O que é alargamento em usinagem e tipos de ferramentas de alargamento

O alargamento é um dos métodos de usinagem de precisão para furos, empregando uma ferramenta de corte rotacional. Permite aparar furos com precisão nas peças de trabalho, garantindo dimensões internas suaves e precisas. Por exemplo, em produtos plásticos, como tubos e conectores de plástico, o alargamento aumenta a precisão e a conectividade dos furos. Em produtos metálicos como blocos de motores, rolamentos e turbinas, o alargamento é utilizado para usinagem meticulosa para atingir a precisão dimensional e rugosidade superficial necessárias.

Na usinagem de componentes para as indústrias automotiva e aeroespacial, existem inúmeros furos de montagem de precisão. Eles exigem tolerâncias posicionais rigorosas e altos requisitos de rugosidade superficial. Se você está procurando um provedor de serviços de alargamento profissional, BoYi seria sua melhor escolha. Possuímos equipamentos avançados de alargamento e uma equipe técnica proficiente para garantir que cada peça seja submetida a alargamento meticuloso, atendendo às suas expectativas de precisão dimensional e qualidade superficial.

Neste guia, BoYi se aprofundará na definição de alargamento, seus princípios de funcionamento, aplicações, vários tipos de alargadores e como utilizá-los para obter uma precisão incomparável.

O que é alargamento?

O alargamento é um processo focado no refinamento de furos existentes (normalmente realizado após perfuração ou mandrilamento) para usinar com precisão a superfície interna do furo. Envolve o uso de uma ferramenta de corte chamada “escareador” para raspar levemente as paredes internas do furo, ampliando com precisão a abertura existente e melhorando a suavidade da superfície das paredes do furo. Esta ferramenta foi projetada especificamente para usinagem de precisão, com baixa taxa de remoção de material que refina ainda mais a qualidade da superfície interna do furo, atendendo aos requisitos de alta precisão das peças.

No entanto, nos estágios iniciais da perfuração de peças, a maioria dos fabricantes tende a usar brocas para corte rápido. As brocas, com sua eficiente capacidade de remoção de material, podem criar rapidamente furos iniciais nas peças. No entanto, é importante notar que as brocas têm como objetivo principal remover rapidamente grandes quantidades de material, em vez de obter diâmetros de furo de alta precisão. Portanto, para peças que necessitam de usinagem de alta precisão, optar pelo processo de alargamento é a escolha certa. Além disso, se você deseja obter uma compreensão mais profunda das diferenças entre furação, mandrilamento e alargamento, é recomendável que você leia os artigos a seguir em profundidade para obter uma compreensão mais abrangente das características e vantagens desses processos de usinagem, para que que você possa escolher o processo mais adequado para atender às suas necessidades de fabricação de peças.

Perfuração vs. Mandrilamento vs. Alargamento: seu processo e diferença de aplicação

Como alargar um buraco: seus princípios de processo

O alargamento é um método de usinagem de precisão crítica que exige etapas e considerações operacionais precisas para garantir resultados de usinagem ideais. Abaixo está um guia detalhado para operações de alargamento:

- Selecione uma peça típica de acordo com os requisitos de usinagem. Por exemplo, a liga de alumínio, com dureza moderada, é adequada para operações de alargamento. Escolha um alargador com diâmetro de 8 mm.

- Use uma broca de localização de 7.8 mm de diâmetro para pré-perfuração. O design cônico da broca de localização ajuda a garantir estabilidade durante o alargamento. A profundidade do furo pré-perfurado é de 20mm, proporcionando uma boa condição inicial para operações subsequentes de alargamento.

- Insira o alargador no furo pré-perfurado, mantendo a posição vertical e horizontal da ferramenta. Gire suavemente a alça para alimentar lentamente o alargador na peça de trabalho. Durante o processo de corte, observe o escoamento dos cavacos e use uma pistola de ar, se necessário, para evitar que o acúmulo de cavacos afete o corte.

