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BROCHADORA: Es una máquina dotada de una herramienta característica en forma de barra provista de múltiples dientes que se denomina brocha o aguja de brochar. Mecaniza superficies paralelas a su generatriz en una sola pasada de movimiento rectilíneo. Los movimientos de trabajo son: 1. Movimientos de corte por desplazamiento rectilíneo de la herramienta. 2. Movimiento de avance no existe. 3. Movimiento de profundidad de pasada se produce automáticamente y progresivamente a medida que avanza la brocha y es constante para cada herramienta.

El brochado se emplea principalmente para la realización de formas poligonales partiendo generalmente de agujeros cilíndricos, pero también se emplea para la obtención de ranuras de chaveteros. Otra aplicación interesante es el mecanizado de superficies helicoidales en un tiempo 20 veces menor que el que precisa con otros procedimientos, obteniéndose además un trabajo más perfecto.

Componentes principales: La bancada; que es el soporte general de la máquina y alberga todos los elementos de transmisión de la potencia del motor al brazo tractor o impulsor. La mesa sirve para apoyar la pieza que se ha de mecanizar, no es preciso ningún procedimiento de sujeción de la pieza pues la herramienta ejerce sobre ella un esfuerzo de tracción que la aprieta contra la mesa. El brazo tractor o impulsor, según tire o empuje y es el órgano que transmite el movimiento rectilíneo.

Herramienta para el brochado: brochas: La herramienta es la pieza fundamental de la brochadora hasta el punto de que puede considerarse que la máquina no es más que un dispositivo para proporcionar el sencillo movimiento rectilíneo a la brocha que por sí sola realiza una operación completa de mecanización. Las brochas o agujas de brochar, son barras provistas de múltiples hileras de dientes siendo la sección de trabajo de cada hilera un poco mayor que la hilera precedente, lo que produce un pequeño aumento de pasada de hilera a hilera, en su avance, hasta llegar a la dimensión definitiva con el paso de los últimos dientes. Hay dos clases de brochas adecuadas a la clase de trabajo que han de realizar: • Brochas para mecanizar interiores la más usadas. • Brochas para mecanizar exteriores. Tipos de brochadoras: Se construyen dos clases de brochadoras que se diferencian en la posición en que trabaja la herramienta: • Brochadoras horizontales, que son las más corrientes. • Brochadoras verticales. Las brochadoras horizontales pueden ser de cabezal único, de dos cabezales que accionan dos brochas independientes. Potencia necesaria para el brochado: La fuerza de corte es: F=K.s=K.c.e.n Siendo: k: fuerza especifica de corte. c: perímetro de la hilera de dientes en contacto con la pieza. e: incremento de la altura de los dientes. n: n° de hileras de dientes en contacto con la pieza.

Brochadora Brocha para mecanizar chaveteros.

Acoplamiento cardán con agujero brochado. Una brochadora es máquina herramienta diseñada y construida para poder mecanizar ranuras. Para ello hace uso de brochas, herramientas de corte multifilo. El principio de funcionamiento de una brocha es como si fuese un buril progresivo, donde a medida que avanza entra en funcionamiento un nuevo buril, habiendo tantos como escalones tenga la brocha.

El diseño de esta herramienta permite que, en el avance de la herramienta, cada diente de la misma vaya cortando un poco de material en torno a 0,05 milímetros. Por tanto, la longitud de la brocha está limitada por la cantidad de material que tiene que cortar. Las brochadoras se utilizan para hacer los agujeros acanalados que tienen muchos engranajes que se montan en cajas de velocidades para permitir su desplazamiento cuando se efectúa un cambio de velocidades. También se emplean estas máquinas para mecanizar el chavetero de muchas poleas y engranajes fijos. La brocha es una herramienta muy cara y delicada y por eso existen chaveteros con dimensiones normalizadas y ejes estriados también normalizados.

