Perfuração de canhão – O guia definitivo

A perfuração permite criar furos circulares em materiais sólidos utilizando uma ferramenta rotativa. É uma das mais comuns operações de usinagem oferecendo a você uma maneira de produzir furos com diâmetros e profundidades definidos. Existem diferentes abordagens para perfuração, e aqui discutimos perfuração de canhão.

O que é perfuração de canhão?

Com a perfuração de canhão, você pode obter operações de perfuração precisas e profundas em uma série de materiais. Essa abordagem de perfuração foi usada inicialmente na fabricação de canos de armas, de onde tirou seu nome. No entanto, a perfuração de canhão como um processo evoluiu, encontrando uso em operações de perfuração de alta precisão.

Com a perfuração por pistola, você pode obter furos retos de imensa profundidade com uma relação comprimento-diâmetro acima de 300:1. O refrigerante é fornecido através da cavidade da ferramenta de perfuração, permitindo obter um acabamento de superfície suave por meio da remoção de calor e evacuação de cavacos.

Vantagens da perfuração de canhão em torno

Utilizar perfuração de canhão em um torno combina a versatilidade da máquina de torno e a precisão da perfuração de canhão. Aqui estão algumas vantagens em configurar seu equipamento de perfuração dessa forma:

O torno permite que você alinhe a ferramenta de perfuração de pistola à peça de trabalho. Dessa forma, você obtém furos impressionantemente retos e profundos, especialmente em peças de trabalho longas e finas, com alta precisão.
Os níveis de tolerância na perfuração de canhão são muito apertados. Com uma máquina de torno, você pode repetir operações de perfuração de canhão para resultados consistentes.
A rotação da máquina do torno promove um processo de alimentação constante, garantindo que você obtenha um acabamento de superfície suave sem necessidade de pós-processamento.
Implementar um torno em sua operação de perfuração de canhão oferece estabilidade ao processo, reduzindo erros de desalinhamento e deflexão da ferramenta. Dessa forma, sua operação de perfuração de canhão é eficiente, permitindo a obtenção máxima da relação comprimento-diâmetro.
O sistema de fornecimento de refrigerante da máquina de torno garante um fornecimento constante para a ferramenta de perfuração de pistola, permitindo uma evacuação de cavacos aprimorada. Com isso, você experimenta menos entupimento e até mesmo falha da ferramenta ao fazer furos em comprimentos estendidos.
A versatilidade das máquinas de torno permite que você execute operações de perfuração de canhão em peças de trabalho de diversos tamanhos. Peças de trabalho de diferentes diâmetros e comprimentos podem ser mantidas em uma máquina de torno antes da operação de perfuração.
A estabilidade oferecida pela máquina de torno garante condições de corte controladas, minimizando cargas de choque e vibrações. Isso ajuda a estender a vida útil da ferramenta, garantindo que você obtenha a máxima eficiência operacional.
Ao combinar equipamentos de torno e perfuração de pistola, você reduz o tempo de configuração e o custo necessário quando comparado à utilização de vários equipamentos. Isso é mais eficiente.

Como escolher uma máquina de perfuração de pistola

O sucesso da sua operação de perfuração de canhão será atrelado à sua escolha de máquina de perfuração. Sua escolha é idealmente influenciada por vários fatores, alguns dos quais são capturados abaixo:

· Tipo de material

Você pode perfurar com pistola vários materiais com diferentes propriedades físicas e mecânicas. Enquanto alguns materiais como alumínio são macios, outros como aço são duros. Consequentemente, uma máquina de perfuração com pistola usada para alumínio não funcionará efetivamente em aço.

· Parâmetros do furo

Os principais parâmetros influentes na sua seleção de uma máquina de perfuração de canhão são o diâmetro e a profundidade. Um valor máximo e mínimo, geralmente entre 1 mm e 50 mm, é fornecido para o diâmetro. A profundidade é determinada pela relação comprimento-diâmetro, geralmente atingindo 300:1.

· Volume de produção

Você pode ter uma máquina de perfuração de canhão operada manualmente ou CNC, dependendo do número de artigos que pretende produzir. Uma máquina de perfuração de canhão com Controle CNC constitui recursos e sistemas automáticos ideais para produção em alto volume.

