Alargamento em Usinagem: Processo, Ferramentas, Tolerâncias e Dicas

Na metalurgia, alargamento É uma operação de acabamento usada para trazer um furo existente para um diâmetro mais preciso e um melhor acabamento superficial. Primeiro você fura (ou mandrila), depois alarga. O alargador remove um material. anel fino de material A partir do interior do furo, obtém-se um tamanho mais controlado e um furo mais liso e redondo do que apenas com a perfuração.

O alargamento está presente em todos os lugares em oficinas reais: furos para pinos guia em dispositivos de automação, alojamentos de buchas e rolamentos em estruturas de máquinas, furos para dobradiças e pivôs em equipamentos, até mesmo furos de precisão em aeroespaço suportes. É uma etapa relativamente simples, mas também fácil de usar incorretamente. Se o pré-furo, a folga, as ferramentas e a configuração não estiverem corretos, o alargamento ganha a reputação de "nunca manter a dimensão".

Este artigo descreve o processo de... Processo, ferramentas, folgas, tolerâncias, problemas típicos e aspectos práticos. estudos de caso Assim, você pode especificar ou executar operações de alargamento com mais confiança.

O que é alargamento (e o que não é)

Definição em usinagem

In usinagem, alargamento é:

Uma operação de acabamento de furo realizada com uma ferramenta de múltiplas arestas (um alargador) para melhorar precisão do diâmetro, acabamento de superfíciee circularidade/retidão de um buraco existente.

Aspectos chaves:

• O buraco já existe (perfurado, furado, fundido ou estampado).
• O alargador remove um pequena quantidade de material (a folga de alargamento).
• A fresa geralmente segue o eixo do furo existente, melhorando sua geometria, mas sem redefini-la completamente.

O que alargamento NÃO é

Alargamento é não:

• Uma alternativa à perfuração quando você precisa remover muito material.
• Uma solução confiável para buracos que são muito fora de lugar ou desalinhados.
• Uma solução definitiva para buracos grandes, ovalados ou tortos.

Como um alargador tende a seguir o caminho de menor resistência, ele geralmente seguirá o furo original. Se a localização e o eixo estiverem incorretos, o alargamento normalmente... não vai consertar Isso. Para posicionamento e coaxialidade verdadeiros, geralmente você precisa chato ou interpolação antes de qualquer alargamento.

O que um alargador realmente faz na usinagem

Funcionalmente, um alargador:

• Controla o tamanho final do furo para uma faixa previsível quando o processo estiver estável.
• Melhora o acabamento da superfície relativo a furos perfurados.
• Melhora a circularidade e a retidão. dentro de certos limites.
• Oferece ajustes funcionais Para pinos, buchas, rolamentos e eixos.

Usos típicos:

• Furos para pinos de fixação para alinhamento da estrutura.
• Furos de encaixe por pressão para buchas ou rolamentos (com controle rigoroso do processo).
• Furos com folga e encaixe deslizante onde o uso exclusivo de uma broca é muito inconsistente.
• Os orifícios de pivô e dobradiça devem se mover suavemente, mas sem folga excessiva.

Em muitas lojas, a combinação é: furar → (furação opcional) → alargar → calibrar com calibrador de tampão ou calibrador pneumático para ajustes críticos.

O processo de alargamento passo a passo

Um plano típico de processo de alargamento em um moinho CNC pode ser assim:

1. Broca de ponto ou central (opcional, mas útil)
   • Reduz o deslocamento durante a perfuração.
   • Melhora a posição e a retidão do furo perfurado.
2. Perfure abaixo do tamanho
   • Use uma furadeira para fazer o furo ligeiramente menor que o tamanho final desejado.
   • As diferença entre o tamanho perfurado e o tamanho final é a folga de alargamento.
3. (Opcional) Furo semiacabado
   • Para requisitos de tolerância posicional rigorosa ou retilineidade, utiliza-se o mandrilamento de ponto único para corrigir a posição e o eixo antes do alargamento.
   • Esta etapa transforma o alargamento em uma etapa puramente de acabamento.
4. Chanfre a boca do orifício
   • Um pequeno chanfro ajuda a guiar o alargador suavemente para dentro do furo.
   • Reduz o lascamento das bordas e a formação de bocas de sino na entrada.
5. Resma
   • Utilize a velocidade de rotação e o avanço corretos, conforme recomendado pelo fornecedor da ferramenta.
   • Aplique fluido de corte ou refrigerante adequado.
   • Manter o alinhamento e a rigidez.
6. Remover rebarbas e limpar
   • Remova quaisquer rebarbas na entrada/saída.
   • Limpe os chips e o líquido refrigerante antes da medição final.
7. Inspecione
   • Utilize calibradores de tampão, calibradores de diâmetro interno, calibradores pneumáticos ou uma máquina de medição por coordenadas (CMM) para verificar as dimensões e a circularidade conforme necessário.

