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BROCHADORAS

Generalidades y Tipos de superficies que generan

Se llama brochado a la operacin que consiste en arrancar lineal y progresivamente la viruta de una

superficie de un cuerpo mediante una sucesin ordenada de filos de corte. La herramienta llamada

brocha, ejecuta un movimiento de traslacin con velocidad de corte relativamente pequea (1 a 7

m/min). Es una herramienta de alto costo, y en algunos casos muy elevado, por lo que este proceso se

emplea solo para altas producciones.

El brochado puede ser interior, si la herramienta opera dentro de un agujero pasante (modificando el

perfil), o exterior, si la herramienta opera sobre una superficie abierta. El brochado se ejecuta en una

mquina de un movimiento rectilneo. La mquina que permite realizar la operacin se llama

brochadora, y puede ser de accionamiento mecnico o hidrulico.

La superficie mecanizada es siempre la inversa al perfil de la brocha y en algunos casos es producida

con el movimiento de (lineal) de la herramienta a travs de la pieza de trabajo, y en otros, es la pieza

que tiene el movimiento. Debido a que hay pocas limitaciones en cuento a la forma del contorno que

pueden tener los dientes, las limitaciones en las formas de las superficies que pueden ser producidas

por brochado son escasas. Pero hay otras limitaciones:

no debe haber obstruccin para el pasaje de la herramienta entera sobre la superficie a ser mecanizada.

la pieza debe ser suficientemente rgida para soportar los esfuerzos de corte.

El acabado superficial puede ser tan bueno como se

desee, con un adecuado diseo de los dientes de

terminacin. El avance en profundidad est dado por

la progresin de un diente a otro, en direccin normal

al movimiento de corte.

En la figura se esquematiza el corte del brochado.

De acuerdo al modo de accin de la herramienta de corte existen dos tipos de brochados de

superficies:

Brochado de superficies interiores: permite, a partir de una abertura previa, el calibrado de

superficies interiore, con la condicin de que la herramienta pueda pasar a travs de la pieza.

Durante la operacin la brocha es rodeada por la pieza y sus dientes atacan en sucesin el agujero de

partida. Las superficies brochadas

interiormente son generatrices

rectilneas paralelas helicoidales.

La herramienta se traslada bajo un

esfuerzo de traccin compresin.

La pieza est inmvil, simplemente

apoyada sobre una cara

perpendicular a la traslacin de la

herramienta. Se pueden ejecutar

agujeros cilndricos o no cilndricos

(cuadrados, rectangulares,

poligonales, etc.).

En la Figura se muestran algunos

ejemplos de superficies de interior.

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Brochado de superficies exteriores: permite la produccin de superficies planas o perfiladas con una

doble condicin: generatrices paralelas al eje de brochado y la pieza que permita el paso de la brocha.

Cuando est operando, la parte

no activa de la brocha

permanece exterior a la pieza.

Se puede aplicar a todas

aquellas piezas que presentan

superficies prismticas sin

obstculos al pasaje de la

herramienta.

En la Figura se muestran

algunos ejemplos de superficies

de exteriores.

Campo de aplicacin El brochado puede ser empleado en un amplio rango de aplicaciones, y ofrece varias ventajas sobre

otros procesos de mecanizado.

Debido que el desbaste y acabado pueden efectuarse en una sola pasada, el proceso es rpido y

eficiente. Adems, como pueden obtenerse estrechas tolerancias y proveer superficies muy lisas, rara

vez se necesitan operaciones subsiguientes. Casi cualquier forma irregular puede ser brochada si est

en el mismo plano que la direccin del desplazamiento de la brocha.

Las limitaciones del brochado provienen de las caractersticas fundamentales del proceso. Con la

excepcin que pueden ser rotadas (cuando los dientes son helicoidales), una brocha siempre se mueve

hacia delante en lnea recta. Consecuentemente todos los elementos de las superficies brochadas deben

ser paralelas al eje de desplazamiento. En las superficies externas es imposible brochar un borde que

es perpendicular a la direccin del movimiento de la brocha. No es prctico, tampoco, cambiar la

direccin del desplazamiento de la herramienta. As, superficies en dos ms planos no pueden ser

brochadas en una simple operacin. Sin embargo dichas operaciones son a menudo mecanizadas por

un brochado mltiple. Cuando se debe remover una gran cantidad de material, generalmente es mejor

usar una operacin de desbaste preliminar usar dos ms pasadas de desbaste de la brocha.

