O que faz com que os seus furos perfurados por CNC não passem nas inspecções de qualidade?

Termina uma grande produção, mas o inspetor de qualidade rejeita o lote. Os furos são ovais, ásperos ou ligeiramente deslocados. Perde-se tempo e dinheiro valiosos a tentar adivinhar a causa principal.

As causas comuns de furos falhados incluem, mas não se limitam a: deslocação inicial da broca, excentricidade do fuso (que leva à ovalidade), rebarbas de saída excessivas e marcas de vibração internas. Estas causas podem ser resolvidas estabilizando o contacto inicial, minimizando o desvio para menos de 0,02 mm e optimizando os avanços e as velocidades para o material específico.

Alguns Operadores culpam frequentemente o código G ou o controlador da máquina, mas o ciclo de perfuração - quer seja G81 ou G73 - apenas segue o caminho que lhe é dado. Os verdadeiros problemas são quase sempre mecânicos ou relacionados com a configuração. Deixe-me explicar as razões físicas pelas quais as suas operações de perfuração falham e como as corrijo para garantir que todas as peças passam na inspeção.

Por que a progressão da broca está ocorrendo no início do ciclo?

Observa-se a broca a aproximar-se da peça. Toca na superfície e desliza para o lado antes de penetrar efetivamente no metal. Agora o furo está descentrado e a peça está estragada.

O movimento da broca ocorre quando a ponta da ferramenta derrapa na superfície da peça de trabalho devido à falta de um furo piloto, a defeitos geométricos na ponta da broca ou a uma fixação deficiente. A utilização de uma broca pontual ou de uma broca de carboneto de ponta dividida de alta qualidade assegura que a ferramenta se centra imediatamente, evitando a deflexão inicial.

O desvio da broca no início de um ciclo raramente é um erro de programa. Trata-se de um problema de estabilidade. Quando uma broca normal, especialmente uma com um ângulo de ponta de 118°, toca numa superfície lisa ou dura, tem dificuldade em encontrar apoio. A extremidade do cinzel - a ponta do berbequim - não corta; expande-se. Se não utilizar um berbequim de centro ou broca de ponto¹ para criar uma guia, as forças rotativas empurrarão a broca lateralmente sobre o material. Esta "derrapagem" continua até que a broca escava, resultando num furo que está significativamente desviado das coordenadas programadas.

Este problema agrava-se se a sua ferramenta tiver defeitos geométricos. Se as duas arestas de corte principais não forem exatamente iguais em comprimento ou altura, as forças de corte ficam desequilibradas. A broca empurra-se efetivamente para fora do lado mais forte.
Para resolver este problema, recomendo sempre um "exercício experimental²" com uma velocidade de avanço baixa se não tiver a certeza. No entanto, a melhor solução é mecânica: utilizar uma broca de ponto para criar um furo central preciso. Se não for possível efetuar um furo por pontos, utilize uma broca de metal duro de elevada rigidez com uma geometria de ponta dividida, que é auto-centrante. Além disso, verifique a fixação da peça de trabalho. Se a peça vibrar ou se deslocar, mesmo que ligeiramente, durante o contacto, a broca irá deslocar-se.

Causa principal	Mecanismo	Solução prática
Piloto desaparecido	A ponta da broca desliza sobre uma superfície lisa	Utilizar sempre primeiro uma broca de centro/ponto
Geometria da ferramenta	Bordos irregulares criam força lateral	Inspecionar a simetria da broca; utilizar o ponto de separação
Máquina/configuração	A vibração permite o movimento	Fixação segura; Verificar a rigidez do fuso
Material	Pontos difíceis desviam a ponta	Reduzir o avanço de entrada; utilizar ferramentas de metal duro mais rígidas

Como é que a excentricidade do fuso afecta a circularidade e o tamanho do furo?

Mede-se o diâmetro do furo com um calibre de pinos. Encaixa numa direção, mas não na outra, porque o furo tem a forma de um ovo ou de um triângulo.

A excentricidade do fuso faz com que a broca orbite em vez de rodar corretamente, criando furos sobredimensionados, lobulados ou elípticos. A excentricidade superior a 0,02 mm força o centro de corte a desviar-se do centro teórico, resultando numa fraca precisão dimensional e num desgaste irregular da ferramenta.

A excentricidade do fuso é o principal inimigo da circularidade do furo. Num mundo ideal, a sua broca roda perfeitamente no seu eixo. Na realidade, os rolamentos gastos ou os mandris soltos causam excentricidade radial³. Quando isto acontece, a broca não gira apenas; ela orbita. Actua mais como uma barra de perfuração do que como um berbequim, cortando um furo que é efetivamente maior do que o diâmetro da broca.
Este processo destrói a circularidade. Como a ferramenta está a oscilar, o percurso de corte desvia-se de um círculo perfeito. O resultado são furos elípticos, poligonais ou "lobados" (frequentemente triangulares).

O impacto estende-se a tolerâncias⁴. Poderá verificar que o diâmetro do furo muda em diferentes profundidades ou é inconsistente entre peças. Se o seu desvio radial exceder 0,02 mm, é quase impossível manter tolerâncias apertadas.
A excentricidade também danifica as suas ferramentas. Obriga um lado da broca a fazer mais trabalho, levando a um desgaste desigual das margens. Isto cria vibração, o que degrada ainda mais o acabamento da superfície. Verifico sempre a excentricidade com um relógio comparador. Se for elevado, mude para mandris hidráulicos de alta precisão ou de encaixe por contração para estabilizar a ferramenta.

