El desbrozo es un proceso de mecanizado de alta precisión utilizado para eliminar el material en un movimiento lineal, creando formas internas o externas complejas en piezas metálicas. La herramienta de corte, conocida como un broche, contiene una serie de dientes que aumentan la altura a lo largo de su longitud, cortando progresivamente más profundo con cada paso. El despilfarro puede ser realizado empujando o tirando el broche a través o sobre la pieza de trabajo, y la opción entre los reforzando los requerimientos de los requerimientos de los efectos de calidad.

¿Qué es el broche de empuje?

El broche es un método donde el broche se inserta manualmente o por una prensa en la pieza de trabajo y luego se ve obligado a través de ella mediante la aplicación de la fuerza compresiva axial. El broche se empuja desde un extremo, y la acción de corte se produce a medida que la herramienta se mueve a través de la pieza de trabajo. Este proceso se realiza normalmente utilizando una prensa hidráulica o mecánica, aunque algunas configuraciones utilizan una máquina de empujería vertical con un ramojoncha que comprimiendo el broche que se comprime.

El brocheado de empuje se utiliza principalmente para crear características internas como las teclas, las líneas, los agujeros cuadrados, los agujeros hexagonales y otros perfiles no redondos. Es especialmente eficaz para las piezas de mecanizado que son relativamente cortas y rígidas, ya que el trabajo debe ser capaz de soportar las fuerzas axiales implicadas. Las piezas comunes producidas mediante el broche de empuje incluyen los bushings, engranajes, poleas y los interruptores y los puntos de empuje.

Equipo para el broche de empuje

El equipo más común para el brocheo es una prensa hidráulica vertical con un carnero que empuja el broche a través de la pieza de trabajo. La pieza de trabajo se monta sobre una fijación debajo del carnero, y el broche se guía por un agujero de buje o piloto para asegurar la alineación. La longitud de la tracción y la capacidad de fuerza del carnero deben coincidir con la longitud del broche y el material que se está cortando.

Los broches son más cortos y más estéricos que los broches, porque deben resistir cargas compresivas sin doblar. A menudo están hechos de acero de alta velocidad (HSS) o carburo atado para una vida útil más larga. El diseño del broche incluye una sección piloto, dientes duros, dientes de acabado y una manivela. Debido a que la fuerza se aplica al final del broche, la herramienta debe ser cuidadosamente endurecida y mantener el suelo.

Materiales Adecuados para el broche de empuje

El brocheado de empuje funciona bien en materiales dútiles como acero de baja emisión de carbono, acero inoxidable, aluminio, latón y bronce. Materiales más duros como el acero de herramientas o las aleaciones tratadas con calor pueden ser interrumpidas pero requieren velocidades más lentas, equipo más robusto y lubricación cuidadosa. El proceso es menos común para materiales de hervidor porque la fuerza compresiva puede causar cracking o chipping.

Ventajas de la perforación

  • Alta velocidad: El broche pasa por la pieza de trabajo en un solo golpe, haciendo empujar a brochando uno de los métodos más rápidos para producir perfiles internos, especialmente en la producción de alto volumen.
  • Menor costo del equipo: Las prensas hidráulicas son relativamente baratas en comparación con las máquinas especializadas necesarias para el broche de tiras.
  • Simbolidad: La configuración es sencilla; el operador coloca la pieza de trabajo, la prensa empuja el broche a través, y la parte es eliminada.
  • Buen acabado superficial: La acción de corte progresiva deja una superficie lisa, eliminando a menudo la necesidad de operaciones de acabado secundario.
  • Tiempos cortos de ciclo: Para partes que pueden producirse en un solo paso, los tiempos de ciclo son muy cortos, mejorando el rendimiento.

Limitaciones de empuje de brocha

  • Restricción de la longitud de la pieza: La parte debe ser lo suficientemente larga para permitir que el broche pase por completo, pero no tanto tiempo que las hebillas del broche. Generalmente, empujar el broche se limita a partes con una relación longitud-diametro menos de 8:1.
  • Fuente sobre la pieza de trabajo: La fuerza compresiva puede causar que las partes delgadas se derrumben o deformen. La fijación debe ser robusta para prevenir el movimiento.
  • Apoyo de la cucaracha: El broche debe ser guiado con precisión; la desalineación puede conducir a la rotura de herramientas o a las tolerancias pobres.
  • ] Limitado a formas más simples: Mientras que el brocheo de empuje puede producir varios perfiles, formas extremadamente complejas a menudo requieren el broche de tiras debido a las limitaciones de longitud de la herramienta.