· Tamanho e forma da peça de trabalho

O tamanho da peça de trabalho determina o comprimento da base da máquina e sua capacidade de segurar uma peça de trabalho. Onde sua peça de trabalho for longa, sua furadeira de pistola deve acomodá-la confortavelmente. Além disso, a máquina deve ter fixações ideais para segurar com segurança uma peça de trabalho de qualquer formato.

· Estrutura da máquina

A perfuração de canhão é uma operação altamente precisa que não lida bem com problemas como vibração e cargas de estresse. Caso contrário, pode levar a ineficiências de furo e, na pior das hipóteses, danos à ferramenta. Uma máquina com recursos como guias e parafusos de esferas fornece estabilidade para movimento suave da ferramenta.

· Compatibilidade de ferramentas

Dadas as ferramentas variadas necessárias para a operação de perfuração de canhão, algumas máquinas podem suportar apenas certas ferramentas. Outras máquinas são altamente versáteis com capacidade para acomodar um espectro diverso de ferramentas. A menos que esteja realizando operações de perfuração divertidas altamente especializadas, a última é sempre ideal.

· Evacuação de refrigerante e cavacos

Devido às profundidades de corte alcançadas pela perfuração de canhão, é necessário ter um sistema que possa conduzir o refrigerante de forma eficaz. Um sistema de alta pressão é preferível com uma bandeja de coleta para permitir a reciclagem. Dessa forma, você pode remover lascas e lubrificar a ferramenta de forma eficaz.

· Custo

O custo de aquisição de uma máquina de perfuração variará com o tamanho da máquina e o nível de automação, o que é determinado pela sua escala de operação. Para uma operação de baixo volume, não há necessidade de investir em grandes máquinas automatizadas. Entenda também que os custos operacionais estão diretamente relacionados ao tamanho.

Etapas do processo de perfuração de armas

Ao realizar a perfuração de canhão, há certos passos essenciais que você implementa para atingir furos profundos e precisos. A perfuração de canhão é uma operação altamente especializada que requer uma configuração e execução sólidas para resultados de qualidade.

1. Configurando

Primeiro, você fixa a peça de trabalho na máquina de modo que ela permaneça imóvel durante a operação de perfuração. Você pode usar acessórios de suporte extras, como buchas e apoios firmes para peças de trabalho longas. Depois, você monta a furadeira de pistola no suporte de ferramentas da máquina.

2. Alinhamento

Uma bucha guia é eficaz para ajudar você a alinhar a broca com o local onde pretende criar um furo. Dessa forma, ela mantém a broca de pistola travada, garantindo que não haja desvio. Em seguida, você centraliza a ponta da broca no local do furo.

3. Perfuração

Girar a broca de pistola em alta velocidade inicia o processo de perfuração. Uma taxa de avanço lenta é ideal, pois você guia a ponta da broca conforme ela corta o material. Uma taxa de avanço lenta garante que você não tenha acúmulo de cavacos, ajudando a obter um acabamento de superfície suave. Também evita o desgaste da ferramenta e danos prematuros.

4. Injeção de refrigerante

Isso acontece simultaneamente com o processo de perfuração. Ele desempenha várias funções: resfriar a ferramenta devido ao calor induzido pelo atrito e lavar cavacos. O refrigerante é conduzido através da cavidade da broca de canhão até o ponto de ação.

5. Remoção de cavacos

A remoção contínua de cavacos durante o processo de perfuração é necessária para evitar o bloqueio do caminho e garantir um acabamento de alta qualidade. Você fornece o refrigerante sob alta pressão suficiente para ejetá-los com força da cavidade do furo.

6. Inspeção de furos

A inspeção busca confirmar a precisão dimensional do furo e a qualidade em relação à retidão e acabamento da superfície. Após a conclusão do processo de perfuração, você retrai a broca para realizar a inspeção. Ferramentas precisas como medidores baseados em laser são essenciais para confirmar as especificações do furo.

Fatores a considerar no processo de perfuração de armas

Ao realizar uma operação de perfuração de canhão, você precisa exibir controle cuidadoso sobre múltiplos parâmetros para um resultado bem-sucedido. Capturados abaixo estão alguns dos fatores importantes para consideração:

· Propriedades dos materiais

Dureza, tenacidade, ductilidade e abrasividade do material da peça de trabalho impactam o processo de perfuração da pistola. Materiais duros e abrasivos exigem ferramentas mais rígidas, velocidades de corte mais lentas e refrigerante de alta pressão. Materiais dúcteis produzem cavacos fibrosos, o que pode afetar a evacuação dos cavacos.