INTRODUCCIÓN

DISEÑO Y CALCULO DE LAS BROCHAS

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

1. CONSIDERACIONES PELIMINARES

Los dientes de la herramienta tienen un incremento "h" de diente en diente, aumentándose en esta forma la profundidad de corte gradualmente hasta los últimos dientes que son los encargados de dar la medida final y calibración de la pieza obtenida. (Ver figura No. 5) Las máquinas brochadoras pueden ser horizontales o verticales. Si bien las herramientas son muy costosas, se justifica el proceso para la fabricación de grandes series o piezas iguales de construcción difícil 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 y alineación de los dispositivos. PROCESO DE BROCHADO

Para el diseño y cálculo de una brocha se debe tener en cuenta los 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 diente 1.8 El número efectivo de dientes en corte 1.9 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 factores principalmente: La resistencia del material a trabajar y el tamaño o diámetro de la herramienta (ver figura No.8). Cuanto más resistente sea el material a mecanizar, tanto menor será el incremento; este en cambio será tanto mayor cuanto más grande sea el tamaño o diámetro de la herramienta. Se trata de un parámetro eminentemente práctico, que se debe seleccionar con su valor máximo por efectos de rendimiento, pero teniendo en cuenta las limitantes de resistencia del material, puesto que es el factor mas influyente. Existen valores prácticos para el cálculo:

El valor mínimo se elige para materiales de alta resistencia, como por ejemplo aceros aleados con una resistencia de 90 kgf/ en adelante. Valores intermedios entre 0.03 y 0.3 sirven para aceros de mediana resistencia entre 40 y 80 kgf/ y valores cercanos Para materiales blandos como aleaciones de aluminio o bronce maleable. 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.

TABLA No. 2 Valor de “h” según el material a trabajar [mm]

GEOMETRÍA Y PARAMETROS DE CORTE DE LAS BROCHAS

* EL valor minino se usa para piezas de precisión con buen acabado superficial y para longitudes a brochar relativamente pequeñas. Se puede usar también el diagrama de la figura 8 para brochas cilíndricas rectangulares, hexagonales etc. ** 2.2 Determinación del paso “t” Por paso se entiende la distancia entre dientes consecutivos medidos en el mismo punto (Ver figuras No. 6, 7 y 9).

Vv= volumen de viruta a cortar u obtenido (ver figura 3.3 sección 3.1) * en mm3 Va = volumen de acomodación de la viruta (ver figura 9) en = longitud de brochado en mm b = ancho de la viruta (ver figura 6) en mm h = incremento o espesor de la viruta en mm t = Paso mm x = Factor de volumen C = Profundidad del diente * Teoría del desprendimiento de viruta. El factor de volumen X se ha tomado experimentalmente entre los valores de 3 a 10 o sea 3 * discriminado así: a. Usando materiales de viruta sin geometría definida cono fundición gris bronce y algunos. Latones, X = 3 - 4 para herramientas de desbaste y X = - 6 para el acabado. La determinación del paso "t" se debe hacer bajo las siguientes consideraciones técnicas: El volumen de acomodación de la viruta o espacio entre diente y diente, donde se aloja la viruta en la etapa del corte (ver figura 9), es un factor importante. Viene determinado por el tipo de material a trabajar y el tipo de viruta obtenida, o sea que depende indirectamente de la magnitud. ** Según: Mario Rossi.-- Máquinas herramientas modernas.-Editorial Hoepli, 1971. Del factor de recalcado, experimentalmente se determina mediante un factor que relaciona el volumen desprendido de viruta y el volumen necesario de acomodación de la viruta (ver sección 4.9). Este factor se denomina factor de volumen X. A partir de las siguientes relaciones:

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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 una ecuación 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 En 2.3 se asume que el área correspondiente al volumen “Va” sea aproximadamente algo aproximado a la mitad del rectángulo formado por T.C que sería menos que el área de un triángulo de lados t y c, (fig 10).