¿Qué es Pull Broaching?

El brocheo es un método en el que el broche está conectado a un mecanismo de tirado, como un cilindro hidráulico, cadena o cable, que dibuja la herramienta a través de la pieza de trabajo. El broche se coloca delante o a través de la parte, y luego se tira bajo tensión, creando el corte. Este método evita el estrés del broche compresivo en la herramienta, permitiendo broches más largos y más esbeltos que pueden producir trazos horizontales más largos y cortes.

El broche de tirón es ampliamente utilizado tanto para el broche de superficie interna como externa. Internamente, puede producir agujeros largos de estilismo, remachado y pasajes irregulares. Externamente, se utiliza para crear dientes de engranaje, cúpulas y otras superficies contorneadas en piezas grandes o de forma irregular. La capacidad de sacar el broche a través de distancias más largas hace que sea ideal para partes con longitud sustancial o múltiples características a lo largo.

Equipo para el desbloqueo de tiradas

Las máquinas de brocado de tirón están diseñadas para propósitos y vienen en varias configuraciones. Las máquinas de brocado de tintura horizontal cuentan con una cama a la que se sujeta la pieza; el broche se dibuja a través de un pistón hidráulico situado en un extremo. Las máquinas de brocado vertical funcionan de forma similar pero en una orientación vertical, que es más compacta y simplifica la carga de piezas para ciertas geometrías.

El mecanismo de tirado debe proporcionar fuerza constante y velocidad controlada. Las máquinas modernas utilizan a menudo sistemas hidráulicos controlados por servo para mantener la velocidad de corte constante y minimizar el choque. El broche se conecta normalmente a través de una manivela que involucra una cabeza de tirador. A diferencia del broche de empuje, la herramienta experimenta sólo tensión de tracción, permitiendo broches más largos y más delgados.

Materiales Adecuados para el broche de tirado

El brocheado de tirado puede manejar la misma gama de materiales como el broche de empuje, pero también es adecuado para materiales más duros debido a la capacidad de utilizar velocidades más lentas y fuerza superior sin el adelgazamiento de herramientas. Se utiliza comúnmente en aceros de aleación, hierro fundido, componentes de metal en polvo, e incluso superalaciones.

Ventajas de la perforación de tiradas

  • Longitud de la tracción más larga: Como el broche está bajo tensión, puede ser muy largo, permitiendo cortes a lo largo de distancias más largas y características más profundas.
  • Gentileza sobre piezas delicadas: El movimiento de tirado no comprime la pieza de trabajo, reduciendo el riesgo de deformación para formas de paredes delgadas o complejas.
  • Mejor evacuación de chip: En el broche de tirada horizontal, las fichas se desprevenen de la zona de corte debido a la gravedad, mejorando el acabado superficial y la vida útil de las herramientas.
  • Capacidad para formas complejas: Los broches de tirado pueden diseñarse con múltiples pasos y secciones para producir perfiles intrincados en un solo paso.
  • La precisión más alta: La velocidad de tirado controlada y la fuerza constante a menudo producen tolerancias más estrictas y una mejor repetición que empujar el broche, especialmente en partes más largas.

Limitaciones de la perforación de tiradas

  • Costo de equipo más alto: Las máquinas de brocado de tirado son más caras que las prensas hidráulicas, tanto en la inversión inicial como en el mantenimiento.
  • Tiempo de configuración más lento: La fijación y la alineación de brocas tardan más tiempo porque el broche debe pasar por la pieza de trabajo y ser asegurado en ambos extremos.
  • Longitud de la cucaracha: Los broches de tirado son a menudo varios pies de largo, que requieren más espacio para el almacenamiento y el manejo, y el aumento del costo de la herramienta.
  • Velocidad menor para piezas pequeñas: Para características cortas y sencillas, el brocheteo puede ser más lento que el empuje broche debido a la necesidad de retractar y recargar completamente el broche.

Diferencias clave entre el broche de empuje y el broche de tirón

La diferencia fundamental radica en la forma en que se aplica la fuerza —la compresión frente a la tensión— pero las implicaciones afectan a todos los aspectos del proceso.