· Design de ferramentas

Considere a aresta de corte da ferramenta, garantindo que ela ofereça equilíbrio entre remoção de material e formação de cavacos. Combine sua broca de pistola com o diâmetro de furo desejado, o que afeta a taxa de avanço, o fluxo de refrigerante e a relação comprimento-diâmetro. Utilize HSS como material de ferramenta para materiais macios e carboneto para materiais mais duros.

· Especificações do furo

O parâmetro primário a ser considerado ao furar com pistola é a relação comprimento-diâmetro. Embora você possa atingir mais de 300:1, você precisa ter ferramentas adequadas para manter a precisão e lidar com a evacuação de cavacos. Considere usar buchas-guia no início para evitar deflexão.

· Taxa de avanço e velocidade de corte

Ao furar com pistola, é aconselhável usar baixas taxas de avanço para maior precisão e redução do desgaste da ferramenta. Ter uma alta velocidade de corte ajuda a produzir um corte suave. No entanto, você precisa equilibrar sua taxa de avanço e velocidade de corte dependendo do material da peça de trabalho.

· Sistema de refrigeração

Use sistemas de refrigeração de alta pressão especialmente para furos profundos para evitar bloqueios de cavacos, superaquecimento, acabamento superficial ruim e desgaste da ferramenta. Existem diferentes tipos de refrigeração que você pode selecionar, de fluido sintético a óleos solúveis em água, dependendo das condições de corte e do material.

· Controle de chips

Se não forem gerenciados, os cavacos gerados durante a perfuração com pistola podem causar bloqueios, danos à ferramenta, defeitos de superfície e/ou desvio do furo. Usar uma broca com ranhura em espiral ajuda a evacuar os cavacos. Você também pode considerar incorporar quebra-cavacos para simplificar o processo de evacuação.

· Suporte de peça de trabalho

Evitar movimento durante a perfuração com pistola é essencial e prender a peça de trabalho pode ser útil para isso. Ao trabalhar em peças de trabalho longas, utilize buchas e apoios fixos ou buchas para suporte adicional, evitando deflexão.

· Desgaste da ferramenta

Após uso prolongado, você certamente experimentará desgaste da ferramenta. Monitore a taxa de desgaste por meio de inspeção regular e considere intervenções como substituição. Além disso, você pode aplicar revestimentos resistentes ao desgaste, como nitreto de titânio, para estender a vida útil da ferramenta reduzindo o atrito e, assim, melhorando o desempenho.

Principais aplicações

Existem várias aplicações nas quais há necessidade de furos retos, profundos, suaves e precisos de alta exatidão. Como resultado, você encontra uso de perfuração de canhão como uma técnica de fabricação nas seguintes indústrias:

· Indústria aeroespacial

Os furos precisos de pequeno diâmetro nos bicos injetores de combustível usados no controle do fluxo de combustível em motores de aeronaves são perfurados por canhão. Partes do trem de pouso são feitas com canais ocos para aptidão estrutural. Além disso, os sistemas hidráulicos usados para transmitir fluidos de alta pressão são perfurados por meio de perfuração por canhão.

· Indústria automobilística

Injetores de combustível de alta precisão utilizam perfuração de pistola para atingir seu design efetivo usado para dar suporte à combustão. Componentes do motor, como transmissão e virabrequins, são fabricados por meio dessa técnica para fornecer integridade estrutural e canais de lubrificação.

· Fabricação de armas

Conforme observado anteriormente, a perfuração de armas era usada na fabricação de canos de armas, de onde deriva seu nome. Até hoje, a perfuração de armas é a técnica usada para fazer canos para armas de fogo, como rifles e espingardas. Ela também encontra uso na fabricação de projéteis de artilharia e munições, bem como componentes de foguetes.

· Dispositivos médicos

Instrumentos cirúrgicos como agulhas de biópsia e ferramentas endoscópicas utilizam perfuração de pistola para moldar furos precisos, retos e profundos. Você também utiliza esse método na fabricação de implantes ortopédicos que exigem canais ocos para colocação no corpo.