- Defina os parâmetros de corte apropriados com base no material da peça e nas características do alargador. Controle a velocidade de corte em 150 rpm e a taxa de avanço em 0.1 mm/rot. Geralmente, para materiais mais duros, reduza a velocidade de corte e a taxa de avanço; para materiais mais macios, aumente a velocidade de corte e a taxa de avanço de forma adequada.

- Assim que a aresta de corte entrar totalmente na peça de trabalho, continue girando a alça suavemente para guiar a ferramenta através da peça de trabalho até que a aresta de corte do alargador entre em contato com a superfície da peça de trabalho. Em seguida, retire o alargador girando-o no sentido anti-horário.

- Após o alargamento, realize uma inspeção e medição abrangentes dos furos usinados. Use uma escova para limpar o fundo e as paredes do buraco, rebarbar. Utilize ferramentas de medição de alta precisão para medir o diâmetro, a profundidade e acabamento de superfície dos buracos. O erro de diâmetro do furo deve estar dentro de ± 0.01 mm e o acabamento da superfície deve atender ao requisito de Ra0.8.

Durante o processo de alargamento, também é importante considerar os seguintes pontos:

1. Durante o processo de alargamento, também é importante observar o seguinte:
2. Faça uso razoável do fluido de corte, selecionando o fluido de corte apropriado com base no material da peça e na condição do alargador.
3. Ajuste a coaxialidade entre o fuso e a luva do contraponto dentro de 0.02 para garantir a estabilidade do corte.
4. Preste atenção ao mudar a posição onde o alargador para a cada vez para eliminar as marcas causadas pela parada repetida do alargador no mesmo lugar.
5. Durante o alargamento, o alargador não deve ser invertido para evitar que fique preso entre a parede do furo e a aresta de corte, o que pode causar arranhões na parede do furo ou fratura da aresta de corte.

Diferentes tipos de ferramentas de alargamento

Existem vários tipos de alargadores, cada um cuidadosamente elaborado para finalidades específicas. Na usinagem mecânica, vários tipos de ferramentas de alargamento são comumente usados, cada um com características e aplicações exclusivas. Abaixo, detalharei vários tipos comuns de ferramentas de alargamento, juntamente com suas finalidades específicas e métodos de uso.

1. Alargadores manuais

Um alargador manual é uma ferramenta de corte retificada com precisão projetada para operação manual, usada para ampliar manualmente furos pré-perfurados para diâmetros precisos. Esses tipos de alargadores normalmente apresentam designs de canais retos ou levemente torcidos, com a parte da ponta tendo um leve ângulo e entrada cônica. Este design permite que o alargador entre facilmente em ângulos precisos durante a operação manual, especialmente em situações onde não há travamento ou fixação da máquina, embora não seja adequado para máquinas CNC.

Os alargadores manuais são feitos de materiais endurecidos e quebradiços, portanto é necessário cuidado extra durante o uso para garantir o alinhamento rigoroso entre o alargador e o eixo do furo para evitar quebras. Ao alargar manualmente, Operadores CNC deve garantir que apenas uma pequena quantidade de material seja removida de cada vez, mantendo o alinhamento preciso entre o alargador e o eixo do furo para evitar danos à ferramenta ou redução da precisão da usinagem devido à operação inadequada.

Embora os alargadores manuais tenham um bom desempenho em operações de corte leve, sua precisão pode não ser comparável aos alargadores mecânicos devido à influência de fatores de operação manual. Portanto, em aplicações que exigem controle rigoroso de tolerância, os alargadores manuais podem não ser a melhor escolha.

2. Alargadores Shell

Os alargadores de casca são ferramentas de corte que aumentam seu diâmetro girando um parafuso, fazendo com que as arestas de corte se movam radialmente para fora. Este design não apenas permite que a ferramenta se autocompense o desgaste, mas também permite um controle preciso sobre diferentes diâmetros de furo. Os alargadores de casca só podem remover quantidades relativamente pequenas de material durante o processo de corte e podem não ser tão duráveis ​​quanto algumas outras ferramentas mais robustas.