Questão	Causa	Consequência
Furos de grandes dimensões	Ferramenta a "orbitar" devido a excentricidade	Diâmetro real de corte > Diâmetro da broca
Redondeza deficiente	Deslocação radial periódica	Furos elípticos ou lobulados (triangulares)
Desgaste irregular	Um lábio corta mais material	Redução da vida útil da ferramenta e aumento da vibração

Porque é que as formações de rebarba são excessivas nos orifícios de saída?

O furo parece perfeito na superfície superior. Mas quando se vira a peça, vê-se uma tampa ou "coroa" metálica dentada pendurada na parte inferior que requer rebarbação manual.

As rebarbas de saída excessivas ocorrem porque a broca empurra o material para fora em vez de o cortar à medida que o atravessa. Isto é causado por ferramentas cegas, taxas de avanço agressivas na saída ou falta de suporte. Ferramentas afiadas e avanços de saída reduzidos evitam esta deformação plástica.

As rebarbas de saída são quase sempre mais graves do que as rebarbas de entrada. Este facto deve-se à mecânica da abertura. Quando a broca atinge o fundo da peça de trabalho, o material restante torna-se muito fino. Perde a sua resistência estrutural. Se os parâmetros de corte forem demasiado agressivos, a broca deixa de "cortar" o metal e começa a "extrudir" ou a empurrá-lo. O material rasga-se e deforma-se plasticamente. O material rasga-se e deforma-se plasticamente, criando uma grande rebarba ou uma "tampa" que fica pendurada na saída.

Isto é particularmente comum em materiais dúcteis⁵ como as ligas de alumínio ou o aço inoxidável, em que o metal se estica antes de partir. Também acontece quando as ferramentas estão gastas. Uma aresta de corte gasta aumenta a força axial necessária para penetrar, que actua como um punção em vez de uma lâmina.
Para eliminar este problema, concentro-me na "estratégia de saída". Em primeiro lugar, certifique-se de que a geometria da sua ferramenta corresponde ao material - as pontas padrão podem não ser suficientemente afiadas. Em segundo lugar, reduza a sua velocidade de avanço em cerca de 50% quando a broca estiver prestes a romper. Isto reduz a força de corte e permite que a aresta corte a camada final de forma limpa. Para peças críticas, a colocação de uma placa de suporte sacrificial sob a peça de trabalho fornece suporte e praticamente elimina rebarbas de saída⁶.

Fator	Causa da rebarba	Solução
Ação de corte	Empurrar/Extrudir vs Cisalhamento	Utilizar ferramentas afiadas com geometria positiva
Taxa de alimentação	A força axial elevada irrompe através de	Reduzir o avanço em 50% na saída do furo
Apoio material	O material fino deforma-se facilmente	Utilizar uma placa de suporte de sacrifício
Desgaste da ferramenta	As arestas baças funcionam como um soco	Inspecionar e substituir regularmente as brocas

Como é que se pode eliminar as marcas de vibração no interior do orifício perfurado?

Olhamos para o interior do furo com uma lanterna e vemos linhas ásperas e espirais ou um padrão que parece um disco de vinil. É provável que o berbequim tenha feito um som de martelagem durante o corte.

As marcas de vibração resultam de vibrações auto-excitadas causadas por longos balanços da ferramenta, rigidez insuficiente ou evacuação deficiente das aparas. Pode eliminar estas marcas encurtando a broca, evitando velocidades de fuso ressonantes e utilizando ciclos de perfuração peck para limpar as aparas e arrefecer a zona de corte.

A vibração é um sinal visível de instabilidade. No interior de um furo, manifesta-se normalmente como padrões de vibração ou espirais de superfície rugosa. O culpado mais comum é saliência da ferramenta⁷. Quanto mais a broca se afasta do suporte, menos rígida se torna. Funciona como um diapasão. Quando as forças de corte flutuam, a broca vibra, entrando na parede do furo e criando essas marcas feias.

Outra causa importante é entupimento de aparas⁸. Se as aparas não puderem evacuar, acumulam-se nas ranhuras e friccionam contra a parede do furo, criando fricção e vibração.
Para resolver este problema, comece por encurtar a saliência da broca. Utilize a ferramenta mais curta possível para a profundidade. Se estiver a perfurar em profundidade, utilize porta-ferramentas de elevada rigidez.
Em seguida, observe os seus parâmetros. A vibração ocorre frequentemente numa "zona de ressonância" específica. A simples alteração da velocidade do fuso - para cima ou para baixo - pode parar a vibração instantaneamente. Finalmente, utilize um ciclo de perfuração peck (como o G83). Este ciclo quebra as limalhas e retira-as do furo, ao mesmo tempo que permite que o líquido de refrigeração chegue à ponta. Esta lubrificação reduz o atrito e a deformação térmica, deixando-o com uma superfície de furo lisa e limpa.

Estratégia	Ação	Benefício
Aumentar a rigidez	Reduzir a saliência da broca	Reduz a deflexão e o efeito de "diapasão"
Quebrar a ressonância	Ajustar as RPM do fuso	Desloca a operação para fora da zona de vibração
Fichas transparentes	Utilizar a perfuração Peck (G83)	Evita o entupimento e a fricção nas paredes
Melhorar o arrefecimento	Refrigerante interno de alta pressão	Lubrifica a fricção e lava as aparas

Conclusão

Pode resolver as falhas de perfuração estabilizando o início para evitar o deslocamento, minimizando a excentricidade para garantir a circularidade, gerindo as velocidades de saída para parar as rebarbas e aumentando a rigidez para eliminar a vibração.

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