El Brochado

El brochado es un procedimiento de mecanizado por arranque de viruta cuya herramienta se denomina brocha, tiene forma de barra y su superficie esta provista de múltiples dientes consecutivos incorporados en la brocha.

La operación de brochado consiste en hacer pasar la brocha, forzadamente, por un orificio cilíndrico o por la superficie exterior de la pieza, con el fin de obtener progresivamente el perfil de la brocha empleada. Todas las operaciones (desbaste, semi-acabado, acabado) se realizan en una única pasada.

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.

El brochado es un proceso eficiente y rapido debido a que las operaciones de desbaste y de acabado se pueden realizar en un solo paso.

Tipo de operaciones
* BROCHADO REDONDO
Las brochas redondas son utilizadas para realizar agujeros de gran precisión.
Hay varios tipos de brochas redondas: brochas de corte rotativo utilizadas en piezas de fundición sin pre-mecanizado, brochas de doble corte y brochas de pulido para mejorar el acabado superficial.

* BROCHADO POLIGONAL
Las brochas planas y cuadradas son utilizadas para crear agujeros lisos y cuadrados.

* BROCHADO DE CHAVETEROS
Las brochas para chaveteros son ampliamente utilizadas, a menudo con casquillo guía que estabilizala brocha durante el proceso. Cuando la brocha no es suficientemente larga como para crear un chavetero en una sola pasada, se coloca un calce o cuña entre la brocha y la guía. Esto permite a la brocha pasar dos o tres veces.

* BROCHADO DE RANURAS
Una brocha de ranuras se usa para crear una ranura helicoidal o una ranura recta. Las brochas de ranuras helicoidales se usan en automoción. Estan disponibles con dientes cilíndricos en el frente o al final o, para reducir la excentricidad en el diametro menor y mayor de la ranura, con dentado alternado de ranura y cilíndrico.

* BROCHADO DE RANURAS PARALELAS
Las brochas de ranuras paralelas son generalmente utilizadas en piezas de guía o la producción de elementos de maquinas.

* BROCHADO COMBINADO
La brocha combinada, con dientes cilíndricos y rectos para ranuras pueden reducir la excentricidad entre el diametro mayor y menor de la ranura.

* BROCHADO DE FORMA
Las ranuras helicoidales se pueden también brochar con brochas de dientes en espiral. Los dientes son rectificados según una trayectoria helicoidal a lo largo del eje de la herramienta. El angulo helicoidal corresponde con el requerido en el trabajo.

ORIENTACION DEL BROCHADO

* BROCHADO A TRACCIÓN

* BROCHADO A COMPRESIÓN

Cuando el material a brochar es relativamente pequeño se utiliza una brocha a compresión.
Una brocha a compresión tiene una menor vida debido a la fricción existente durante el movimiento de retorno. El brochado a compresión puede también realizarse en un centro de mecanizado o en un torno.

La Brocha (la herramienta

Labrocha es una herramienta de corte multifilo, usada para producir agujeros o canales por medio de brochado, con una serie de dientes consecutivos, la altura de cada diente aumenta en forma progresiva. La altura variable de los dientes de la brocha permite remover el material con la profundidad deseada de corte.

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 milímetros. Por tanto, la longitud de la brocha esta limitada por la cantidad de material que tiene que cortar.

La brocha es una herramienta muy cara y delicada y por eso existen chaveteros con dimensiones normalizadas y ejes estriados también normalizados.

Brocha para mecanizar chaveteros

Tipos de brocha

Podríamos clasificar las brochas basandonos en varios estandares

De acuerdo al uso que se le da

* Brocha de mecanizado de interiores
* Brocha de mecanizado de exteriores o superficies

De acuerdo a su armado

* Brocha Integral: La elección basica

* Brocha Ensamblada: Las brochas ensambladas estan compuestas por varios segmentos de brocha. Esto mejora la precisión de la pieza. Mayor longitud de trabajo comparando con las brochas integrales. Las brochas con formas complejas que no son posibles de realizar con brochas integrales.

Existen brochas con diversos perfiles.