Os alargadores de casca são usados ​​principalmente para usinar furos maiores, normalmente com diâmetros de 19 mm e superiores. Eles podem apresentar qualquer tipo de canal padrão, incluindo canais retos, torcidos e espirais. Diferentes tipos de canais são adequados para diferentes necessidades de usinagem. Ao usar alargadores de casca, é importante manter a estabilidade e a precisão da ferramenta para evitar desgaste excessivo ou danos.

3. Alargadores flutuantes

Um alargador flutuante é um tipo especial de ferramenta de corte normalmente montada em um suporte de alargador flutuante, que transporta a pinça ou mandril através de um sistema de rolamento independente. Este design permite a correção do desalinhamento entre o eixo da ferramenta perfurada e fresada, garantindo a precisão da usinagem. Possui duas arestas de corte substituíveis e ajustáveis, fixadas em uma ranhura no alargador, permitindo que a flutuação radial se adapte a diferentes requisitos de usinagem.

As vantagens de um alargador flutuante residem em seu design de fixação simples, fácil fabricação e baixo custo. Ele oferece usinagem de alta qualidade, com precisão de furo fresado atingindo IT6~IT8 e rugosidade superficial normalmente variando de Ra0.8~Ra1.6 ou até menor, atendendo aos requisitos de usinagem de alta precisão. É particularmente adequado para uso em mandriladoras, Serviços de usinagem CNCou centros de torneamento-fresamento para aplicações que exigem alargamento de alta precisão.

4. Alargadores de metal duro

Os alargadores de metal duro são ferramentas de corte feitas de material de metal duro, conhecidos por sua alta dureza e resistência ao desgaste, tornando-os adequados para usinar materiais de alta dureza e alta resistência, como aço inoxidável, ligas de titânio, etc. alargadores e alargadores de canal espiral, usados ​​para alargar furos que foram perfurados (ou expandidos) em peças de trabalho para melhorar a precisão da usinagem e reduzir a rugosidade da superfície.

As vantagens dos alargadores de metal duro estão em suas arestas de corte afiadas e lisas, resultando em paredes de furo lisas com acabamento superficial de até Ra0.25. Eles oferecem corte rápido e suave, excelente evacuação de cavacos, boa resistência ao choque da máquina e podem manter tolerâncias de precisão de furo de até 1μ. Na produção em lote, eles podem ser usados ​​em máquinas-ferramentas para escarear furos em materiais comuns e difíceis de usinar. Eles também são adequados para alargamento CNC para rebarbação e controle dos níveis de tolerância do furo.

No entanto, os alargadores de metal duro são extremamente frágeis, por isso devem ser manuseados e usados ​​com extremo cuidado para evitar fraturas e quebras. Além disso, selecionar e utilizar fluido de corte é crucial para obter os melhores resultados de usinagem. Por exemplo, na usinagem de peças de aço, uma emulsão com concentração de 10% a 15% ou óleo sulfurado é normalmente usada como fluido de corte, enquanto a usinagem de peças fundidas requer o uso de petróleo com boas propriedades umectantes e baixa viscosidade. Além disso, o fluido de corte deve ser fornecido contínua e adequadamente para evitar que as arestas de corte do alargador de metal duro se quebrem.

