Brochas y Brochado

DISEÑO Y CALCULO DE HERRAMIENTAS PARA BROCHAR

PARTE 1. DESPRENDIMIENTO DE CIRUTA MEDIANTEPROCESO DE BROCHADO.

Por: Ing. Mariano Antonio Benavides C.Jefe SENA – C.D.T ASTIN

INTRODUCCIÓN

El brochado es una operación de maquinado de alto rendimiento yprecisión, utilizando herramientas de muchos filos que trabajan conmovimientos rectilíneos de corte (Ver fig. No.1)

Los dientes de la herramienta tienen un incremento "h" de diente endiente, aumentándose en esta forma la profundidad de cortegradualmente hasta los últimos dientes que son los encargados dedar la medida final y calibración de la pieza obtenida. (Ver figura No.5)

Las máquinas brochadoras pueden ser horizontales o verticales. Sibien las herramientas son muy costosas, se justifica el proceso parala fabricación de grandes series o piezas iguales de construccióndifícil y alta precisión.

Ventajas del brochado respecto a otros procesos como mortajado,cepillado ó fresado.

a. Las piezas se obtienen en una o dos pasadas y en pocos segundos, lográndose un gran ahorro de tiempo.b. Gran precisión de las piezas fabricadas.c. Buen acabado superficial sin necesidad de otro proceso posterior.d. No requiere de mano de obra altamente calificada para la manipulación del equipo, solo requiere calificación en montaje yalineación de los dispositivos.

PROCESO DE BROCHADO

DISEÑO Y CALCULO DE LAS BROCHAS

1. CONSIDERACIONES PELIMINARES

Para el diseño y cálculo de una brocha se debe tener en cuentalos siguientes aspectos:

1.1 Conocimiento y dimensionamiento de la pieza o perfil a fabricar.1.2 Dimensiones iniciales o de partida, por ejemplo agujeros premaquinados.1.3 La cantidad de material a remover.1.4 La longitud de brochado “L”1.5 El incremento o espesor de viruta por diente “h”1.6 Consideraciones para calcular el paso “t”1.7 EL perfil del diente1.8 El número efectivo de dientes en corte1.9 La fuerza y potencia de corte y número total de dientes.1.10 Verificación de dimensiones para determinar el número de brochas necesarias según: a. Cantidad de viruta a remover b. Fuerza de corte y potencia c. Longitud de la brocha y capacidad de montaje de la máquina.1.11 Cálculo de la brocha a resistencia.1.12 EL sistema de sujeción.1.13 Ejecución del anteproyecto y dibujo técnico.

2. CALCULO Y DETERMINACIÓN DE LOS PARAMETROS

2.2 Determinación del incremento por diente “h”(espesor de viruta).

EL incremento “h” es dependiente de dos factoresprincipalmente: La resistencia del material a trabajar y el tamañoo diámetro de la herramienta (ver figura No.8). Cuanto másresistente sea el material a mecanizar, tanto menor será elincremento; este en cambio será tanto mayor cuanto más grandesea el tamaño o diámetro de la herramienta.

Se trata de un parámetro eminentemente práctico, que se debeseleccionar con su valor máximo por efectos de rendimiento,pero teniendo en cuenta las limitantes de resistencia delmaterial, puesto que es el factor mas influyente.

Existen valores prácticos para el cálculo:

-::Articulo No.4 - Pag1::. http://biblioteca.sena.edu.co/exlibris/aleph/u21_1/alephe/www_f_spa/ic...

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El valor mínimo se elige para materiales de alta resistencia, comopor ejemplo aceros aleados con una resistencia de 90 kgf/ enadelante. Valores intermedios entre 0.03 y 0.3 sirven para acerosde mediana resistencia entre 40 y 80 kgf/ y valores cercanos

Para materiales blandos como aleaciones de aluminio o broncemaleable.

Con el objeto de orientar al diseñador en la selección del factor “h",se presenta a continuación la tabla 2.

*Según: Reichard.-- Fertigungstechnik.--Handwerk und Technik Verlag.Dubbel.--Taschenbuch fuer den Maschinenbau.-- 13ed.--Berlin: Springer VerLag, 1974.

GEOMETRÍA Y PARAMETROSDE CORTE DE LAS BROCHAS

TABLA No. 2

Valor de “h” según el material a trabajar [mm]

* EL valor minino se usa para piezas de precisión con buenacabado superficial y para longitudes a brochar relativamentepequeñas.