Brochas de superficie

Brochas planas
Brochas de ranura
Brochas de contorno
Brochas de cola de milano
Brochas de anillo

Material de las Herramientas de Brochado

Los materiales mas comunes de las brochas son los aceros M2 y M7e insertos de carburo.
En la actualidad, la mayoría de las brochas se recubren con nitruro de titanio a fin de mejorar la vida útil y el acabado superficial.

También se utilizan insertos de ceramica para operaciones de acabado en algunas aplicaciones.

Se pueden hacer piezas en bruto de acero de alta velocidad mas pequeñas para brochas con técnica de metalurgia de polvos, a fin de mejorar el control de la calidad.

Aunque se pueden indexar insertos de carburo o ceramica después de desgastarse, lo cual reduce el tamaño de la brocha.

Se usan varios materiales como materia prima en la fabricación, tales como

HSS (ACERO DE ALTA VELOCIDAD): Para materiales de facil mecanización como aluminio, magnesio, aceros de facil mecanización (Rm < 800 Mpa). Uso decreciente
HSS-E: (ACERO DE ALTA VELOCIDAD 5-8% Co): Elección basica. Para materiales como aceros, aceros inoxidables, fundición (Rm < 1000 Mpa
HSS-PM (PULVIMETALÚRGICO): Para mayor productividad y mayor vida de herramienta. Para aleaciones de Ti y Ni. Adecuado para trabajar en seco

Y en algunos casos, se usan recubrimientos para aumentar sus propiedades mecanicas, como es el caso de

TiN (dorado): Elección basica. Mejora la resistencia a la abrasión. Para una mayor vida de la herramienta.
TiAlN ó TiAlCN (negro o violeta): Elección basica. También adecuado para micro-lubricación o mecanizado en seco

Fluidos de Corte y Refrigeración

La refrigeración es esencial en el brochado. Reduciendo el calor en 50ºC se puede incrementar la vida en un 50%. Una lubricación insuficiente puede incluso parar la operación debrochado.

El tipo de refrigerante utilizado para el brochado tendra un gran efecto sobre el número de piezas brochadas, precisión y rendimiento. Un refrigerante con bajo poder de lubricación o poca durabilidad provocara un desgaste rapido del dentado, produciendo una superficie inferior en el perfil acabado.

Si la viscosidad es muy alta, las virutas se quedaran pegadas en la brocha reduciendo su rendimiento. En general, se recomienda una viscosidad mayor para brochadoras horizontales que para verticales.

Para el brochado se recomienda aceite con aditivos de baja fricción. La elección del refrigerante también depende del tipo de maquina brochadora. Los refrigerantes avanzados de base acuosa son también ampliamente utilizados para mejorar la refrigeración a altas velocidades y para mecanizar materiales resistentes al calor. Se recomienda la utilización de aceites solubles para evitar tener que limpiar las piezas y para reducir el riego de incendio.

Son recomendables los fluidos de corte, en especial para brochado interno.

La Brochadora

Una brochadora es una maquina herramienta diseñada y construida para poder mecanizar ranuras. Para ello hace uso de brochas, herramientas de corte multifilo.

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 maquinas para mecanizar el chavetero de muchas poleas y engranajes fijos.

Componentes principales

La bancada; que es el soporte general de la maquina yalberga 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.

Tipos de Brochadoras

Brochadora de mesa móvil
Brochadora vertical
Brochadora horizontal

* BROCHADORAS HORIZONTALES
La unidad de corte tiene impulsión mecanica o hidraulica. 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, ademas puede recibir piezas de trabajo de mayor tamaño, pueden utilizarse brochas mas grandes y hacer el trabajo en una sola pasada.

* BROCHADORAS VERTICALES
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 número 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 automaticos para las brochas que tiran de ellas hacia abajo sobre la pieza de trabajo.
Las brochadoras verticales ascendentes tienen la pieza de trabajo colocada debajo de la mesa. La brocha se avanza contra la pieza desde abajo, se conecta con unmecanismo de tracción de brochas y la sube sobre la pieza de trabajo.

* 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.

* 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.