Factor Push Broaching Pull Broaching
Direction of force Compressive (push) Tensile (pull)
Tool stress High compressive stress, risk of buckling Tensile stress, no buckling
Broach length Short to moderate (typically under 24 inches) Long (can exceed 8 feet)
Stroke length Limited by press stroke and part length Longer, up to several feet
Common applications Keyways, small splines, square/hex holes Large splines, gear teeth, rifling, external surface contours
Typical part size Small to medium parts Medium to large parts
Equipment type Hydraulic/mechanical press Horizontal or vertical broaching machine
Production speed Very high for simple parts High, but slower for short features
Tool cost Lower (shorter, simpler geometry) Higher (longer, may be sectional)
Precision Good, but limited by tool deflection Excellent, especially for long features
Ideal for delicate parts No (compressive force can distort) Yes (pulling is gentle)

Nota: La tabla anterior es una guía general. El rendimiento real depende de la condición de la máquina, el diseño de herramientas y el material de la pieza de trabajo.

Factores a considerar al elegir un método de broche

La selección entre empuje y empuje requiere evaluar varios factores interconectados. Ningún método es superior en todos los casos; la decisión debe basarse en geometría parcial, volumen de producción, propiedades materiales, requisitos de tolerancia y limitaciones presupuestarias.

Geometría de la parte y tamaño

Las partes cortas y rígidas con perfiles internos simples son candidatos ideales para el broche de empuje. Por el contrario, las partes largas, los componentes grandes o las partes que requieren características externas profundas son mejor servidos por el broche de tirado. Por ejemplo, un arbusto de acero con una pequeña llave es el mejor empuje de la presión, mientras que un eje de transmisión de camión pesado con múltiples líneas de broche largos requiere un grosor de pared de la parte.

Volumen de producción

Para la producción de piezas pequeñas (miles por día), el brochet de empuje ofrece los tiempos de ciclo más rápidos y el menor coste de herramientas por parte. La simplicidad de una prensa hidráulica permite cambios rápidos entre las familias de la parte. Para volúmenes medianos a grandes de piezas más grandes, las máquinas de brocado de tira, aunque más lento por ciclo, pueden lograr una producción similar mecanizado múltiples características en un solo paso.

Material y dureza

Los materiales más blandos y dútiles son adecuados para el brocheado de empuje. A medida que aumenta la dureza de material, el riesgo de rotura de herramientas bajo aumentos de compresión, haciendo que el broche de tirante sea más fiable. Para el acero endurecido (arriba 35 HRC), el broche con velocidades más lentas y el cartílago es estándar.

Requisitos de tolerancia y acabado superficial

Ambos métodos pueden lograr tolerancias de ±0.001 pulgadas o mejor, pero el broche de empuje generalmente proporciona resultados más consistentes en partes más largas debido a un mejor viaje guiado de herramientas. Los acabados superficiales suelen oscilar entre 32 y 63 microinches Ra con herramientas adecuadas de refrigeración y afilado; el brocado de empuje puede dejar marcas leves en la entrada o salida si no es compatible correctamente.

Consideraciones de gastos

Inversión inicial: Una prensa hidráulica para el broche de empuje es significativamente más barato que una máquina de empuje dedicada. Sin embargo, para la producción en curso, el costo de la herramienta para el broche de tiradas es mayor debido a broches más largos y complejos, pero la vida útil de la herramienta puede ser más larga si se mantiene adecuadamente. Para trabajos de bajo volumen, el broche de una prensa existente es económico; para la producción de alta volumen dedicado de alta volumen

Diseño de herramientas de Broach: Push vs. Pull

La herramienta de broche difiere significativamente entre los dos métodos. Los broches de empuje tienen un tirón en un extremo para que el ariete de prensa se oponga y los dientes se cortan a lo largo del cuerpo, que debe ser lo suficientemente robusto para resistir el adelgazamiento. La geometría de los dientes — ángulo de golpe, ángulo de alivio, ancho de tierra— está diseñada para manejar la formación de chips y reducir las fuerzas de corte.

Los broches de tirado tienen un extremo de tirado con una ranura o agujero roscado para fijar a la cabeza de tirado. El cuerpo puede ser más lento y más largo porque está bajo tensión. Muchos broches de tira se hacen en secciones, permitiendo la sustitución de segmentos usados en lugar de raspar toda la herramienta. Este diseño modular reduce los costos de herramienta a largo plazo. El diseño de los broches de tirantes puede incorporar mayores aumentos por diente, permitiendo una eliminación de material más rápida en un solo,

Ambos tipos dependen de la carga adecuada de chips, geometría de interruptores de chips y la entrega de refrigerante. La evacuación eficaz de chips es crítica; en brochado de empuje, los chips se empujan por delante de la herramienta, por lo que la pieza debe tener agujeros de limpieza o el broche debe tener goletas de chip tamaño en consecuencia.