Vantagens e desvantagens do alargamento

As vantagens do alargamento refletem-se principalmente nos seguintes aspectos:

1. Alta eficiência de usinagem: O alargamento normalmente oferece maior eficiência em comparação ao mandrilamento. As ferramentas de alargamento podem cortar simultaneamente duas ou mais superfícies, reduzindo significativamente o tempo de processamento e melhorando a eficiência da produção.
2. Alta precisão de usinagem: Durante o alargamento, a ferramenta se estende para dentro do furo em um determinado ângulo em relação à parede do furo, permitindo usinagem de alta precisão e produzindo acabamentos de furo de alta qualidade.
3. Ampla aplicabilidade: O alargamento é adequado para diversas ocasiões de conexão, como automotivo, pontes e equipamentos mecânicos, atendendo a uma variedade de diferentes necessidades de usinagem.
4. Economia de materiais: Os furos escareados para conexões aparafusadas não requerem materiais especiais. Parafusos e porcas convencionais podem ser usados ​​para conexões, economizando custos de material.

No entanto, o alargamento também tem algumas desvantagens:

1. Desgaste ao processar pequenos furos: Os alargadores estão sujeitos a desgaste ao processar furos pequenos, exigindo substituição ou recondicionamento frequente, o que aumenta os custos de produção e a dificuldade de manutenção.
2. Vida útil da ferramenta: A vida útil dos alargadores pode ser afetada por vários fatores, como material, seleção do fluido de corte e uso do corte. O uso e a manutenção inadequados podem causar danos prematuros à ferramenta.

Aplicações e considerações de alargamento

Para garantir a qualidade e a eficiência das operações de alargamento, é essencial ter um conhecimento profundo de sua aplicação e considerações.

A quantidade de tolerância no alargamento afeta a carga de corte do alargador, o acabamento superficial e a tolerância dimensional. Portanto, durante os processos de alargamento de desbaste e alargamento de acabamento, a tolerância de alargamento de desbaste deve ser controlada entre 0.35 mm e 0.15 mm, enquanto a tolerância de alargamento de acabamento deve ser controlada entre 0.15 mm e 0.05 mm. Isto garante a remoção de marcas de ferramentas de processos anteriores, mantendo o desempenho de corte do alargador e a qualidade da superfície usinada.

Além disso, para evitar o acúmulo de cavacos durante o alargamento, normalmente são utilizadas velocidades de corte mais baixas. Por exemplo, quando alargadores de aço rápido são usados ​​para usinagem aço e ferro fundido, a velocidade de corte deve ser inferior a 8 m/min, com uma taxa de avanço geralmente variando de 0.3 mm/r a 1 mm/r. À medida que o diâmetro do furo aumenta, o valor da taxa de avanço também aumenta.

Em termos de requisitos de precisão, as operações de alargamento normalmente podem atingir alta precisão dimensional e requisitos de rugosidade superficial. Através do planejamento adequado do processo e do controle operacional, a precisão dimensional dos níveis IT9 a IT7 e a rugosidade superficial de Ra3.2 a 0.8 podem ser alcançadas.

Durante o processo de usinagem, deve-se prestar atenção à seleção de tolerâncias, controle da velocidade de corte e taxa de avanço, uso de fluido de corte e garantia da precisão da usinagem. Através de operação e controle adequados, é possível obter usinagem de furos eficiente e de alta qualidade.

Fenômenos adversos que ocorrem durante o processo de fresagem

Vários problemas surgem frequentemente no processo de alargamento. A seguir, apresentaremos como resolver esses problemas.

1. Diâmetro do furo aumenta

provoca:

1. A dimensão do diâmetro externo projetado do alargador é muito grande ou a borda do alargador apresenta rebarbas.
2. O ângulo de inclinação principal do alargador é muito grande ou o alargador está torto.
3. O acúmulo de cavacos adere à borda do alargador.
4. O desvio da borda do alargador excede a tolerância durante a retificação.
5. Resíduos de óleo na superfície ou danos na haste cônica durante a instalação do alargador.
6. O desvio da cauda plana da haste cônica interfere após ser inserida no orifício cônico do fuso.
7. Fuso dobrado ou rolamentos do fuso soltos/danificados.
8. Força irregular aplicada por ambas as mãos durante o alargamento manual, fazendo com que o alargador balance.