Modelos de Maquinas brochadoras

BROCHADORA HORIZONTAL
MARCA / MODELO: ARTUR KLINK RHWX 10 X 2500x320
AÑO: 1991
Velocidad de brochado: 11m/min.,
Velocidad de retroceso m/min.
Presión de trabajo 120 bar.
Carrera: 2500 mm.
Peso de la Maq 12 TN.
Nº 02322 // Ref.171001 –
Operación: Brochado asiento tapas de bancada | |

BROCHADORA VERTICAL
MARCA / MODELO: FORST RASAD
Maquina vertical de dos cabezales, de dos brochas cada uno.
Medidas 16x2000x400.
2 motores del grupo hidraulico de 37 KW.,
2 motores-bomba auxiliares de 2 CV.
2 extractores de viruta. | |

BROCHADORA VERTICAL DE DOS CABEZALES
MARCA / MODELO: ARTHUR KLINK RASIT
AÑO: 1991
40x2500x630 Mm.,
potencia 400 kN.
Presión maxima de trabajo bar.
Refrigerador de aceite, y extractor de viruta.
Peso 26.350 Kg.
Nº 01. 2321. // Ref.170004 –
Operación: Brochado línea cigüeñal y cara asientotapas
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Brochadora VerticalCaracterísticas * Accionamiento hidraulico
o electromecanico * Manipulación de pieza manual
o automatica * Brochado recto o helicoidal * Curso: 600 --> 2.500 mm * Esfuerzo: 63 --> 400 KNW * Velocidad: 2,5 --> 24 m/min | |


Brochadora de mesa móvil RISHCaracterísticas * Accionamiento hidraulico o electromecanico * Manipulación de pieza manual o automatica * Brochado recto o helicoidal * Curso: 600 --> 2.500 mm. * Esfuerzo: 63 --> 400 KNW. * Velocidad: 2 --> 24 m/min | |

Brochadora de mesa móvil VIHCaracterísticas * Accionamiento hidraulico o electromecanico * Manipulación de pieza manual o automatica * Brochado recto o helicoidal * Curso: 600 --> 2.500 mm. * Esfuerzo: 63 --> 400 KNW. * Velocidad: 2 --> 24 m/min | |

VENTAJAS DEL BROCHADO SOBRE OTROS PROCESOS

El proceso de brochado es extremadamente preciso. El rendimiento demostrado en grandes producciones no es igualado por ningún otro proceso. El brochado es especialmente adecuado para empresas de automotrices donde son requeridos un alto nivel de precisión y rendimiento.

* Tiempos de ciclo reducidos: Las piezas son producidas en una única pasada (generalmente requieren menos de un minuto). Con otros procesos de mecanizado se requieren múltiples operaciones para crear formas complejas y/o irregulares.

* Excelente precisión y repetitividad de proceso: El desplazamiento lineal significa un reducido número de variables de proceso.

* Mejores superficies de acabado: Una calidad fina esalcanzada solo en una pasada. El último diente acaba y pule la pieza.

* Larga vida de herramienta: Cada diente de la brocha esta en contacto con la superficie del material solo una vez por ciclo. Por lo tanto una brocha puede producir un gran número de piezas antes de necesitar ser afilada nuevamente.

* Formación y mantenimiento simplificado: Una maquina brochadora no es compleja. Ademas, la carga y descarga de piezas es facilmente automatizable.

* Proceso extremadamente competitivo en costos: Para una alta productividad, lotes grandes de piezas pueden ser brochados en una sola pasada. Es una alternativa al fresado, taladrado, torneado y rectificado.

FUNDAMENTOS DEL BROCHADO

El brochado es una operación de mecanizado en la cual la herramienta tiene un desplazamiento lineal.

• La forma de la herramienta es la misma que la forma de la pieza y esta ajustada para crear secciones transversales complejas.

• En el brochado, cada diente elimina material progresivamente, para crear la forma final.

• Todas las operaciones (desbaste, semi-acabado, acabado) se realizan en una única pasada.

• Especialmente recomendado para series largas, el brochado es una tecnología alternativa al fresado, taladrado, torneado y rectificado.

• Prerrequisito: la superficie a brochar debe ser paralela a la dirección del desplazamiento de los dientes.

Bibliografía

https://www.ekin.es/cas/prod_brochadoras_c.htm

Preguntas de repaso

Fundamentos del brochado (6p
Ventajas del Brochado (6p)
Esquema (6p)
Explicar las diferencias del brochado de tracción y compresión (esquema) (2p)