Broca Watts para fazer furos quadrados: descrição, dimensões. Perfuração de furos quadrados Broca de furo quadrado como usar

é um retângulo quadrangular, que é uma figura com ângulos e lados iguais entre si. Palavra " quadrado"vem da palavra grega" quadrado", que traduzido significa - " quadrangular».

Em desenhos técnicos Não é incomum ver peças ou partes delas com seção transversal quadrada. Para reduzir o número total de linhas de dimensão no desenho, neste caso, é utilizado um sinal especial “”, o que significa que este tamanho é um dos lados do quadrado, e o tamanho é indicado apenas aqui. A altura do sinal é selecionada de acordo com a altura dos números dimensionais.

Designação de uma seção quadrada de um produto

Áreas de peças, de seção quadrada, muitas vezes podem ser encontrados nos elementos de fixação de ferramentas auxiliares e de corte. Parafusos de instalação, utilizados neste caso, sofrem impactos mecânicos significativos em intervalos determinados pelo processo tecnológico.

Torno de máquina, destinados à instalação em máquinas de corte de metais, estão equipados com um parafuso de potência, em uma das extremidades do qual há uma seção quadrada. Isto foi feito para que a alça da tampa, que portanto possui um orifício de seção quadrada, possa ser removida e colocada livremente, sendo possível alterar sua posição angular. A carga aplicada aos mecanismos do torno também é bastante significativa.

Como você sabe, uma parte significativa das peças rotativas é fabricada em tornos. Para fixar uma peça ou peça para usinagem posterior, são utilizados mandris autocentrantes especiais. Os mais comuns são os mandris de três mandíbulas, mas também existem os mandris de quatro mandíbulas nos quais, aliás, você pode fixar peças quadradas ou blanks dos produtos laminados correspondentes. O esquadro também pode ser fixado em dois mandris de mandíbulas e, como nos mandris de quatro mandíbulas, o movimento das mandíbulas, dependendo do tipo, pode ser realizado de forma independente ou por meio de um mecanismo especial baseado em “ Espiral arquimediana", que permite mover os elementos de fixação de forma síncrona. Existem até mandris de seis mandíbulas, todos unidos pelo fato de que para fixar a peça é utilizada uma chave de cabeça quadrada.

O design de uma torneira do tipo tradicional inclui um elemento de controle do abastecimento de água, como uma haste. Em uma extremidade da haste há uma seção quadrada na qual é instalada uma alça com furo quadrado. Os esforços aqui não são muito grandes, mas, mesmo assim, o uso de um hexágono não é apropriado aqui (durante a operação, os ângulos entre as bordas podem simplesmente desmoronar).

Os furos quadrados, ao contrário dos furos redondos, são os que exigem mais mão-de-obra para serem fabricados. Geralmente eles são fresados, trefilados, é usado firmware especial, acelerado em uma máquina de entalhe, etc. Tecnologias como - corte a laser ou Usinagem por descarga elétrica, permitem que elementos ocos deste tipo sejam processados ​​mais ou menos rapidamente.

Existe, no entanto, outra forma exótica. Estamos falando de furar com uma ferramenta especial. Este método é baseado na trajetória do movimento " Triângulo de Reuleaux", em homenagem ao inventor e engenheiro mecânico alemão Franz Relo, que viveu no século XIX e início do século XX, que foi professor de longa data na Academia Real de Tecnologia de Berlim e acabou se tornando seu presidente. A seção transversal da broca é semelhante à chamada " Triângulo de Reuleaux", cujos lados não são segmentos retos, como os regulares, mas arcos do mesmo tamanho e raio. Se, durante o processo de furação, por meio de um dispositivo especial, você mover o eixo desta ferramenta ao longo de um caminho especial, obterá um furo quadrado com cantos levemente arredondados.

Qualquer um pode fazer isso em um material de qualquer densidade. Mas e se você precisar de um buraco quadrado? Muitas pessoas acharão implausível perfurar um esquadro em madeira macia e flexível ou em um pedaço de metal durável. A furadeira Watts dá conta dessa difícil tarefa.

História com geometria

Ainda hoje, para obter um furo quadrado, os artesãos fazem um furo redondo de diâmetro adequado e perfuram os cantos com ferramentas especiais. Esta operação pode ser realizada de forma muito mais rápida e fácil com uma furadeira “quadrada” de Watts. A base de seu desenho é o triângulo de Reuleaux - uma figura formada pela intersecção de três círculos idênticos. Os raios desses círculos são iguais ao lado de um triângulo regular e seus vértices são os centros dos círculos.