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

* Karl Theodor Preger.-- Zerspantechnik.—Vieweg Verlag. En brochas largas es recomendable variar el paso a lo largo de su longitud para evitar vibraciones y conseguir un mejor acabado superficial. 2.3 Determinación del número efectivo de dientes en corte y el número total de dientes de la brocha espectivamente (figuras 4 y 9) El número de dientes efectivos en corte se determina por la 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 puede analizar esta recomendación, sabiendo que la longitud a brochar se puede escribir como luego se utiliza la siguiente relación práctica:

Mango y guía se determinan en función de los dispositivos q tenga la máquina para el montaje (ver tabla 3) La longitud de la parte dentada “L1” se calcula mediante el número de 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 piezas muy delgadas es conveniente y productivo montar varias piezas a fin de lograr una longitud de brochado estimable, cumpliendo con las condiciones arriba expuestas. El número total de dientes prácticamente está determinado por La longitud cortante de la brocha (ver figura 4) y se obtiene sencillamente por la relación entre la dimensión o diámetro final y 12 dimensión mínima o diámetro inicial de la brocha.

Por efectos de la recuperación elástica del material a brochar y en virtud de la calidad, es conveniente añadir entre 4 y 5 dientes más en su medida final y con la misma dimensión del último 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 tres partes: a. Parte dentada o cortante b. Mango de sujeción c. Guía

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BROCHADORAS El brochado es un proceso en el cual una herramienta larga de puntas múltiples se hace penetrar en un agujero o pasar sobre la superficie de la pieza de trabajo. La brocha tiene una serie de dientes consecutivos, y la altura de cada hilera aumenta en forma progresiva. La altura variable de los dientes de la brochadora permite remover el material con la profundidad deseada de corte. El brochado se utiliza para producir superficies internas y externas, planas e irregulares. El contorno de las aristas cortantes de las brochas determinan la forma de la superficie, la cual es "imagen de espejo" del perfil de la brocha. El brochado es continuo, con movimientos de corte rectilíneos, aplicados en la brocha o en la pieza de trabajo. Las brochas están construidas para movimiento de avance o retroceso en la pieza de trabajo. Las brochadoras consisten en un sujetador para la pieza de trabajo, columna de soporte, y un mecanismo para avance de la herramienta o de la pieza de trabajo; esta se sujeta en dispositivos o se monta en la mesa de la maquina. La unidad de avance consta del portaherramientas y algún mecanismo mecánico o hidráulico, para tirar o empujar de la brocha. Cuando se tira de la brocha, se necesitan sujetadores para contrarrestar la fuerza de tracción requerida durante la acción de corte. 6.1 Brochadoras Horizontales (De Tracción O De Corte Continuo) La unidad de corte tiene impulsión mecánica o hidráulica. Pueden trabajar en superficies internas y externas, en piezas de trabajo grandes. Se utilizan para trabajo externo como cuñeros, ranuras y otras formas irregulares. La brochadora horizontal tiene mayor capacidad que la vertical, además puede recibir piezas de trabajo de mayor tamaño, pueden utilizarse brochas mas grandes y hacer el trabajo en una sola pasada. 6.2 Brochadoras Verticales (Figura 6) Son del tipo de acción ascendente o descendente. La brocha vertical se parece al cepillo de codo vertical, con la diferencia de que puede utilizarse un gran numero de brochas. Las brochadoras verticales descendentes tienen un mecanismo que hace bajar la guía o piloto (extremo pequeño de la brocha) a un agujero en la pieza de trabajo. Después se conectan tiradores automáticos para las brochas que tiran de ellas hacia abajo sobre la pieza de trabajo. Las brochadoras verticales ascendentes tienen la pieza de trabajo colocada de bajo de la mesa. La brocha se avanza contra la pieza desde abajo, se conecta con un mecanismo de tracción de brochas y la sube sobre la pieza de trabajo. 6.3 Brochadoras Verticales Para Superficies Se utilizan para empujar la brocha hacia abajo contra la pieza de trabajo. La brocha esta montada en una corredera vertical sujeta en la columna. Esta maquina es para trabajo pesado. La mesa puede tener movimiento lateral y rotatorio. 6.4 Brochadoras Continuas Para Superficies Tienen mayor capacidad de producción. Las piezas de trabajo se cargan en un mecanismo de impulsión del tipo de cadena y se tira de ellas para pasar frente a las brochas con una cadena continua. Las piezas de trabajo se cargan en un extremo pasan frente a las brochas y se descargan en el otro extremo.

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