· Setor de Energia

A perfuração por canhão cria furos profundos para equilíbrio de ferramentas e distribuição de peso em colares de perfuração usados na exploração de petróleo. Sistemas hidráulicos como coletores e válvulas são fabricados usando equipamento de perfuração por canhão. Lâminas de turbina movidas a vapor ou gás usam perfuração por canhão para implementar passagens para dissipação de calor.

· Fabricação de moldes e matrizes

A perfuração de canhão é útil na criação de canais de resfriamento altamente precisos dentro de moldes para resfriamento uniforme e, portanto, tempos de ciclo reduzidos. Quando usada na fabricação de matrizes de precisão, a perfuração de canhão ajuda no projeto de matrizes de estampagem e outros processos de forjamento.

· Equipamentos e máquinas pesadas

Canais de fluidos em cilindros hidráulicos usados em máquinas pesadas são fabricados dessa forma, alcançando alta precisão. Além disso, fusos em máquinas-ferramentas utilizam caminhos cilíndricos para resfriamento e lubrificação feitos por perfuração de pistola.

Perguntas frequentes

1. Qual é a diferença entre perfuração de canhão e perfuração BTA?

A perfuração de canhão e a perfuração BTA (Boring and Trepanning Association) são ambas técnicas de perfuração de furos profundos. No entanto, a perfuração de canhão encontra uso típico na criação de furos com profundidades e diâmetros menores, geralmente entre 1-50 mm. A perfuração BTA pode atingir furos com diâmetros grandes, geralmente acima de 50 mm.

2. Qual a profundidade máxima que uma furadeira de coluna pode atingir?

Diferentes fatores afetam a profundidade máxima atingível com uma broca canhão, como diâmetro do furo e tipo de material. No entanto, uma broca canhão pode tipicamente atingir uma relação comprimento-diâmetro superior a 300:1. No entanto, quanto maior o diâmetro, menor a relação comprimento-diâmetro.

3. Qual é a limitação da perfuração com canhão?

Mencionamos as principais vantagens de utilizar perfuração de canhão para seu projeto. No entanto, não faltam limitações, como segue:

Comparado a outras abordagens de perfuração, a perfuração por canhão é comparativamente mais lenta, especialmente para furos maiores, resultando em tempos de ciclo mais longos.
A perfuração com canhão só é viável com furos de pequeno diâmetro (entre 1 e 50 mm) e não é adequada para perfurar furos com diâmetros muito grandes.
A evacuação de cavacos é desafiadora, principalmente em profundidades maiores, resultando na observação de maior desgaste da ferramenta e acabamento superficial ruim.
O design fino das brocas de canhão, juntamente com uma única aresta de corte, as torna propensas a maior desgaste e potencial quebra. Isso é especialmente verdadeiro em grandes profundidades e quando usadas em materiais mais duros.
A eficiência da perfuração quando usada em materiais mais duros ou resistentes, como aços temperados e superligas, é bastante reduzida.
Embora seja possível atingir proporções extremas de profundidade/diâmetro, atingir retilinidade, precisão e remoção de cavacos se torna cada vez mais difícil além de 300:1.

4. Qual é a tolerância da perfuração de canhão?

A alta precisão é uma das principais vantagens da perfuração de canhão ideal onde tolerâncias apertadas e posicionamento preciso do furo são críticos. Embora o material da peça de trabalho e a configuração da máquina possam afetar a tolerância, a perfuração de canhão pode atingir tolerâncias dimensionais de ±0,0008″ a ±0,002″.

Conclusão

O processo de perfuração de canhão é uma técnica altamente eficaz ao fornecer furos e canais de pequeno diâmetro com alta precisão e consistência. Sua versatilidade permite que você o implemente em sua oficina para pequenos projetos e em grandes andares de produção para tolerâncias apertadas.

Recursos relacionados:

Máquinas de perfuração – Fonte: TSINFA

Peças para máquinas de perfuração radial – Fonte: TSINFA

Máquinas de perfuração e fresagem – Fonte: TSINFA

Processo de perfuração – Fonte: WIKIPÉDIA

Fabricantes de máquinas de perfuração – Fonte: TSINFA