Tipos de alargadores (e quando usar cada um)

Um alargador é uma ferramenta com múltiplas arestas de corte. bordas e guia terrenos. A geometria e o material afetam fortemente o desempenho.

Alargadores manuais

• Cabo mais comprido, extremidade quadrada para chave inglesa.
• Utilizado com ferramentas manuais para trabalhos de montagem ou reparação em pequena escala.
• Altamente dependente do operador; não é ideal para tolerâncias de produção consistentes.

alargadores de máquina (mandril)

• Projetado para furadeiras de bancada, fresadoras, Máquinas CNC.
• Cabo mais curto; haste cilíndrica para pinça/mandril.
• Preferencial na produção – maior repetibilidade quando a configuração é adequada.

Alargadores de canal reto versus alargadores de canal helicoidal

• Flauta reta
  • Comum em furos passantes.
  • Simples e econômico.
  • Os cavacos tendem a se deslocar para a frente da ferramenta.
• flauta espiral
  • Melhor para buracos cegos e materiais que produzem lascas fibrosas.
  • Ajuda a remover os fragmentos de metal do buraco.
  • Geralmente reduz a conversa fiada.

alargadores ajustáveis ​​e de expansão

• O diâmetro pode ser ligeiramente ajustado dentro de uma determinada faixa.
• Comum em trabalhos de reparo e quando as tolerâncias são moderadas.
• Bom para situações pontuais; menos ideal para produção em larga escala e repetitiva, pois o tamanho pode variar se não for cuidadosamente controlado.

Carboneto vs HSS

• alargadores HSS
  • Duro e tolerante.
  • Melhor opção para configurações menos rígidas, máquinas manuais e cortes interrompidos.
  • Amplamente utilizado na engenharia em geral.
• alargadores de carboneto
  • Alta resistência ao desgaste; excelente para materiais abrasivos ou grandes volumes.
  • Requerem configurações rígidas e alinhamento preciso.
  • Ideal para aplicações estáveis ​​e de alto rendimento. Produção CNC.

Tabela 1 – Escolhas típicas de alargadores por tipo de furo e situação

Margem de alargamento: quanto material você deve deixar?

As folga de alargamento É o material extra deixado no pré-furo para o alargador cortar. Este é um dos parâmetros críticos.

• Se a margem for muito pequena
  • A broca tende a esfregar em vez de cortar.
  • Você terá problemas com calor, endurecimento por trabalho (em alguns materiais), vibração e acabamento ruim.
  • O tamanho dos furos torna-se irregular e frequentemente ligeiramente menor do que o necessário.
• Se a tolerância for muito grande
  • O alargador está sobrecarregado.
  • A deflexão da ferramenta aumenta, o que pode produzir furos superdimensionados ou cônicos.
  • O risco de lascar ou quebrar o alargador aumenta.
  • O acabamento da superfície pode deteriorar-se.

Os fabricantes publicam as tolerâncias recomendadas por diâmetro e material. Na prática, engenheiros de processo Ajuste a tolerância de acordo com o material, a profundidade do furo e o tipo de ferramenta. A tendência é:

• Diâmetros pequenos → menor tolerância.
• Diâmetros grandes → margem de segurança ligeiramente maior.
• Materiais difíceis → ajuste mais cuidadoso e melhor suporte das ferramentas.

A abordagem mais segura é... Siga os dados do fornecedor do alargador. e depois valide com um estudo de capacidade em sua máquina e configuração reais.

Que tolerâncias podem ser alcançadas com o alargamento?

Com um processo estável, o alargamento pode proporcionar:

• Diâmetros consistentes Adequado para tamanhos comuns.
• Melhor acabamento de superfície do que perfurar sozinho.
• Melhorado circularidade e retidão, embora não tão preciso quanto afiar ou retificar.

