Brochado Explicado: Proceso, Mecanismo y Tipos Principales

¿Qué es el Brochado?

El brochado es un proceso de mecanizado donde una herramienta dentada, endurecida y afilada remueve material de una pieza de trabajo de manera consistente, continua y precisa. El proceso de brochado utiliza una herramienta con dientes elevados de diferentes tamaños que cortan con precisión una cantidad específica de material en cada pasada sobre la pieza.

En el brochado, la herramienta de múltiples cortes se mueve mientras la pieza permanece estática, o la pieza se mueve mientras la herramienta está estática. En algunos casos, puede haber rotación relativa entre la herramienta y la pieza. El proceso de brochado puede ser interno a través del centro de la pieza o externo a través de la superficie de la pieza.

El brochado es un proceso de mecanizado que utiliza una herramienta dentada, llamada brocha, para remover material. Hay dos tipos principales de brochado: lineal y rotativo. En el brochado lineal, que es el proceso más común, la brocha se ejecuta linealmente contra una superficie de la pieza para efectuar el corte.

Las brochas lineales se usan en una máquina de brochado, que a veces se abrevia simplemente como brocha. En el brochado rotativo, la brocha gira y se presiona en la pieza para cortar una forma axisimétrica.

Una brocha rotativa se usa en un torno o máquina de tornillos. En ambos procesos, el corte se realiza en una sola pasada de la brocha, lo que lo hace muy eficiente.

El brochado se utiliza cuando se requiere mecanizado de precisión, especialmente para formas extrañas. Las superficies mecanizadas comúnmente incluyen agujeros circulares y no circulares, estrías, chaveteros y superficies planas.

Las piezas de trabajo típicas incluyen fundiciones pequeñas a medianas, forjados, piezas de máquina de tornillos y estampados. Aunque las brochas pueden ser costosas, el brochado generalmente se prefiere sobre otros procesos cuando se usa para series de producción de gran volumen.

Las brochas tienen forma similar a una sierra, excepto que la altura de los dientes aumenta a lo largo de la herramienta. Además, la brocha contiene tres secciones distintas: una para desbaste, otra para semiacabado y la final para acabado.

El brochado es un proceso de mecanizado inusual porque tiene el avance incorporado en la herramienta. El perfil de la superficie mecanizada es siempre el inverso del perfil de la brocha. El ascenso por diente (RPT), también conocido como paso o avance por diente, determina la cantidad de material removido y el tamaño de la viruta.

La brocha puede moverse relativa a la pieza o viceversa. Como todas las características están incorporadas en la brocha, no se requiere movimiento complejo ni mano de obra calificada para usarla. Una brocha es efectivamente una colección de herramientas de corte de punta única dispuestas en secuencia, cortando una tras otra; su corte es análogo a múltiples pasadas de una cepilladora.

¿En Qué Consiste el Proceso de Brochado?

El proceso de brochado varía dependiendo de si se usa brochado de superficie o interno. El brochado de superficie es la operación más directa porque una superficie actúa sobre la otra.

Por ejemplo, ya sea que la herramienta de brochado permanezca estacionaria y la pieza se mueva contra ella, o la pieza esté estacionaria y la brocha se mueva contra ella.

El brochado interno no es tan simple. Para el uso de una brocha interna, la pieza debe asegurarse en su lugar con un porta-piezas, que también actúa como montaje para la máquina de brochado. Luego, usando el elevador de la máquina, la brocha se baja dentro de la pieza.

Luego, el extractor de la máquina agarra el piloto de la brocha, y cuando el elevador libera el seguidor, el extractor tira de la brocha completamente a través de la pieza. Finalmente, la pieza se retira y la brocha se vuelve a enganchar con el elevador.

¿Cuáles son los Usos del Brochado?

Hay una gran cantidad de usos para las brochas. De hecho, probablemente haya visto tipos de brochado en herramientas manuales, electrodomésticos, fontanería, diseño automotriz, equipos agrícolos y una variedad de otras aplicaciones militares e industriales.

Sin embargo, el uso principal del brochado es en la producción de piezas de alto volumen que requieren cortes precisos, repetitivos y complejos. Aunque el proceso de brochado puede usarse para una variedad de aplicaciones, los mejores materiales son aquellos con una dureza entre 26 y 28 Rockwell C.

Sin embargo, muchas empresas de producción han tenido éxito utilizando materiales con una dureza de hasta 32 Rockwell C.

Cómo Cuidar sus Brochas

Cuando recibe una brocha nueva, probablemente sea buena para al menos 8.000 cortes. Sin embargo, si la brocha se cuida y se afila regularmente, puede aumentar esa estimación original a casi 60.000 o más cortes.

Las brochas son piezas costosas, algunas cuestan aproximadamente $2.000 o más, y aunque los 8.000 cortes estimados podrían ser aceptables para operaciones más pequeñas, no todas las empresas pueden permitirse reemplazar estas herramientas con tanta frecuencia.

Por lo tanto, después de cortar 3.000 piezas, podría valer la pena enviar sus brochas para afilarlas y reacondicionarlas para prolongar su vida útil y reducir los costos de producción totales. Si ha notado un aumento en la fuerza requerida para cortar sus piezas, es posible que su brocha necesite afilado.

Tipos de Máquinas de Brochado

Aquí hay algunos tipos de máquinas de brochado a considerar:

• Brochado horizontal
• Brochado vertical
• Brochado interno
• Brochado externo
• Brochado rotativo
• Brochado lineal

1. Máquina de Brochado Horizontal

Las máquinas de brochado horizontal usan el método de tracción para brochar la pieza y se usan para brochado interior y exterior. Una máquina horizontal tiene una bancada, un piloto de brocha y un mecanismo de accionamiento.

