Perfuração de furos profundos é uma técnica de usinagem especializada usada para criar furos com uma alta relação profundidade-diâmetro. Esse processo envolve a perfuração de furos que são tipicamente várias vezes maiores que seu diâmetro, frequentemente excedendo uma relação de 10:1. Técnicas de perfuração de furos profundos encontram aplicação em várias indústrias, incluindo aeroespacial, automotiva, médica e petróleo e gás, onde usinagem precisa e de precisão é necessária.
O que é perfuração em usinagem?
Na usinagem, uma broca é uma ferramenta de corte usada para criar furos cilíndricos em uma peça. Normalmente consiste em uma aresta de corte rotativa, chamada de broca, que é anexada a uma furadeira ou furadeira. As brocas vêm em vários tipos e tamanhos, cada uma projetada para aplicações e materiais específicos.
O projeto básico de uma broca consiste em uma haste, que é inserida no mandril ou pinça da furadeira, e uma parte cortante chamada broca. A broca possui uma ou mais arestas de corte que removem material à medida que gira e avança na peça de trabalho. O tamanho e a forma da broca determinam o diâmetro e a geometria do furo que está sendo perfurado.
Classificação de furos profundos com base na relação L/D:
(1) L/D=10-20, pertencente a furos profundos gerais. As brocas Long Fried Dough Twists são frequentemente usadas em furadeiras ou tornos.
(2) L/D=20-30, pertencentes a furos de média profundidade. Frequentemente usinado em torno.
(3) L/D=30-100, pertencente a furos profundos especiais. As brocas profundas devem ser usadas para processamento em máquinas de perfuração profunda ou equipamentos especializados.
Quais são os diferentes tipos de usinagem de perfuração?
A usinagem de perfuração abrange várias técnicas usadas para criar furos em uma peça de trabalho. Alguns dos diferentes tipos de técnicas de usinagem de perfuração incluem:
1. Perfuração de torção
A perfuração helicoidal é a técnica de perfuração mais comum e envolve o uso de uma broca helicoidal com canais helicoidais para remover o material da peça de trabalho. Esta técnica é adequada para fazer furos em uma ampla variedade de materiais, incluindo metais, plásticos e madeira.
2. Perfuração de arma
A perfuração com pistola é uma técnica de perfuração especializada usada para criar furos profundos e retos com alta precisão. Envolve o uso de uma broca longa e fina com refrigerante alimentado através do centro da broca para lubrificar e resfriar as arestas de corte. A perfuração com canhão é comumente usada nas indústrias automotiva, aeroespacial e médica para aplicações que exigem furos profundos com tolerâncias restritas.
3. Escareamento
O escareamento é uma técnica de furação usada para criar um furo de fundo plano e diâmetro maior na entrada. Esta técnica é frequentemente usada para criar reentrâncias para cabeças de parafusos ou porcas, permitindo que fiquem niveladas com a superfície da peça de trabalho.
4. Escareamento
O escareamento é semelhante ao escareamento, mas envolve a criação de um recesso cônico na entrada do furo, em vez de um rebaixo de fundo plano. Esta técnica é usada para permitir que a cabeça de um parafuso ou perno fique nivelada com a superfície da peça de trabalho.
5.Trepanação
Trepanação é uma técnica de perfuração usada para criar furos de grande diâmetro ou remover material do centro de uma peça. Envolve o uso de uma ferramenta especial de trepanação com aresta de corte oca para cortar uma seção circular do material, deixando um orifício no centro.
6. Perfuração Peck
A furação profunda é uma técnica de furação usada para fazer furos profundos em materiais propensos ao acúmulo de cavacos, como ferro fundido ou aço inoxidável. Envolve fazer o furo em múltiplas passagens rasas, retraindo a broca periodicamente para remover cavacos e evitar emperramento.
7. Alargamento
O alargamento é uma técnica de usinagem usada para melhorar o acabamento superficial e a precisão de um furo pré-perfurado. Envolve o uso de um alargador – uma ferramenta de corte com múltiplas arestas de corte – para remover uma pequena quantidade de material do furo, resultando em um furo mais suave e preciso.
Estes são apenas alguns exemplos dos diferentes tipos de técnicas de usinagem de perfuração utilizadas em diversas indústrias.
Quais são os usos de uma usinagem de perfuração?
Alguns usos comuns de usinagem de perfuração incluem:
1. Criação de furo
O objetivo principal da usinagem de furação é criar furos nas peças de trabalho. Esses furos podem servir a diferentes funções, como acomodar fixadores (por exemplo, cavilhas, parafusos), fornecer acesso a fluidos ou gases ou fazer parte de um conjunto maior.
2. Fixação
A usinagem de perfuração é frequentemente usada para criar furos para fixadores, como parafusos, parafusos, rebites e pinos. Esses fixadores são essenciais para unir vários componentes com segurança em diversas aplicações, incluindo construção, automotiva, aeroespacial e manufatura.