O grau de tolerância permitido depende de:

• Consistência no tamanho e formato dos furos prévios.
• Rigidez da máquina-ferramenta e excentricidade do fuso.
• Qualidade e estado de desgaste do alargador.
• Parâmetros de corte e líquido de arrefecimento.
• Material de trabalho (macio vs. duro, homogêneo vs. com inclusões duras).
• Relação profundidade/diâmetro do furo.

Em muitas aplicações industriais, o alargamento é utilizado para atingir classes de tolerância de furos, tais como: ISO H7 quando o processo é controlado e monitorado. No entanto, esse nível de desempenho não é automático: são necessárias condições de entrada consistentes e alguma forma de gerenciamento da vida útil da ferramenta.

Se o requisito funcional for um diâmetro extremamente pequeno combinado com tolerâncias geométricas muito rigorosas (cilindricidade, retilineidade, textura da superfície), os engenheiros geralmente consideram perfuração mais afiação ou retificação em vez de depender exclusivamente do alargamento.

Alargamento em diferentes máquinas (fresadora vs torno vs furadeira de bancada)

Alargamento em fresadora CNC

• Ideal para furos padronizados e peças prismáticas.
• O alinhamento do alargador é controlado pelo fuso e pela fixação.
• A precisão da localização depende das operações de perfuração ou pré-perfuração.

Se o furo precisar ser localizado com muita precisão em relação a pontos de referência ou outras características, é comum perfurar com diâmetro menor e então interpolar ou perfurar antes do alargamento.

Alargamento em torno

• Excelente quando você precisa que o buraco esteja aberto. coaxial com diâmetro externo virado.
• A peça gira; o alargador é fixado em um cabeçote móvel ou porta-ferramentas.
• Muito popular para buchas, mangas e componentes de eixos.

Alargamento em furadeira de bancada

• Comum em pequenas lojas e departamentos de manutenção.
• Mais sensível à configuração: o desalinhamento do eixo e o alinhamento da fixação são importantes.
• Boa para precisão moderada, mas mais difícil de controlar do que equipamentos CNC.

Velocidades, avanços e lubrificação

O alargamento é sensível aos parâmetros de corte porque o cavaco é fino e a ferramenta deve permanecer em contato uniforme.

• Agilidade (Speed)
  • Frequentemente definido inferior à velocidade de perfuração para o mesmo material.
  • Velocidades muito altas aumentam o calor e podem causar acúmulo de material nas bordas ou vibração.
• alimentação
  • Precisa ser alto o suficiente para promover um corte limpo, sem atrito.
  • Uma taxa de avanço muito baixa pode causar atrito e acabamento ruim; uma taxa de avanço muito alta pode sobrecarregar a ferramenta.
• Lubrificação/refrigerante
  • Auxilia na evacuação de cavacos, especialmente em furos cegos.
  • Reduz o atrito e o calor.
  • Proporciona melhor acabamento superficial e maior vida útil da ferramenta.

Os processos de alargamento confiáveis ​​geralmente se baseiam nos dados de corte recomendados pelo fabricante da ferramenta e, em seguida, são refinados com testes curtos e inspeções durante o processo.

Estudo de Caso 1 – Furo para Pino Guia em Placa de Fixação de Aço

Contexto

Uma fábrica estava produzindo um Placa de fixação em aço com 20 mm de espessura com as pinos de cavilha endurecidos para posicionamento repetível de peças. O desenho especificava:

• Diâmetro do furo: Ø10 H7
• Posição real: moderada, mas suficiente para ser relevante para a repetibilidade.
• Quantidade: lote médio

Inicialmente, a equipe tentou: furar 9.8 mm → alargar para 10 mm usando um alargador mecânico HSS de canal reto.

Problema

Relatório de produção:

• Os furos mediam ligeiramente tamanho desproporcional e, às vezes, por excesso de tolerância.
• A força de inserção dos pinos guia variava de peça para peça.
• Alguns pinos podiam ser inseridos com a mão, outros exigiam bastante força.

Investigação

A análise do processo constatou:

• A pré-furação foi feita com um broca gastaE o furo não era consistentemente redondo.
• O furo perfurado desviou-se ligeiramente, produzindo fora de forma e furos ligeiramente afilados.
• Nenhuma etapa de perfuração foi utilizada antes do alargamento.
• A folga de alargamento foi maior do que a recomendada pelo guia de ferramentas.

