumento da velocidade já não formava APC, agora passa a se desgastar mais 
rapidamente. Existem brocas com pastilhas de metal duro, feitas de material e geometria 
adequada para as condições do corte na região correspondente a sua colocação, além disso, 
estas pastilhas possuem quebra cavaco na sua superfície de saída o que facilita a expulsão do 
cavaco da região de corte. 
 
10. Afiação das brocas helicoidais 
 
 As brocas helicoidais de aço rápido, e inteiriças de metal duro precisam ser afiadas ao 
fim de sua vida, para que possam continuar sendo utilizadas. 
 Para que o cavaco removido pela broca helicoidal não seja esmagado pela superfície 
principal de folga e o corte possa ocorrer, é necessário que o ângulo lateral efetivo de folga αfe 
seja tanto quanto possível positivo para qualquer diâmetro da broca. Tem-se que: 
 
αfe = αf - η 
 
 Para que αfe seja sempre positivo é necessário que αf seja maior que η em qualquer 
diâmetro da broca. Porém: 
 
tg ηa = f / (π . Da ) tg ηb = f / (π . Db ) tg ηa = f / (π . Db ) 
 
 Onde a, b, c são pontos quaisquer da arestada broca. Logo na região mais central da 
broca, o ângulo lateral de folga (αf ) precisa ser maior para compensar o crescimento do ângulo 
da direção efetiva de corte η e, com isso, possibilitar a obtenção de um (αfe) positivo. Isso deve 
ser obtido atravéz da afiação adequada da broca. 
 O tipo de afiação mais difundida é a afiação cônica. A broca é colocada em frente á um 
rebolo de copo, de modo que seu eixo geométrico forme um ângulo igual a metade do ângulo 
de ponta desejado com a face do rebolo. 
11. Forças e potencias de corte na furação 
 
 
Os esforços verificados em furação são basicamente 3 
a) Força de Avanço: ocorre na direção axial da ferramenta. 
b) Força Passiva: ocorre na direção do raio da ferramenta. As componentes observadas 
nas 2 arestas de corte anulam-se devido à simetria da ferramenta. 
c) Momento Torçor: tangencial a ferramenta, ocorre devido à rotação da broca. 
 
Figura 11.1: Forças atuantes no processo de furação 
 
Estes esforços são observados devidos: 
a) Resistência do material ao corte, observada nas arestas principais de corte; 
b) Resistência do material ao corte e esmagamento na aresta transversal de corte; 
c) Resistência devido ao atrito das guias com o furo e do cavaco com a superfície de 
 saída da broca. 
 
 Dado os três tipos de resistências que uma broca helicoidal tem que vencer para realizar 
o corte, tem-se que: 
 
Mttotal = Mta + Mtb + Mtc e Fftotal = Fta + Ftb + Ftc 
Onde: 
 
 
 Mt = momento torsor 
 Ff = força de avanço 
 a, b e c = contribuição das resistências a, b e c aos esforços Mt e Ff . 
 
 A contribuição de cada uma das resistências descritas acima é dada por: 
 
 
Tabela 5: Contribuição de diversas grandezas nos esforços de furação 
 
11.1. Fórmulas experimentais para cálculos dos esforços 
 Força de corte (Fc) - essa corresponde à parcela da força de corte( Fci ) que atua em 
cada um dos gumes cortantes e é decorrente daresistência ao corte do material usinado, 
tendo grande influênciasobre o momento torçor que atua na furação. 
 
 Força de corte por gume: Fc=(Kc . ((f . d)/4)) 
 
 onde: Fc = Força de corte [N] 
 kc = Força específica de corte [N/mm2] 
 f = Avanço [mm] 
 d = Diâmetro da broca [mm] 
 
 
 Cálculo de Potência de corte: 
 
 
 
 Como em todos os processos de usinagem, diversos são os fatores que influem nos 
esforços de corte na furação, dentre eles o avanço, a profundidade de usinagem, a velocidade 
de corte, a geometria da ferramenta, o material da peça e da ferramenta etc. 
 As principais equações empíricas para o calculo dos esforços de corte de furação são: 
 
a) Fórmula de Kronenberg para a determinação do Momento Torsor na furação em 
cheio 
 
Onde: 
 
D = diâmetro da broca [mm] 
f = avanço (mm/volta) 
C1, x1 e y1 = constantes empíricas do material da peça. 
 
 
AÇO C1 x1 y1 
1085 30.2 ± 0.5 2.05 0.86 
1020 15.1 ± 0.4 2.22 0.76 
1065 24.3 ± 0.9 2.05 0.83 
1055 21.9 ± 0.3 2.01 0.77 
Tabela 6: Coeficientes da equação de Kroenenberg para alguns aços 
 
 
b) Fórmula de H.Daar para determinação da Força de Avanço na furação em 
cheio 
 
Onde: 
 
C2, x2 e y2 = constantes empíricas do material da peça. 
 
 
AÇO C2 x2 y2 
1085 161 ± 8 1.02 0.79 
1020 32.5 ± 0.4 1.32 0.65 
1065 49.6 ± 0.8 1.07 0.54 
1055 22.0 ± 0.5 1.32 0.54 
 Tabela 7: Coeficientes da equação de H.Daar para alguns aços 
c) Fórmula de H.Daar para determinação do Momento torçor na furação com pré-
furação: 
 
Onde: d0 = diâmetro do pré-furo 
 C3, x3 e z3 = constantes empíricas do material da peça. 
 