Soluções:

1. Reduza adequadamente o diâmetro externo do alargador, diminua a velocidade de corte, ajuste a taxa de avanço ou reduza a margem de usinagem de acordo com a situação específica. Reduza o ângulo de inclinação principal de forma adequada, endireite ou descarte alargadores tortos que sejam inutilizáveis.
2. Lixe cuidadosamente a borda do alargador com uma pedra de óleo até obter um estado qualificado e controle o desvio durante o lixamento dentro da faixa permitida.
3. Antes de instalar o alargador, certifique-se de que tanto a haste cônica do alargador quanto o furo cônico do eixo estejam livres de resíduos de óleo e faça o polimento de quaisquer áreas danificadas na superfície cônica.
4. Moa a cauda plana do alargador, ajuste ou substitua os rolamentos do fuso para garantir a precisão do fuso da máquina.
5. Reajuste o porta-macho flutuante e ajuste a concentricidade para garantir estabilidade durante o processo de alargamento.

2.Diâmetro do furo diminui

provoca:

1. O tamanho do diâmetro externo projetado do alargador é muito pequeno, a velocidade de corte é muito baixa, a taxa de avanço é muito alta, o ângulo de inclinação principal do alargador é muito pequeno, seleção inadequada do fluido de corte, desgaste parcial do alargador durante a retificação, causando elasticidade recuperação e resultando na redução do diâmetro do furo.
2. Ao alargar peças de aço, a tolerância excessiva ou o alargador cego podem resultar em recuperação elástica, fazendo com que o diâmetro do furo encolha, não seja circularidade interna do furo e não cumpra o diâmetro do furo.

Alternativa:

1. Substitua o alargador por um diâmetro externo diferente, aumente adequadamente a velocidade de corte, reduza a taxa de avanço, aumente o ângulo de inclinação principal e escolha um fluido de corte lubrificante com bom desempenho.
2. Troque regularmente os alargadores e retifique adequadamente a parte cortante do alargador. Ao projetar o tamanho do alargador, considere os fatores acima ou determine os valores com base nas condições reais. Realize cortes experimentais com tolerâncias apropriadas para afiar o alargador.

3. O furo interno fresado não é circular

provoca:

1. O alargador é muito longo ou não tem rigidez.
2. Parâmetros de projeto inadequados do alargador.
3. Má qualidade da superfície da peça de trabalho. Defeitos como entalhes, furos cruzados, furos de areia ou furos de ar existem na superfície interna do furo.
4. Precisão insuficiente da máquina-ferramenta ou fixação inadequada. Rolamentos soltos do fuso ou ausência de buchas-guia, ou folga excessiva entre as buchas-guia e os alargadores podem causar instabilidade durante o alargamento.

Soluções:

1. Para alargadores sem rigidez, considere usar um design com passo desigual para aumentar a estabilidade durante o corte. Além disso, métodos de conexão rígidos devem ser usados ​​ao instalar o alargador para garantir que ele não vibre durante o corte.
2. Escolha alargadores qualificados para garantir que parâmetros como ângulo de inclinação principal, largura da faixa de borda e margem de furo de alargamento atendam aos requisitos de usinagem. Além disso, controle a tolerância posicional do furo de pré-processamento para reduzir erros durante o alargamento.
3. Ajuste a precisão da máquina-ferramenta e os métodos de fixação. Para rolamentos de fuso soltos, os ajustes e apertos devem ser feitos imediatamente. Durante o alargamento, devem ser utilizadas buchas-guia e garantir que a folga entre elas e o alargador seja apropriada. Para peças de paredes finas, métodos de fixação apropriados devem ser usados ​​para evitar deformações causadas por fixação excessiva.

4. A haste do alargador quebra

provoca:

1. Tolerância de alargamento excessiva, alocação inadequada de alargamento de desbaste e acabamento durante o alargamento cônico e seleção inadequada de quantidades de corte.
2. Obstrução do espaço dos cavacos devido à pequena folga entre os dentes do alargador.