Se puede usar también el diagrama de la figura 8 para brochascilíndricas rectangulares, hexagonales etc. **

2.2 Determinación del paso “t”

Por paso se entiende la distancia entre dientes consecutivosmedidos en el mismo punto (Ver figuras No. 6, 7 y 9).


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La determinación del paso "t" se debe hacer bajo las siguientesconsideraciones técnicas: El volumen de acomodación de la viruta oespacio entre diente y diente, donde se aloja la viruta en la etapadel corte (ver figura 9), es un factor importante. Viene determinadopor el tipo de material a trabajar y el tipo de viruta obtenida, o seaque depende indirectamente de la magnitud.

** Según: Mario Rossi.-- Máquinas herramientas modernas.-- Editorial Hoepli, 1971.

Del factor de recalcado, experimentalmente se determinamediante un factor que relaciona el volumen desprendido de viruta yel volumen necesario de acomodación de la viruta (ver sección 4.9).Este factor se denomina factor de volumen X. A partir de lassiguientes relaciones:

En 2.3 se asume que el área correspondiente al volumen “Va” sea

aproximadamente algo aproximado a la mitad del rectánguloformado por T.C que sería menos que el área de un triángulo delados t y c, (fig 10).

Vv= volumen de viruta a cortar u obtenido (ver figura 3.3sección 3.1) * en mm3Va = volumen de acomodación de la viruta (ver figura 9) en = longitud de brochado en mmb = ancho de la viruta (ver figura 6) en mmh = incremento o espesor de la viruta en mmt = Paso mmx = Factor de volumenC = Profundidad del diente

* Teoría del desprendimiento de viruta.

El factor de volumen X se ha tomado experimentalmente entrelos valores de 3 a 10 o sea 3 * discriminado así:

a. Usando materiales de viruta sin geometría definida conofundición gris bronce y algunos.

Latones, X = 3 - 4 para herramientas de desbaste y X = 5 - 6 para el acabado.

b. Para materiales de viruta continua como aceros ductiles, aceros de mediana y alta aleación, aluminio, cobre,etc. se puede asumir X = 6 - 7 para herramientas de desbaste y X=8 – 10 para herramientas de acabado.

Teniendo estos parámetros definidos, se puede obtener unaecuación para calcular el paso "t" de la siguiente manera,partiendo de la relación:

Luego como en las figuras No. 6 y 10.

Se asume la profundidad del diente C=0.4 t; se tiene así:

se tiene finalmente que

Puesto que la relación profundidad paso del diente determina elvolumen de acomodación “Va”, se debe definir con anticipaciónel perfil del diente en función de su robustez, delicadeza deltrabajo, herramientas disponibles para construcción y afiladodel perfil y de acuerdo con el tipo de viruta a obtener.


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* Karl Theodor Preger.-- Zerspantechnik.—Vieweg Verlag.

En brochas largas es recomendable variar el paso a lo largo desu longitud para evitar vibraciones y conseguir un mejoracabado superficial.

2.3 Determinación del número efectivo de dientes encorte y el número total de dientes de la brocha espectivamente (figuras 4 y 9)

El número de dientes efectivos en corte se determina porla longitud de la pieza a brochar ver figura 9 y el paso "t",teniendo en cuenta que debe existir un mínimo de dos (2)dientes en acción de corte, es decir 2 dientes. Se puedeanalizar esta recomendación, sabiendo que la longitud abrochar se puede escribir como luego se utilizala siguiente relación práctica:

Para piezas muy delgadas es conveniente y productivo montarvarias piezas a fin de lograr una longitud de brochado estimable, cumpliendo con las condiciones arriba expuestas.

El número total de dientes prácticamente está determinadopor La longitud cortante de la brocha (ver figura 4) y se obtienesencillamente por la relación entre la dimensión o diámetro finaly 12 dimensión mínima o diámetro inicial de la brocha.

Por efectos de la recuperación elástica del material a brochar yen virtud de la calidad, es conveniente añadir entre 4 y 5dientes más en su medida final y con la misma dimensión delúltimo diente para conseguir un calibrado final más exacto.

Luego se tendrá un número total dientes efectivos

2.4 Determinación de la longitud de la brocha

Como lo muestra la figura 4, la herramienta se compone de trespartes:

a. Parte dentada o cortanteb. Mango de sujeciónc. Guía

Mango y guía se determinan en función de los dispositivos quetenga la máquina para el montaje (ver tabla 3)

La longitud de la parte dentada “L1” se calcula mediante el númerode dientes efectivos y el paso:

Llamando longitud del mango y la longitud de la guía ,se obtiene con “L” la longitud total de la herramienta:

Para ampliar da clic sobre la imagen


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