Las brochas principales en una máquina horizontal son chaveteros, estrías, ranuras, agujeros redondos y formas interiores. Aunque las máquinas horizontales ocupan espacio en el suelo, son perfectas para brochas largas y piezas pesadas.

2. Máquina de Brochado Vertical

Una máquina de brochado vertical empuja o tira de la herramienta de brochado, siendo el brochado por empuje el tipo más común. El diseño y configuración de las máquinas verticales hacen posible que realicen múltiples operaciones ya que es fácil pasar una pieza de una máquina a otra.

Los tres tipos de máquinas verticales son: empuje hacia abajo, tracción hacia arriba y tracción hacia abajo. El diseño de tracción hacia arriba es el más popular. Las máquinas de brochado vertical pueden ser accionadas por hidráulica o accionamiento electromecánico; la hidráulica es la más popular y rentable.

3. Máquina de Brochado de Superficie

Una máquina de brochado de superficie remueve material de la superficie de una pieza. La herramienta de corte pasa sobre la pieza para producir superficies planas o contorneadas. La característica única de una máquina de brochado de superficie es que la herramienta de corte está unida a un ariete que se fuerza a lo largo de la pieza.

El ariete puede moverse horizontal o verticalmente dependiendo del diseño de la máquina. Es posible que una máquina de brochado de superficie tenga dos arietes; esto se describe como brochado dúplex.

4. Máquina de Brochado Continuo

En el brochado continuo, la pieza se mueve constantemente mientras la brocha se mantiene estacionaria. El movimiento puede ser rectilíneo, horizontal o circular.

Con el brochado continuo horizontal, las piezas se cargan en un dispositivo montado en una cadena. El brochado continuo se usa para cortar piezas similares al mismo tiempo.

5. Máquina de Brochado Rotativo

El brochado rotativo es diferente de otras formas de brochado y se conoce como brochado oscilante (wobble broaching). Es un método de precisión para producir formas poligonales internas o externas. En el brochado rotativo, la herramienta de corte se coloca en un ángulo de 1° respecto a la línea central de la pieza; esto hace que la brocha corte con un efecto de cincelado o escalonado.

El brochado rotativo puede completarse con un torno o fresadora usando un husillo horizontal o vertical donde el husillo puede girar libremente. Las formas que se pueden crear con brochado rotativo incluyen hexágonos, cuadrados, serrados, chaveteros, involutas, estrías, engranajes rectos, números y letras.

6. Máquina de Brochado por Torneado (Turn Broaching)

Las máquinas de brochado por torneado se usan para corte circular, lineal y espiral donde las superficies necesitan un acabado alto. La herramienta tiene múltiples insertos para remover material girando el cigüeñal entre centros. Los componentes de una máquina de brochado por torneado son capaces de acabado o desbaste. El tipo de máquina determina la herramienta.

Los insertos de desbaste y sus segmentos dependen de los requisitos de la tasa de remoción de material. Los segmentos de acabado tienen cartuchos ajustables, ideales para producir tolerancias ajustadas.

7. Brochado CNC

Las máquinas de Control Numérico Computarizado (CNC) pueden usarse para el proceso de brochado debido a desarrollos tecnológicos recientes. Las piezas pueden brocharse usando procesos rotativos o lineales en un solo paso. Las empresas de brochado han diseñado herramientas, cuerpos de herramientas y portaherramientas que pueden incluirse en el proceso CNC.

El brochado CNC tiene herramientas de brochado con insertos indexables y portaherramientas. Los portaherramientas especiales permiten tener varios insertos especializados. Los broches CNC incluyen rotativos u oscilantes, punzón, chavetero, estrías, polígonos y serrados, por nombrar algunos.

Ventajas del Brochado

• Tasa de producción muy alta, superior a fresado, cepillado, mandrinado, etc.
• Alta precisión dimensional y de forma y acabado superficial del producto.
• Desbaste y acabado en una sola pasada del mismo cortador.
• Necesita solo un movimiento de corte, por lo que diseño, construcción, operación y control son más simples.
• Extremadamente adecuado y económico para producción en masa.
• No se requiere experiencia especializada.
• Acabado superficial notable.
• Tiempo de ciclo corto con alta precisión.
• Se requiere poca habilidad para realizar una operación de brochado.
• El brochado puede usarse para acabado de superficies internas o externas.
• Se puede obtener una tolerancia de ±0,0075 mm y un acabado superficial de aproximadamente 0,8 micras en este proceso.
• El fluido de corte puede aplicarse fácilmente donde es más efectivo porque la brocha tiende a atraer el fluido hacia el corte.

Desventajas del Brochado

• Solo se pueden mecanizar agujeros pasantes y superficies.
• Utilizable solo para cortes ligeros.
• La velocidad de corte no puede ser alta.
• Defectos o daños en la brocha afectan severamente la calidad del producto.
• Diseño, fabricación y restauración de las brochas son difíciles y costosos.
• Se debe adquirir y usar una brocha separada cada vez que cambie el tamaño, forma y geometría del trabajo.
• Económico solo cuando el volumen de producción es grande.
• Una pieza de trabajo muy grande no puede brocharse.
• Alto costo de la herramienta.
• El brochado no puede usarse para la remoción de una gran cantidad de material.
• Las piezas a brochrar deben ser capaces de ser soportadas rígidamente y deben poder soportar las fuerzas que se generan durante el corte.