Como o alargador seguia cada pré-furo irregular, qualquer ovalização e conicidade eram apenas parcialmente corrigidas, e a folga extra aumentava a deflexão da ferramenta.

Ações corretivas

A equipe alterou o processo para:

1. Faça uma broca com diâmetro menor que o necessário. nova broca.
2. Ponto único perfuração Cada furo com um tamanho pré-definido controlado e melhor retidão.
3. Adicione um pequeno chanfro na entrada.
4. Ream com um alargador de máquina com canal helicoidal de metal duro seguindo as especificações e os dados de corte do fornecedor.

Eles também:

• Gestão mais rigorosa da vida útil das ferramentas: brocas e alargadores foram substituídos ou reafiados em intervalos definidos.
• Foram introduzidos calibradores de tampão para verificações intermediárias.

Consistentes

• A distribuição do tamanho dos furos diminuiu significativamente e permaneceu dentro da tolerância H7.
• Pinos de cavilha pressionados com força consistente ao longo da partida.
• Melhoria na repetibilidade dos dispositivos de fixação; menos retrabalho e menos problemas de montagem.

Este caso ilustra que O alargamento funciona melhor quando os furos-guia são controlados. e as tolerâncias correspondem ao projeto da ferramenta. Tentar usar alargamento para "corrigir" erros de furação e forma inadequados produziu resultados instáveis; uma vez que as etapas de furação e mandrilamento foram controladas, o alargamento proporcionou a precisão desejada.

Estudo de Caso 2 – Corpo de Válvula de Alumínio com Bucha de Encaixe por Pressão

Contexto

Uma loja produziu um corpo da válvula de alumínio com uma bucha de bronze de encaixe por pressãoO buraco da fechadura era:

• Diâmetro nominal: Ø20 mm
• Ajuste: encaixe por pressão leve para o diâmetro externo da bucha
• Material: alumínio liga corpo, relativamente macio e propenso a rebarbas

Processo inicial:

1. Broca de 19.5 mm.
2. Alargue até 20 mm com um alargador HSS de canal reto em alta velocidade.
3. Pressione a bucha e inspecione.

Problema

Problemas observados:

• Após a instalação da bucha, algumas partes apresentaram defeitos. distorção no alumínio ao redor do furo.
• Uma pequena parte das buchas foi encaixada com muita facilidade – quase um ajuste deslizante.
• O acabamento superficial do furo alargado variou; alguns furos apresentaram marcas de vibração visíveis.

Análise

A revisão do processo destacou:

• As furo perfurado Apresentou conicidade e rebarbas na saída.
• A folga de alargamento foi relativamente grande, o que sobrecarregou o alargador consideravelmente.
• A velocidade de corte era alta. O fluxo de fluido refrigerante era inconsistente.
• A fresa de canal reto teve dificuldades com evacuação de cavacos neste material.

A combinação resultou em:

• deflexão da ferramenta e ligeiramente tamanho desproporcional diâmetros dos furos.
• Variação no acabamento superficial causada por condições de corte intermitentes.
• Concentrações de tensão localizadas no alumínio durante a prensagem da bucha.

Melhoria de processos

O processo revisado:

1. Perfure com uma broca afiada, deixando um permissão controlada dentro das recomendações do fabricante de ferramentas.
2. Aplique corretamente chanfro até a entrada do buraco.
3. Usar um alargador de carboneto com canal helicoidal Projetado para alumínio (canais polidos, ângulo de inclinação apropriado).
4. Reduza a velocidade de corte para a faixa recomendada e mantenha um fornecimento confiável de fluido refrigerante.
5. Verifique o tamanho do furo com calibradores de bucha antes de prensar a bucha.

Consistentes

• O tamanho do furo alargado tornou-se mais consistente, mantendo-se dentro da faixa alvo para o ajuste por pressão desejado.
• O acabamento da superfície foi aprimorado, reduzindo os picos de tensão localizados no alumínio.
• A força de compressão da bucha tornou-se previsível e a taxa de peças deformadas diminuiu significativamente.

Este caso demonstra que em materiais macios e dúcteisA evacuação e a tolerância de cavacos são cruciais. Uma fresa de alargamento com canais helicoidais bem escolhida e condições de corte ajustadas podem transformar uma operação problemática em uma etapa estável e repetível do processo.