AÇO C3 1 - z3 x3 
1085 27.6 0.71 1.9 
1020 24.1 0.77 1.6 
1065 18.9 0.70 2.1 
1055 20.2 0.66 1.7 
Tabela 8: Coeficientes da equação de H.Daar para obtenção de Momento Torsor com 
pré-furo para alguns aços 
 
 d) Fórmula de H.Daar para determinação da Força de Avanço na furação com pré-
furo: 
 
 Onde: 
 C4, x4 e y4 = constantes empíricas do material da peça. 
AÇO C4 1 – y4 X4 
1085 38 0.51 0.9 
1020 112 0.61 0.2 
1065 27.8 0.44 0.6 
1055 38 0.38 0.4 
 
 
Tabela 9: Coeficientes da equação de H.Daar para obtenção da Força de Avanço com 
pré-furação 
 
 11.2. Resistência da ferramenta e máquina operatriz 
 Os esforços aos quais uma broca é submetida são, basicamente, flexão e torção. Caso a 
afiação da broca seja tal que as arestas de corte não sejam simétricas, ocorrerá também um 
esforço de flexão sobre ela. Caso o diâmetro da broca seja pequeno (menor que 3,5m), também 
pode ocorrer flambagem. Sabe-se que os esforços dependem basicamente do material usinado, 
do diâmetro da broca e do avanço aplicado. Sabe-se também que, a partir de um determinado 
valor de Ff ou de Mt a furação será impossibilitada, ou por impossibilidade mecânica da 
máquina operatriz (potência, rigidez) ou da broca (quebra). Deve-se então atentar para estes 
problemas. 
 
 11.3 Avanço máximo considerando a resistência da broca: 
 
 Tensão resultante da ação de uma força axial (compressão) e um momento torçor: 
 Dado pela equação: 
 
 A tensão admissível para aço rápido é 25 Kgf/mm2, assim por Kronenberg: 
 
 
 Ficando: 
 
 
 
 11.4 Avanço máximo considerando a força máxima de penetração da furadeira. 
 
 Toda máquina de furar tem um limite para a força de penetração que pode realiza, 
acima deste limite ela não consegue continuar o movimento de avanço da broca. 
Para a determinação da fmax de uma furadeira, calcula-se o esforço que gera uma deflexão 
de 1,5 mm por metro no braço da furadeira 
 
 Usando Ff = Ffmax : 
 
 11.5 Avanço máximo considerando a potência da máquina. 
 
 
 
 Onde Nm = potência da máquina 
 
 
 
 
 
 
 Assim; 
 
 
 Sabe-se que 
 
 , então 
 
 
 
 Para Nc = CV 
 
 
 
 
12. Exemplo de cálculo 
 
Calcule Ff, Mt e PC na usinagem do aço ABNT 1055 com VC =30m/min, s= 118º, f= 
0,1mm/pot e D= 10mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O que aconteceria se fosse feito um pré-furo de 3mm? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13. Exemplo de peça: Furação, Alargamento e Rosqueamento 
As operações que se seguem ao fresamento na usinagem de carcaças são geralmente: 
Furação e Rosqueamento: Estas operações são utilizadas para obtenção de furos 
rosqueados utilizados para fixação das diversas partes que compõem uma carcaça (figura 3.33). 
Eventualmente a função de localização pode ser feita com furos lisos e a utilização de parafusos 
passantes. Neste caso não existe necessidade de muita precisão tanto no diâmetro do furo como 
na posição relativa entre eles. 
 Furação e Alargamento: Estas operações são executadas para obtenção de furos 
utilizados para localização das diversas partes da carcaça, tendo, adicionalmente, de garantir as 
tolerâncias especificadas em projeto. Nota se que a precisão de localização dos furos deve ser 
grande, pois deve permitir o livre acoplamento e engrenamento entre peças fixadas em duas 
carcaças diferentes, o que vale dizer que, numa fixação deste tipo, os furos mandrilados servem 
somente para o alinhamento de peças de engrenamento em uma mesma carcaça, enquanto que 
o alinhamento e engrenamento de peças fixadas em carcaças diferentes ficam por conta da 
furação para os pinos de guia (figura 3.33). 
 
 
 
Figura13.1: Fixação e localização entre os diversos componentes de um sistema de 
transmissão 
 
 
 
 
 
 
 
14. Conclusão 
 
Após a realização do presente trabalho, pode-se concluir que a furadeira é uma das 
máquinas ferramenta mais importante pelo fato de ser amplamente utilizada e encontrar-se em 
variados segmentos da indústria, desde uma simples oficina até uma grande metalúrgica, 
passando pelas áreas da marcenaria entre outras, em todos os casos encontramos uma furadeira, 
mesmo que 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 aprópria furação. 
 Certamente tais fatos fazem da furadeira uma máquina indispensável na indústria e 
podemos afirmar com segurança que a vida moderna e as facilidades tecnológicas de hoje em 
dia não seriam possíveis sem a furadeira. 
 
 
 
 
15. Referencias bibliográficas 
 
 Diniz, Eduardo Anselmo; “Tecnologia da usinagem dos metais”/ 
 Anselmo Eduardo Diniz, Francisco Carlos Marcondes, Nivaldo Lemos 
 Coppini - 2° edição - São Paulo, Artiliber Editora, 2000 
 Maskiel, C. Edwin; “Machine Shop Tecnology” - Volume 1/ Edwin C. 
Maskiel, William Galbraith – McGRAW-HILL BOOK COMPANY -Sydney., 
1984 
 Yoshida, Américo; “Máquinas operatrizes” - 1° edição – São Paulo, Loren 
Editora – 1979 
 http://www.ufrgs.br/gpfai/ 
 http://www.iem.efei.br/gorgulho/download/Parte_5_Furacao.pdf 
 http://www.fem.unicamp.br/~sergio1/graduacao/EM335/apostila.pdf