A figura leva o nome do cientista alemão Franz Reuleaux, pois foi o primeiro a estudar detalhadamente as propriedades do triângulo resultante e aplicá-las em suas invenções. No entanto, a geometria do triângulo de Reuleaux foi utilizada na forma de janelas na construção da Igreja de Nossa Senhora de Bruges no século XIII. No início do século XVI, Leonardo Da Vinci retratou um “mapa do mundo” em quatro triângulos de Reuleaux. Esta figura aparece em seus manuscritos e no Codex de Madrid. No século 18, um triângulo feito de arcos iguais de três círculos foi demonstrado pelo famoso matemático Leonhard Euler. Em 1916, um engenheiro inglês trabalhando nos EUA, Harry Watts, desenvolveu e patenteou uma fresa para furos quadrados em um mandril “flutuante”.

Características da furadeira Watts

Uma invenção única permite obter furos de formato quase regular: os cantos do quadrado são arredondados com um pequeno raio. A área bruta de um furo quadrado não excede 2%. Uma característica distintiva da broca triangular Watts é que, quando girada, seu centro descreve uma curva elipsoidal arqueada, em vez de ficar parado como uma broca helicoidal tradicional. Com esse movimento, os vértices do triângulo desenham um quadrado com lados paralelos e perfeitamente retos. O mandril desse cortador tem um design original que não impede o movimento.

Estrutura de perfuração para furos quadrados

Quando os cavacos são formados, a fresa deve ter ranhuras para removê-los. O perfil da parte funcional da broca Watts é um triângulo de Reuleaux com três metades de elipses recortadas.

Este projeto com ranhuras para remoção de cavacos resolve 3 problemas simultaneamente:

1. A inércia da broca é reduzida.
2. A capacidade de corte da broca é aumentada.

Normalmente, os furos quadrados são feitos em tornos ou fresadoras. A broca para furos quadrados é fixada no mandril da máquina com um adaptador especial. Para uso doméstico de um cortador quadrado, os fabricantes oferecem estruturas suspensas que se conectam ao mandril cardan e transmitem movimentos excêntricos à ferramenta de corte. A profundidade do furo corresponde à espessura da moldura.

Broca de aço

Hoje, brocas de alta qualidade que funcionam rapidamente e por muito tempo são feitas de aço de alta liga. Em sua composição, essas ligas contêm mais de 10% de aditivos de liga, como tungstênio, cromo, vanádio e molibdênio. Diferentes porcentagens de elementos e vários métodos de endurecimento do aço formam ligas que diferem em níveis de dureza, tenacidade, resistência à carga de impacto, custo e outras características.

As brocas de metal são os consumíveis elétricos mais utilizados por vários motivos:

• Os produtos metálicos geralmente requerem furos para fixação: conexões roscadas, rebites e outros tipos de conexões.
• Brocas para metal também podem ser usadas ao trabalhar com materiais mais macios, como madeira.
• A tecnologia de produção desse tipo de produto é semelhante aos princípios de produção de brocas para diversas aplicações.

Na Rússia e em muitos outros países, a maior demanda é por brocas feitas de aço rápido R6M5, que contém tungstênio e molibdênio. A resistência e o preço dos produtos aumentam significativamente quando o cobalto é adicionado à liga ou as brocas são revestidas com pulverização catódica de nitreto de titânio.

para produtos metálicos

Brocas para metal são usadas para fazer furos em produtos de bronze, ferro fundido, cobre, aço de vários tipos, cermets e outros materiais. Para perfurar aço resistente e difícil de cortar, são utilizados produtos de alta resistência com adição de cobalto. Durante a operação, os cavacos são descarregados ao longo de duas ranhuras longitudinais. Com base no formato da cauda, ​​tais instrumentos são divididos em três tipos:

• hexagonal,
• cônico,
• cilíndrico.

Uma broca de metal com haste cônica é inserida diretamente na máquina quando usada. É necessário um mandril especial para hastes hexagonais e cilíndricas.

