Brochado Explicado: Proceso, Aplicaciones y Tipos

¿Qué es el Brochado?

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

En el brochado, la herramienta de múltiples filos 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 herramienta y pieza. El proceso puede ser interior a través del centro de la pieza o exterior sobre su superficie.

El brochado usa una herramienta dentada llamada brocha para eliminar material. Dos tipos principales: lineal y rotativo. En brochado lineal (más común), la brocha avanza linealmente contra una superficie de la pieza para efectuar el corte.

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

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

El brochado se usa cuando se requiere mecanizado de precisión, especialmente para formas extrañas. Superficies comúnmente mecanizadas: orificios circulares y no circulares, estrias, chavetas, superficies planas.

Piezas típicas: fundiciones y forja de tamaño pequeño a mediano, piezas de máquina de tornillos, estampaciones. Aunque las brochas pueden ser caras, el brochado suele preferirse sobre otros procesos para series de producción de gran volumen.

Las brochas tienen forma similar a sierra, salvo 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 inusual porque tiene el avance integrado en la herramienta. El perfil de la superficie mecanizada es siempre el inverso del perfil de la brocha. El ascenso por diente (RPT), también llamado paso o avance por diente, determina cantidad de material eliminado y tamaño de viruta.

La brocha puede moverse respecto a la pieza o viceversa. Como todas las características están integradas en la brocha, no se requiere movimiento complejo ni mano de obra calificada. 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 limadora.

¿Qué es el Proceso de Brochado?

El proceso varía según sea brochado de superficie o interior. El brochado de superficie es más directo porque una superficie actúa sobre la otra.

Ejemplo: la herramienta permanece estática y la pieza se mueve contra ella, o la pieza estática y la brocha se mueve contra ella.

El brochado interior no es tan simple. Para usar brocha interior, la pieza debe fijarse con portapieza, que también actúa como montaje de la máquina. Luego, usando elevador de la máquina, la brocha desciende en la pieza.

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

¿Cuáles son los Usos del Brochado?

Hay una plétora de usos. Probablemente haya visto tipos de brochado en herramientas manuales, electrodomésticos, fontanería, diseño automotriz, equipos agrícolas, y variedad de aplicaciones militares e industriales.

El uso principal es producción de piezas de gran volumen que requieren cortes precisos, repetitivos y complejos. Aunque usable para variedad de aplicaciones, mejores materiales: dureza entre 26 y 28 Rockwell C. Muchas empresas tienen éxito con materiales hasta 32 Rockwell C.

Cómo Cuidar sus Brochas

Al recibir brocha nueva, sirve para al menos 8.000 cortes. Si se cuida y afila regularmente, puede aumentar a casi 60.000 cortes o más.

Las brochas son caras, algunas >2.000 $, y 8.000 cortes puede servir para operaciones pequeñas, pero no todas empresas pueden permitirse reemplazarlas tan frecuentemente.

Por tanto, tras cortar 3.000 piezas, puede valer la pena enviar brochas a afilar y reacondicionar para prolongar utilidad y reducir costes. Si nota aumento de fuerza requerida para cortar, la brocha puede necesitar afilado.

Tipos de Máquina de Brochado

• Brochado horizontal
• Brochado vertical
• Brochado interior
• Brochado exterior
• Brochado rotativo
• Brochado lineal

1. Máquina de Brochado Horizontal

Usa método de tracción para brochado de pieza, para brochado interior y exterior. Tiene bancada, piloto de brocha y mecanismo de accionamiento. Brochas principales: chavetas, estrias, ranuras, orificios redondos, formas interiores. Aunque ocupan espacio, son perfectas para brochas largas y piezas pesadas.

2. Máquina de Brochado Vertical

Empuja o tira la herramienta, siendo empuje el más común. Diseño y configuración permiten múltiples operaciones al ser fácil pasar pieza de una máquina a otra. Tres tipos: empuje abajo, tracción arriba, tracción abajo. Tracción arriba es el más popular. Pueden ser hidráulicas o electro-mecánicas; hidráulica más popular y rentable.

3. Máquina de Brochado de Superficie

Elimina material de superficie de pieza. Herramienta de corte pasa sobre pieza para producir superficies planas o contorneadas. Característica única: herramienta unida a ariete forzado a lo largo de pieza. Ariete puede moverse horizontal o verticalmente según diseño. Puede tener dos arietes: brochado dúplex.

4. Máquina de Brochado Continuo

Pieza en movimiento constante mientras brocha permanece estática. Movimiento rectilíneo, horizontal o circular. En continuo horizontal, piezas cargadas en fijación montada en cadena. Usado para cortar piezas similares simultáneamente.

5. Máquina de Brochado Rotativo

Diferente a otras formas, conocido como brochado oscilante (wobble). Método de precisión para producir formas poligonales internas o externas. Herramienta colocada a 1° respecto a línea central de pieza; causa efecto cincelado o escalonado. Puede completarse en torno o fresadora con husillo horizontal o vertical donde husillo gira libremente. Formas: hexágonos, cuadrados, serrados, chavetas, involutas, estrias, engranajes rectos, números, letras.

6. Máquina de Brochado por Torneado

Para corte circular, lineal y espiral donde superficies necesitan alto acabado. Herramienta tiene múltiples insertos para eliminar material girando cigüeñal entre centros. Componentes capaces de acabado o desbaste. Tipo de máquina determina herramienta. Insertos de desbaste y segmentos dependen de tasa de eliminación requerida. Segmentos de acabado tienen cartuchos ajustables, ideales para tolerancias estrechas.

7. Brochado CNC

Máquinas CNC pueden usarse para brochado por desarrollos tecnológicos recientes. Piezas brochadas usando procesos rotativo o lineal en un solo paso. Empresas de brochado diseñan herramientas, cuerpos y portaherramientas para proceso CNC. Brochado CNC tiene herramientas de plaquitas intercambiables y portaherramientas. Portaherramientas especiales permiten múltiples insertos especializados. Brochas CNC: rotativo/oscilante, punzón, chaveta, estrias, polígonos, serrados, etc.

Ventajas del Brochado

• Tasa de producción muy alta, superior a fresado, limado, mandrinado, etc.
• Alta precisión dimensional y formal y acabado superficial.
• Desbaste y acabado en una sola pasada de misma herramienta.
• Solo un movimiento de corte: diseño, construcción, operación y control más simples.
• Extremadamente adecuado y económico para producción en masa.
• No se requiere pericia.
• Cara acabada notable.
• Tiempo de ciclo corto con alta precisión.
• Poca habilidad requerida para operación.
• Usable para acabado de superficies interiores o exteriores.
• Tolerancia ±0,0075 mm y acabado ~0,8 µm obtenibles.
• Fluido de corte aplicable fácilmente donde más efectivo porque brocha tiende a absorber fluido en corte.

Desventajas del Brochado

• Solo orificios pasantes y superficies mecanizables.
• Usable solo para cortes ligeros.
• Velocidad de corte no puede ser alta.
• Defectos o daños en brocha afectan severamente calidad.
• Diseño, fabricación y restauración de brochas difíciles y caros.
• Brocha separada requerida cuando cambian tamaño, forma y geometría del trabajo.
• Económico solo cuando volumen de producción es grande.
• Pieza muy grande no brochable.
• Coste de herramienta alto.
• No usable para eliminación de gran cantidad de material.
• Piezas deben poder soportarse rígidamente y resistir fuerzas de corte.