3. Rosqueamento
Além de criar furos, as furadeiras podem ser usadas para rosquear ou rosquear furos, permitindo-lhes aceitar roscas fixadores. Este processo é comumente usado na fabricação para criar roscas para parafusos, porcas e outros rosca componentes.
4. Chato
As furadeiras podem ser equipadas com ferramentas de mandrilamento para ampliar ou finalizar furos existentes com alta precisão. A mandrilamento é frequentemente usada para obter tolerâncias restritas, melhorar acabamento de superfícieou crie recursos internos, como ranhuras ou rasgos de chaveta.
5. Alargamento
O alargamento é uma operação de usinagem de precisão usada para melhorar a precisão e o acabamento superficial de furos pré-perfurados. As ferramentas de alargamento removem uma pequena quantidade de material do furo, resultando em um furo mais liso com tolerâncias mais estreitas.
6. Evacuação aprimorada de chips
A perfuração profunda geralmente gera cavacos que podem impedir o processo de perfuração. Cortadores de mosca destacam-se no escoamento de cavacos, evitando o acúmulo de cavacos e garantindo operações de perfuração ininterruptas.
7.Trepanação
Trepanação é uma técnica de perfuração usada para remover uma seção circular de material do centro de uma peça, deixando um furo ou núcleo para trás. Este processo é comumente usado em indústrias como aeroespacial, automotiva e de petróleo e gás para aplicações que exigem furos de grande diâmetro ou usinagem precisa de componentes cilíndricos.
8.Resfriamento e passagem de fluidos
As máquinas de perfuração são usadas para criar furos para canais de resfriamento, passagens de fluidos e outros recursos internos em componentes como blocos de motores, moldes e matrizes. Esses recursos ajudam a regular a temperatura, melhorar a eficiência e otimizar o desempenho em diversas aplicações.
Falhas na usinagem de perfuração, suas causas e soluções
Vamos nos aprofundar em cada uma das falhas, suas causas e as soluções correspondentes na usinagem de furação com mais detalhes:
1. Quebra da broca:
- causa: A força de corte excessiva é a principal razão para a quebra da broca. Isto pode resultar de parâmetros de corte incorretos, como velocidade de corte e taxa de avanço. Além disso, brocas de baixa qualidade ou defeituosas também podem causar quebras.
- Alternativa: Operadores CNC deve ajustar cuidadosamente os parâmetros de corte dentro dos limites recomendados para o material específico e tamanho da broca para reduzir a força de corte. É crucial escolher brocas de alta qualidade feitas com materiais apropriados para a aplicação. A manutenção e inspeção regulares da furadeira ou do centro de usinagem podem ajudar a identificar e resolver possíveis problemas que contribuem para quebras, como desalinhamento ou componentes desgastados.
2. Rugosidade da superfície da peça:
- causa: Problemas de rugosidade superficial podem surgir devido a parâmetros de corte incorretos, levando à remoção inadequada de cavacos e ao mau acabamento superficial. Brocas gastas ou cegas, bem como má fixação da peça, causando vibração e movimento durante a perfuração, também podem contribuir para superfícies ásperas.
- Alternativa: Os operadores CNC devem ajustar cuidadosamente os parâmetros de corte para otimizar o acabamento superficial, garantindo que sejam adequados ao material e à qualidade de acabamento desejada. A substituição regular de brocas desgastadas ou cegas por brocas afiadas pode melhorar significativamente o acabamento superficial. A fixação adequada da peça de trabalho é essencial para minimizar a vibração e o movimento, melhorando assim a qualidade da superfície.
3. Desvio do furo perfurado:
- causa: O desvio do furo pode ocorrer devido ao alinhamento incorreto da broca, desalinhamento da peça de trabalho ou instabilidade da furadeira. O mau alinhamento e a instabilidade podem levar à perfuração descentralizada e ao desvio da localização pretendida do furo.
- Alternativa: Os operadores CNC devem usar ferramentas de alinhamento ou gabaritos para garantir o alinhamento adequado da broca com a peça de trabalho. O alinhamento adequado da peça de trabalho na mesa da furadeira é crucial para evitar desalinhamentos e desvios. A manutenção e inspeção regulares da furadeira podem ajudar a identificar e resolver problemas de estabilidade que contribuem para o desvio do furo.
4. Entupimento de chips:
- causa: O escoamento inadequado dos cavacos, a aplicação inadequada do fluido de corte ou o uso de uma broca cega podem causar entupimento dos cavacos. O escoamento insuficiente de cavacos resulta no acúmulo de cavacos nos canais da broca, causando entupimento e baixo desempenho de corte.