Definições de qualidade por cor

A qualidade de uma broca para qualquer material é determinada principalmente pela sua cor:

• As ferramentas com maior resistência ao desgaste são de cor preta, pois são tratadas com vapor na fase final de produção.
• Os produtos tratados termicamente não apresentam tensões internas, são altamente resistentes a altas temperaturas e não se deformam ao trabalhar com aços carbonetos. Essas brocas têm uma tonalidade levemente dourada.
• Os da mais alta qualidade e duráveis ​​têm uma cor dourada brilhante. Eles são revestidos com nitreto de titânio que reduz o atrito.
• As brocas cinzentas regulares não tratadas têm a vida útil mais curta e o preço mais baixo.

Faixa de tamanho

Os tamanhos de trabalho das brocas para metal são apresentados pelos fabricantes modernos em uma ampla variedade. GOST prevê a divisão de tais produtos em tipos de acordo com determinados tamanhos.

As brocas para metal são divididas em várias categorias:

Os GOSTs 4010-77, 886-77 e 10902-77 regulam a classificação das brocas por comprimento e diâmetro.

Como escolher uma broca para vidro ou cerâmica

Os artesãos profissionais em sua coleção possuem brocas para todos os materiais: tijolo e concreto, metal e plástico, brocas diamantadas para vidro e cerâmica. O vidro é um material extremamente caprichoso e requer o uso de uma broca durável e de alta qualidade. Superfícies de vidro e cerâmica podem ser usinadas com brocas revestidas de diamante na extremidade de trabalho. A qualidade de tais produtos é determinada pelo método de fabricação. As brocas mais finas e baratas são feitas pelo método galvânico. Instrumentos mais fortes são produzidos usando o processo de pó. Eles se distinguem pela durabilidade e estabilidade. Brocas relativamente baratas e de alta resistência com maior abrasividade são produzidas usando o moderno método de vácuo.

Para fazer um furo em uma superfície de vidro, você precisa ter boas habilidades. Este processo longo e meticuloso é realizado de maneira suave e lenta, na velocidade máxima, sem pressão, apenas com uma broca diamantada montada estritamente na vertical. O buraco deve ser constantemente umedecido com água para resfriá-lo. Esta ação é mais como fazer um buraco com grãos de diamante.

Se você tiver as ferramentas e brocas necessárias do tamanho certo em mãos, qualquer trabalho de reparo será concluído de forma rápida e eficiente.

Via de regra, não surgem problemas com a formação de furos redondos no metal. Hoje você encontra à venda uma grande quantidade de brocas, algumas podem ser usadas para formar um quadrado ou retângulo. Para resolver este problema, também são utilizados dispositivos especiais.

Broca ou cortador

Furos quadrados geralmente são obtidos usando fresas. Esse tipo de ferramenta se tornou extremamente difundido, mas em alguns casos é mais fácil fazer furos quadrados no metal com brocas. Tomemos como exemplo os seguintes pontos:

1. O trabalho raramente é executado, por isso é necessário reduzir custos adquirindo ferramentas especiais. As fresas são muito mais caras.
2. Pequena área de processamento. A forma geométrica dos cortadores comuns determina as restrições ao seu tamanho mínimo.
3. Você precisa fazer um furo passante em metal de grande espessura.

Além disso, as fresas são instaladas em máquinas que são caras, mas os equipamentos convencionais não são adequados para perfuração. Isso se deve ao fato de que a broca deve se mover ao longo de um determinado caminho.

Design e princípio de operação

A broca quadrada Watts é baseada no formato do triângulo Reuleaux. Entre os recursos estão:

1. A parte funcional da broca é formada pela formação de uma área de intersecção de três círculos iguais de formato especial.
2. Se você colocar várias linhas de referência paralelas próximas aos triângulos da parte de trabalho da broca, a distância entre elas será a mesma.
3. Durante a operação, o eixo da broca deve se mover ao longo de um determinado caminho, resultando em um quadrado ou retângulo.

Vale a pena considerar que o retângulo ou quadrado resultante possui cantos levemente arredondados. Os dispositivos para fazer furos quadrados Watts não devem limitar o movimento do mandril com a broca, caso contrário não será possível obter o formato em questão. Os princípios operacionais e o design do equipamento recomendado permitem que você mesmo o crie usando materiais improvisados.

Métodos alternativos para fazer furos quadrados

A produção de arcos radiais leva a uma diminuição significativa na qualidade do produto resultante. É por isso que muitas vezes se considera a possibilidade de usar outros métodos para obter um furo quadrado:

1. Os sistemas a laser são amplamente utilizados hoje. Eles podem ser usados ​​​​para processamento ao longo de uma determinada trajetória, quando o feixe é focado, o metal é aquecido, formando a superfície desejada;
2. O método de estampagem é utilizado há muito tempo. Envolve o uso de equipamentos especiais capazes de exercer alta pressão em chapas e outras peças. A desvantagem desse método é o alto custo do equipamento, bem como a possibilidade de obtenção apenas de reentrâncias rasas.
3. Ao usar soldagem a gás, também é possível formar uma forma retangular. Porém, esta tecnologia é caracterizada pela baixa praticidade de aplicação e os produtos resultantes são de baixa qualidade.