Defeitos comuns de alargamento e solução de problemas

buraco grande

Causas possíveis:

• Eixo ou suporte excentricidade.
• Sobrecarga de alargamento excessiva e consequente deflexão da ferramenta.
• Alargador desgastado ou lascado cortando em tamanho maior do que o pretendido.
• Vibração devido à falta de rigidez.

Mitigação:

• Meça e corrija a excentricidade no porta-ferramentas.
• Ajuste o tamanho do furo prévio para otimizar a folga.
• Substitua ou retifique os alargadores desgastados de acordo com um cronograma.
• Melhore a fixação e reduza a saliência da ferramenta.

furo de tamanho inferior

Causas possíveis:

• Folga insuficiente; a fresa está raspando, não cortando.
• Ferramenta sem fio com efeito negativo na ação de corte.
• Efeitos térmicos ou retorno elástico em alguns materiais.

Mitigação:

• Aumente ligeiramente a folga, seguindo as orientações do fabricante da ferramenta.
• Substitua o alargador ou use uma geometria mais afiada.
• Verifique se as condições do líquido refrigerante e da temperatura estão estáveis.

Orifício em forma de sino (maior na entrada)

Causas possíveis:

• Não existe ou não é suficiente. chanfro na entrada.
• Desalinhamento entre a ferramenta e o eixo do furo no início.
• Alimentação excessiva na entrada.

Mitigação:

• Adicione um chanfro de entrada adequado.
• Melhorar o alinhamento e a fixação.
• Comece com uma alimentação controlada e, em seguida, aumente gradualmente até atingir a taxa de alimentação normal.

Acabamento superficial ruim / vibração

Causas possíveis:

• Velocidade de corte muito alta.
• Alimentação inconsistente ou muito insuficiente, causando atrito.
• Refrigeração inadequada ou evacuação insuficiente de cavacos.
• Estilo de flauta inadequado para o material e tipo de furo.

Mitigação:

• Ajuste a velocidade e o avanço para a faixa recomendada.
• Garantir formação contínua de cavacos em vez de esfregar.
• Melhore o fluxo do líquido de arrefecimento e a remoção de cavacos.
• Considere o uso de alargadores com canais helicoidais em furos cegos ou materiais fibrosos.

Tabela 2 – Sintoma → Causa Provável → Solução Prática

Perguntas frequentes

Qual é o processo de alargamento?
O alargamento é um processo de acabamento aplicado a um furo existente. Primeiro, perfura-se ou fura-se o furo e, em seguida, utiliza-se uma ferramenta com múltiplas arestas de corte (alargador) para remover uma pequena quantidade de material e melhorar o tamanho, o acabamento e a circularidade.

Qual a função de um alargador na usinagem?
Uma fresa alarga o furo, reduzindo-o a um diâmetro final controlado e com acabamento liso, geralmente para pinos guia, buchas ou encaixes de rolamentos. Ela ajusta com precisão o furo, em vez de criá-lo do zero.

Qual é a finalidade de alargar um furo?
O objetivo é obter um tamanho de furo mais preciso e consistente, além de uma melhor qualidade de superfície, em comparação com a perfuração isolada, para que as montagens se encaixem de forma confiável, com folga ou interferência previsíveis.

O alargamento pode corrigir um furo desalinhado?
Normalmente não. As fresas alargadoras tendem a seguir o caminho do furo existente. Se a localização ou o eixo estiverem incorretos, geralmente é necessário realizar um mandrilamento ou interpolação antes de qualquer alargamento.

Alargar o furo é melhor do que furar?
Elas desempenham funções diferentes. A perfuração serve para criar o furo rapidamente; o alargamento serve para... acabamento para uma tolerância mais rigorosa e um acabamento melhor.

Quando devo usar a mandrilamento em vez do alargamento?
Use "boring" quando precisar corrigir algo. posição, retidão ou eixo do furo, ou quando você precisa de um controle geométrico muito preciso. O alargamento é mais indicado para acabamento dimensional e superficial quando o eixo do furo já está dentro dos padrões aceitáveis.

Referências

Sandvik Coromant – Conhecimento em alargamento (Visão geral do alargamento, dados de corte, solução de problemas):
https://www.sandvik.coromant.com/en-gb/knowledge/machining-formulas-definitions/reaming

Kennametal – Aplicações de furação e alargamento de furos (Estratégias de acabamento de furos na usinagem de produção):
https://www.kennametal.com/us/en/resources.html