- Alternativa: Os operadores CNC devem empregar técnicas de furação adequadas, como furação profunda, para melhorar o escoamento de cavacos e evitar entupimentos. A aplicação adequada de fluido de corte é essencial para lubrificar e resfriar a zona de corte, reduzindo o atrito e a adesão dos cavacos. A substituição regular de brocas cegas por brocas afiadas pode ajudar a evitar o entupimento de cavacos e manter o desempenho de corte.
5. Danos na superfície da peça:
- causa: Danos na superfície podem resultar de geração excessiva de calor, geometria inadequada da ferramenta ou aplicação insuficiente de fluido de corte. O calor excessivo pode causar queimaduras ou deformações na superfície, enquanto a geometria inadequada da ferramenta pode causar marcas ou arranhões na ferramenta.
- Alternativa: Os operadores CNC devem otimizar os parâmetros de corte para minimizar a geração de calor e garantir a geometria adequada da ferramenta para a aplicação. A aplicação adequada de fluido de corte ajuda a dissipar o calor e reduzir o atrito, evitando danos à superfície. O monitoramento e o controle do processo de usinagem podem ajudar a identificar e resolver possíveis problemas prontamente, minimizando assim os danos superficiais.
Precauções durante a usinagem de furos profundos
Aqui estão os pontos principais a serem considerados ao realizar usinagem de furação profunda:
1. Selecione ferramentas e cortadores adequados
A escolha de brocas e fresas adequadas ao material e à tarefa de perfuração profunda é crucial. Certifique-se de que as ferramentas tenham dureza e resistência ao desgaste suficientes para manter um desempenho estável durante longos períodos de usinagem de furos profundos.
2.Controle dos parâmetros de corte
Ajuste os parâmetros de corte, como velocidade de corte, avanço e profundidade de corte, para garantir forças de corte adequadas e geração de calor durante a perfuração profunda. Velocidade de corte ou taxa de avanço excessivas podem causar superaquecimento ou desgaste da ferramenta, enquanto velocidades muito baixas podem resultar em usinagem ineficiente.
A pressão e a vazão do fluido de corte estão intimamente relacionadas ao diâmetro do furo e ao método de usinagem, conforme mostrado na tabela abaixo:
| Diâmetro do furo (mm) | Taxa de fluxo de fluido de corte (L/min) | Pressão do fluido de corte (MPa) |
|---|---|---|
| 6-10 | 5-10 | 0.5-1.0 |
| 10-20 | 10-15 | 1.0-1.5 |
| 20-30 | 15-20 | 1.5-2.0 |
| 30-40 | 20-25 | 2.0-2.5 |
| 40-50 | 25-30 | 2.5-3.0 |
3. Evacuação eficaz de chips
A remoção eficaz de cavacos é essencial durante a furação profunda. O fluido de corte e as técnicas de corte adequadas, como a perfuração profunda, podem ajudar a limpar os cavacos e evitar que obstruam o furo ou afetem negativamente a qualidade da superfície.
4. Fixação estável da peça
Certifique-se de que a peça de trabalho esteja fixada com segurança durante a usinagem para evitar vibração e deslocamento. A fixação estável da peça garante precisão no posicionamento do furo e qualidade de usinagem.
5.Controle de temperatura durante a usinagem
A perfuração profunda gera uma quantidade significativa de calor, que precisa ser controlada por meio de resfriamento e lubrificação adequados. A remoção imediata de calor e cavacos da zona de corte garante estabilidade e durabilidade da peça e das ferramentas.
Conclusão
Seja na indústria aeroespacial, automotiva, médica, de petróleo e gás ou em moldes e matrizes indústria, a furação profunda desempenha um papel crucial na produção de componentes e soluções de ferramentas de alta qualidade. À medida que a tecnologia continua a avançar, as técnicas de furação profunda continuarão a evoluir, permitindo que os fabricantes ultrapassem os limites do que é possível na usinagem.
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Perguntas frequentes
A principal diferença entre usinagem e uma furadeira é que a usinagem se refere a uma ampla gama de processos de fabricação usados para moldar ou formar uma peça, enquanto uma furadeira se concentra especificamente no processo de criação de furos em uma peça usando uma broca rotativa. Em outras palavras, a furação é um subconjunto da usinagem e uma furadeira é uma ferramenta especializada usada para operações de furação.
Existem dois tipos principais de brocas mecânicas: brocas helicoidais e brocas centrais. As brocas helicoidais possuem canais helicoidais e são versáteis para perfurar vários materiais. As brocas centrais, também conhecidas como brocas pontuais, têm ponta pontiaguda e são usadas para criar pontos de partida para outras operações de perfuração.
Uma furadeira mecânica é uma ferramenta usada para criar furos em materiais girando uma aresta de corte contra a peça de trabalho.
Este artigo foi escrito por engenheiros da equipe da BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen é engenheiro e especialista técnico com 20 anos de experiência em prototipagem rápida e fabricação de peças metálicas e plásticas.
