usinagem

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V CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO
14 a 17 de abril de 2009 - Belo Horizonte - Minas Gerais - Brasil

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DESCRIÇÃO DA GEOMETRIA DE BROCAS HELICOIDAIS A
PARTIR DE MODELOS MATEMÁTICOS COMBINADOS A
MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRIDIMENSIONAL
Angelo Marcos Gil Boeira, boeira@iwf.mavt.ethz.ch1
Friedrich Kuster, kuster@iwf.mavt.ethz.ch1
Konrad Wegener, wegener@iwf.mavt.ethz.ch1
RicardoKnoblauch, ricardo.knoblauch@iwf.mavt.ethz.ch1
Roger Margot, margot@inspire.ethz.ch1
Rolf Bertrand Schroeter, rolf@emc.ufsc.br2
1
2

Institute of Machine Tools and Manufacturing (IWF), ETH Zentrum, CLA, Tannenstrasse 3, CH-8092 Zürich
Laboratório de Mecânica de Precisão (LMP), UFSC, Caixa Postal-476 EMC, 88010-970 Florianópolis/SC

Resumo: A furação é um processo de usinagem de grandeimportância para a indústria, sendo que a broca helicoidal
é ainda a ferramenta mais utilizada para execução de furos. Este processo de usinagem apresenta limitações em seu
estudo, já que ocorre no interior da peça e o acesso é barrado pela ferramenta, e uma das formas de melhorá-lo é
através da modificação da geometria da broca. A definição geométrica de brocas é, entretanto, extremamentecomplexa, e apresenta grandes dificuldades de representação gráfica. Visando obter progressos neste sentido,
apresenta-se neste trabalho uma metodologia para a descrição dos parâmetros geométricos de brocas helicoidais a
partir de modelos matemáticos combinados a medição tridimensional em microscópio óptico de foco infinito.
Palavras-chave: Geometria de Brocas, Furação, Modelagem.

1. INTRODUÇÃOA furação está incluída no grupo de processos de fabricação por usinagem com gumes de geometria definida, sendo
um dos processos mais utilizados. Junto com o torneamento, é uma das operações mais importantes, envolvendo
aproximadamente 30% de todas as operações de usinagem de metal. É realizada normalmente nos últimos estágios de
fabricação de uma peça e, desta forma, problemas neste processoencarecem a produção devido a refugos (Castillo,
2005; Bork, 1995; Strenkowski et al., 2004).
Além disso, por se tratar de um processo de corte bastante complexo e apresentar inúmeras dificuldades na sua
compreensão (variações geométricas e de velocidade de corte ao longo dos gumes, geração de cavaco dentro de um
volume fechado), a furação ainda é tida como um processo pouco compreendido mesmoapós mais de 200 anos de
estudo ao seu respeito. Até o momento, muitas variações na geometria deste tipo de ferramenta foram propostas,
visando reduzir as forças de usinagem, aumentar a vida da ferramenta, diminuir o tempo de usinagem e melhorar a
qualidade dos furos (Hsieh e Lin, 2002; Bork, 1995).
Segundo (Hsieh e Lin, 2002), pequenas variações na geometria de brocas já podem causar grandeinfluência sobre o
desempenho da mesma. Portanto, um conhecimento detalhado e preciso da geometria da broca é a base para qualquer
predição de esforços durante um processo de furação. Assim, visando auxiliar simulações de forças do processo de
furação, o presente trabalho tem como objetivo descrever a geometria de brocas helicoidas, já que estas são as mais
frequentemente utilizadas, devido àsua aplicação universal.
A geometria das brocas helicoidais é muito complexa para se trabalhar sem um estudo prévio visual. Isso significa
que, como fase inicial da caracterização, é necessário modelar a ferramenta tridimensionalmente em um programa
CAD. A partir deste modelo ficam então evidenciados os pontos que devem ser estudados a fim de se obter os
parâmetros geométricos importantes paracálculos de forças do processo.
Este trabalho, baseado no modelo 3D da ponta da broca feito em um programa CAD, define os planos, seus ângulos
e comprimentos a serem estudados. Com isso, faz-se então a aquisição experimental de tais parâmetros geométricos
através de medições de alguns exemplares de brocas helicoidais e, através de regressões lineares, equações matemáticas
passam a definir a...
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