Cuando el tamao juega un papel importante, el tamao de la brocha, ms que el de la pieza, es el que

determina la aplicabilidad del proceso. El brochado de un agujero de 150 mm de dimetro es comn,

mientras que para un agujero de 300 mm ya se necesita una brocha ms robusta y una mquina mucho

ms larga. Para agujeros de dimetros superiores a esta ultima medida, rara vez se utiliza este proceso

por el tamao y el costo de la herramienta.

Las brochas pueden ser tan pequeas como 1.3 mm de dimetro y tan grandes como 380- 500 mm de

dimetro. La brocha de empuje interna est limitada en longitud a 25 veces el dimetro de los dientes

de acabado, y la brocha interna de traccin est limitada a 75 veces el dimetro de los dientes de

acabado.

El tamao de la pieza tiene una pequea influencia (en especial sobre la velocidad de produccin por

hora). El brochado es capaz de proveer y mantener estrechas tolerancias. Esto es inherente al proceso

por varias razones. Si bien el proceso combina cortes de desbaste y acabado en una sola pasada, un

diente solo no cumple ambas funciones. La brocha est compuesta por dientes de desbaste,

intermedios, y de acabado. Cada uno de ellos remueve solamente una cantidad predeterminada de

metal y el contacto en el corte es tan largo como la pasada del mismo sobre la zona de trabajo. Los

dientes de acabado son resguardados por los dientes de desbastado e intermedios y as poder darle una

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mxima vida de produccin. A continuacin se detalla una tabla de los materiales comnmente

brochados y sus tpicos resultados de tolerancia y terminacin.

Tipos de Herramientas La eleccin del tipo de mquina brochadora para cada trabajo que se deba realizar depende de varios

factores. La maquina se seleccionar segn se tenga que realizar un brochado interior o exterior,

tambin depender de la cantidad de piezas que se necesiten fabricar por hora. Todos estos factores

acotan cada vez ms la variedad de maquinas que se puedan utilizar.

Existen varios tipos de maquinas brochadoras que se pueden utilizar, pero que se pueden agrupar en

dos grandes grupos de acuerdo al movimiento de la brocha:

Maquinas Brochadoras Horizontales

Maquinas Brochadoras Verticales

Las mismas a su vez se dividen en maquinas brochadoras para interiores y maquinas brochadoras para

exteriores.

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Brochadoras para interiores

Brochadoras Mecnicas Horizontales para Interiores: En esta clase de mquinas el mandril es

accionado por un casquillo roscado interiormente con rosca trapecial. El casquillo se hace girar por

medio de un par tornillo sin fin rueda helicoidal y por un sistema de ruedas dentadas contenidas en una

caja: estas constituyen el cambio de velocidades. De esta forma pueden obtenerse varias velocidades

de avance (y por tanto de corte) de la brocha, segn la dureza del material y el dimetro del agujero.

Existen mquinas que pueden desarrollar una fuerza de traccin de 6 a 40 toneladas; los

correspondientes mandriles portabrocha tienen una carrera 900 a 1500 mm y una velocidad que puede

variar de 1.5 a 4 m/min.

Estas brochadoras no son muy utilizadas debido a la existencia de las mquinas brochadoras

hidrulicas.

Brochadoras Hidrulicas Horizontales para Interiores

En estas mquinas el avance del mandril

es producido por un cilindro hidrulico.

Este tipo de mquinas puede desarrollar

una capacidad de traccin de 2 a 75

toneladas de fuerza y una carrera de

trabajo de hasta 3050 mm, con

velocidades de corte de hasta 12 m/min.

En la Figura se muestra

esquemticamente una mquina de este

tipo.

Tienen las siguientes ventajas respecto de las mecnicas:

Elasticidad en la fuerza de tiro o arrastre del portabrocha; esto es muy ventajoso, porque si la herramienta se obstruye en el agujero, en lugar de romperse, se para la marcha del mandril.

Simplificacin de los rganos; pues son eliminados los engranajes, tornillo sin fin- rueda helicoidal, etc.

Regulacin de la velocidad axial de la brocha segn una infinita gama de valores (simplemente regulando el caudal del fluido hidrulico).

Regulacin de la fuerza mxima de tiro (regulando la presin).