Soluções:

1. Modifique o tamanho do diâmetro do furo pré-perfurado.
2. Ajustar a atribuição de licenças e selecionar montantes de corte apropriados.
3. Reduza o número de dentes do alargador para aumentar o espaço para cavacos ou retifique um dente entre os dentes.

5. Alto valor de rugosidade superficial do furo interno

provoca:

1. A velocidade de corte excessiva aumenta a força de corte, exacerbando o atrito entre a ferramenta e a peça, aumentando assim a rugosidade da superfície.
2. A permissão de alargamento excessiva ou insuficiente pode aumentar rigidez da superfície. A tolerância excessiva leva a alta força de corte e vibração, enquanto a tolerância insuficiente pode deixar traços ásperos na superfície.
3. Largura excessiva da aresta de corte, má remoção de cavacos, desgaste excessivo ou danos à ferramenta podem levar à diminuição da eficiência de corte e ao aumento da rugosidade da superfície.
4. Certos materiais podem não ser adequados para alargadores com ângulos de inclinação zero ou negativos, resultando em grumos de cavacos durante o corte e aumento da rugosidade da superfície.

Soluções:

1. Reduza a velocidade de corte para diminuir a força de corte e o atrito. Escolha o fluido de corte apropriado com base no material para melhorar o ambiente de corte. Reduza adequadamente o ângulo de incidência principal para melhorar a estabilidade do corte.
2. Defina a margem de alargamento adequadamente para garantir a estabilidade durante o alargamento. Melhore a precisão e a qualidade da posição do furo pré-perfurado para reduzir dificuldades no alargamento subsequente. Para tolerância insuficiente, considere aumentá-la ou usar métodos de usinagem alternativos para melhorar a qualidade da superfície.
3. Lixe a largura da aresta de corte para reduzir a força de corte. Dependendo da situação, reduza o número de dentes do alargador ou aumente o espaço das ranhuras dos cavacos para melhorar a remoção dos cavacos. Use alargadores com ângulos de inclinação para uma remoção de cavacos mais suave. Substitua regularmente os alargadores muito desgastados para garantir a eficiência do corte. Tome medidas de proteção durante a afiação, uso e transporte para evitar danos à ferramenta.
4. Escolha materiais de ferramentas e ângulos adequados para materiais específicos. Use pedras finas de óleo para remover pedaços de lascas das ferramentas. Para materiais não adequados para alargadores com ângulo de inclinação zero ou negativo, use alargadores com ângulos de inclinação de 5° a 10° para usinagem.

Quando usar Perfuração, Mandrilamento e Alargamento?

O alargamento é comumente usado para furos com diâmetros de até 100 mm. Ao alargar em um centro de usinagem, o processo típico é perfurar (ou mandrilar) o furo seguido de alargamento. Para furos com diâmetro inferior a 12mm, o processo é ajustado devido à rigidez um pouco menor da ferramenta de alargamento. O processo para furos menores normalmente envolve localização, perfuração (ou mandrilamento) e depois alargamento para garantir a retilineidade e concentricidade do furo.

Resumo

Em resumo, o alargamento é um processo de usinagem crucial e um método de conexão de objetos, amplamente aplicado em vários campos. Este artigo forneceu uma visão geral detalhada do que é alargamento, seu princípio de funcionamento, aplicações, vantagens e desvantagens, tipos de alargadores e quando usar o alargamento. Se precisar de mais informações ou serviços relacionados ao alargamento, entre em contato com a equipe de especialistas da Boryi. Priorizamos a comunicação e a colaboração com nossos clientes, nos esforçando para entender completamente suas necessidades e requisitos para garantir a entrega de uma experiência de serviço da mais alta qualidade. Clique aqui para entrar em contato conosco.

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