Consideraciones de seguridad y mantenimiento

Las máquinas de desplegable, ya sea empujar o tirar, implican fuerzas altas y herramientas afiladas. Los protocolos de seguridad deben incluir la vigilancia entrelazada para evitar el acceso durante el derrame, botones de parada de emergencia e inspección regular de la condición de broche. Las prensas de empuje requieren una alineación cuidadosa para evitar la explosión de herramientas si las hebillas de broche.

El mantenimiento se centra en mantener la máquina hidráulica limpia y libre de fugas, revisar los casquillos guía y las placas de desgaste, y garantizar que el mecanismo de tirado (cadena, cable o cilindro hidráulico) está en buenas condiciones. Los broches deben afilarse periódicamente; los dientes aburridos aumentan las fuerzas de corte y pueden dañar la pieza. Los sistemas de filtración refrigerante son importantes para prevenir la recirculación de chips, que pueden degradar la superficie y la vida útil.

Temas avanzados en Broaching

CNC Broaching

Las máquinas modernas CNC pueden realizar brocas usando accesorios especializados o usando el husillo para empujar o tirar un broche, aunque las máquinas dedicadas siguen siendo dominantes. El brocado CNC permite una producción flexible con cambios rápidos entre diferentes perfiles, pero los tiempos de ciclo son generalmente más largos que con una prensa hidráulica. Este enfoque es útil para prototipar y producir bajo volumen.

Surface Broaching

Tanto los métodos de empuje como el tirón se pueden aplicar a la brocha de superficie externa. En el brocado de la superficie de empuje, la pieza de trabajo se empuja contra un broche estacionario; en el brocado de la superficie de la empuñadura se tira el broche a través de la superficie de la pieza. Esto es común para producir superficies planas, ranuras anguladas o contornos inusuales en bloques de motor, cabezas de cilindros y otras fundidas.

Máquinas de desplegamiento horizontales vs. verticales

Las máquinas de brocado horizontal son típicas para el broche de tiradas porque permiten largos trazos y fácil eliminación de chips. Las máquinas de brocado vertical se utilizan a menudo para el broche de empuje porque pueden manejar la carga de parte de la parte superior y utilizar la gravedad para ayudar a la caída de chips en algunos casos. Algunas máquinas de brocado vertical existen para piezas pesadas y difíciles de fibra.

Refrigerante y Lubricación

El broche genera calor significativo debido a altas tasas de eliminación de materiales. Los refrigerantes hidrosolubles con aditivos de presión extrema se utilizan comúnmente para reducir las fricción y los chips de fricción. En brochado de empuje, el refrigerante se dirige a la zona de corte a través de agujeros en el broche o de boquillas externas. En brocha de tintura, refrigerante de inundación es más fácil de aplicar porque la herramienta y la pieza.

Ejemplos del mundo real

Ejemplo 1: Pequeña clave en un arbusto de acero. Un fabricante de componentes hidráulicos necesita 10.000 piezas de bushing por mes, cada una que requiere una llave de 0,25 pulgadas. Usando una prensa hidráulica vertical con un broche de empuje, el tiempo de ciclo es de unos 10 segundos por parte, incluyendo carga y descarga. El costo total de operación es bajo, y la calidad de la pieza es consistente.

Ejemplo 2: Gran estilizado en un eje de transmisión. Un proveedor de nivel automotriz de acero accionado necesita producir líneas de 8 pulgadas de largo en ejes de acero forjado. El material es de 8620 aleación de acero, endurecido en caso de 58 HRC. La tolerancia necesaria en el diámetro mayor es de ±0.001 pulgada.

Ejemplo 3: Contorno externo complejo en un componente de hierro fundido. Un fabricante de compresores de aire grandes necesita una serie de ranuras de doblela angular en una cabeza de cilindro. La parte es pesada e irregularmente formada. Una máquina de broche vertical con broche de superficie personalizado se emplea. El broche se elabora hacia arriba a través de la pieza fija, creando el perfil de la ranura de un solo golpe.

Conclusión

La decisión entre el broche y el broche de empuje de bisagras sobre las demandas específicas del proyecto. Empujar brochando sobresalen en velocidad y economía para piezas cortas y simples hechas de materiales dútiles, especialmente cuando producen características internas como las claves y pequeñas líneas de empuje. El broche de tirada ofrece la versatilidad, acción más suave y trazo más largo requerido para piezas grandes, a menudo alcanzar tolerancias en el volumen óptimo.

Para más información sobre los fundamentos de la broca, visite la Guía de broca de ingenieros de fabricación. especificaciones detalladas sobre el diseño de herramientas de broche pueden encontrarse en Maquinacinista estadounidense. Para el consejo de selección de máquinas, consulte [Máquinas de maquinaria][Balc][Balc] [