Brochadoras Hidrulicas Verticales para Interiores

Tienen el mismo objeto que las brochadoras horizontales. Presentan la ventaja de no hacer influir el

peso de la herramienta (brocha) durante el brochado, sin embargo tienen una limitante que es su altura,

debido a la altura de los techos de las fabricas existentes. Las brochadoras verticales para interiores se

dividen en pull up, pull down y push down de acuerdo a su modo de operacin.

Mquinas de Tipo Pull Up (traccin ascendente): En este tipo de mquinas la pieza es colocada

debajo de la mesa de la brochadora y la brocha trabaja por traccin con un movimiento ascendente. Se

utiliza principalmente para el brochado de agujeros cilndricos y agujeros con perfiles irregulares. Este

tipo de mquinas tienen capacidades de 6 a 50 toneladas de fuerza, carreras de hasta 1830 mm y

velocidades de brochado de hasta 9 m/min.

Mquinas de tipo Pull Down (traccin descendente): Este tipo de mquinas es mas sofisticado que el

anterior. Para el brochado la pieza se coloca sobre la mesa de trabajo y la brocha se mueve en forma

descendente pero siendo traccionada desde abajo. Al poder colocar la pieza sobre la mesa de la

brochadora se logran mejores tolerancias debido a que se pueden utilizar accesorios de fijacin y

centrado de las piezas. Este tipo de mquinas est disponible con capacidades de hasta 50 toneladas de

fuerza, de 380 a 2290 mm de carrera y velocidades de hasta 24 m/min.

Bomba de Regulacin

Pieza a Mecanizar

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Mquinas de tipo Push Down (compresin descendente): En este tipo de mquinas la brocha trabaja a

la compresin con un movimiento descendente.

En algunos casos, se pueden encontrar mquinas brochadoras universales que pueden realizar un

brochado interior trabajando a traccin, compresin o brochado exterior slo con el cambio de algunos

accesorios.

Brochadoras para exteriores

Estas mquinas tambin pueden ser construidas con una

disposicin horizontal o vertical. Sirven para realizar un

semiacabado o acabado de perfiles exteriores. Este tipo de

brochado, por requerir un tiempo de ejecucin muy breve, est

disputando el terreno a las fresadoras. El brochado exterior se

emplea especialmente en le produccin en serie, ya que con

varias brochas compuestas se pueden realizar, en muy poco

tiempo, perfiles tambin compuestos.

La Figura muestra esquemticamente una brochadora para

exteriores vertical con accionamiento hidrulico

Tipos de Brochas

Existen de tres tipos:

Brocha Slida: Es una brocha construida a partir de una barra

slida. En estas brochas se puede lograr gran precisin

dimensional y concentricidad con respecto a las removibles. Las

principales desventaja que poseen es la dificultad de reparacin

de un diente roto y el costo de reemplazo una vez que la brocha

ha alcanzado el mximo de su vida til.

Brocha Removible: Consiste en una brocha principal en el cual se encuentran las zonas de desbaste y

semiacabado y luego se tiene una seccin cilndrica donde se coloca la seccin de acabado que es

removible. Una brocha puede tener mas de una seccin removible. Este tipo de brocha puede ser

empleada tanto para brochados internos como brochados externos. Las principales desventajas de

estas brochas est en la prdida de precisin y concentricidad debido al numero de piezas

involucradas.

Brocha con Inserto: Consiste en un porta herramienta e insertos de acero rpido o metal duro que

se encargan de realizar el corte. Aunque estas brochas pueden utilizarse para el brochado de contornos

irregulares tanto internos como externos, su principal uso es el brochado de grandes superficies planas

tales como bloques de motores de automviles. Los insertos pueden ser soldados a la brocha o pueden

colocarse de forma removible. Dichos insertos pueden ser de diferente forma, tener distinta cantidad

de filos, etc. Este tipo de brochas tiene la ventaja de tener una larga duracin, por ejemplo, un inserto

cuadrado de ocho filos puede ser usado para brochar 25000 piezas por filo, es decir una duracin de

200000 piezas por inserto.

Accesorios

Los accesorios en esta clase de mquina herramienta se utilizan para sujetar y posicionar la pieza de

modo de lograr un mejor y ms controlado posicionado y as obtener mejores tolerancias. Otro tipo de

accesorio utilizado es el sistema de enganche y desenganche automtico de la brocha una vez

terminada la operacin de brochado. Esto facilita la automatizacin del proceso. Algo similar ocurre

con un tipo de maquina brochadora de interiores en la que la brocha queda fija y la mesa con la pieza

es lo que se mueve. Esto se puede ver en la figura.