Existem à venda conjuntos especiais de punções que também podem ser utilizados neste caso. O kit é representado por uma combinação dos seguintes elementos:

1. Bucha para guiar o punção.
2. Suporte especial.
3. Parada de deslocamento do anel.
4. Matriz.

Para colocar uma carga elevada na ferramenta de trabalho, é utilizado um macaco hidráulico. Esta tecnologia se caracteriza pelo fato de a figura resultante apresentar bordas limpas e uniformes, ou seja, não é necessário processamento mecânico adicional para melhorar a qualidade das superfícies.

A figura mais simples do shi-ri-na de cem yang nos ajudará a fazer furos quadrados. Se você mover o centro desse “triângulo” ao longo de uma determinada trajetória, seus vértices serão desenhados quase como um quadrado, e ele varrerá toda a área dentro da figura radiante.

As bordas da melhor figura, exceto pequenos pedaços nos cantos, serão estritamente retas! E se você continuar vivendo do corte, então você verá os cantos, então o resultado será exatamente um quadrado.

Para ser descrito acima, o centro do Re-lo triangular precisa ser movido ao longo da trajetória, claramente la-yu-shchey-glue-coy de quatro arcos um-a-um de el-lip-owls. Os centros dos el-lips estão localizados no topo do quadrado e ao longo do eixo, em um ângulo de $45^\circ$ from-but-si-tel-but os lados do quadrado são iguais a $k\ cdot(1+1/\sqrt3)/2$ e $k\cdot(1-1/\sqrt3)/ 2$, onde $k$ é o comprimento de cem metros quadrados.

Cantos curvos e arredondados também aparecem como du-ga-mi el-lip-sovs com centros nos cantos dos quadrados, seu semieixo está em um ângulo de $45^\circ$ dos lados do quadrado e é igual a $ k\cdot(\sqrt3+ 1)/2$ e $k\cdot(1/\sqrt3-1)/2$.

A área dos cantos invisíveis é apenas cerca de 2% da área de todo o quadrado!

Agora, se você fizer uma broca na forma de um Re-lo triangular, poderá fazer furos quadrados com um pouco de volta no canto de mim, mas ab-so-lyut-mas reto-nós -cem-em-mi!

Só falta fazer aquela furadeira... Ou melhor, não é difícil fazer a furadeira em si, basta ela encaixar isso é o triângulo de Re-lo, e as pontas cortantes das corujas ficam com seus topos .

A dificuldade reside no fato de que, como já mencionado acima, o tra-ek-to-ria do centro da broca deve ser -cento e quatro arcos de el-lip-owls. Vi-zu-al-but esta curva é muito semelhante a um círculo e até ma-te-ma-ti-che-ski perto dele, mas ainda assim não é um círculo. E todos os ex-cen-tri-ki (um círculo colocado em um círculo de outro ra-di-u-sa com um centro deslocado), use-use- Eles estão em tecnologia, eles se movem estritamente em um círculo.

Em 1914, o engenheiro inglês Harry James Watts descobriu como organizar tal perfuração. Na superfície ele coloca um gabarito destro com um corte em forma de quadrado, no qual se move uma broca, inserida em um encaixe com uma “broca flutuante”. Uma patente para tal patrono foi emitida para uma empresa que começou a fabricar brocas Watts em 1916.

Je-ro-la-mo CARDANO (1501 - 1576). Quando, em 1541, o im-per-ra-tor Carlos V tri-um-fal-no entrou no Za-vo-e-van-ny Milão, reitor do Colégio de Vra - cujo Kar-da-no caminhava em seguida para o bal-da-khin. Em resposta à homenagem, ele se ofereceu para equipar a tripulação real com o peso de duas flechas, que não eram you-ve-det ka-re-tu de go-ri-zon-tal-no-go po-lo-zhe -niya […]. A justiça exige observar que a ideia de tal sistema remonta à antiguidade e que pelo menos no “códice At-lan-ti-che-sky” Leo-nar-do da Vin-chi tem um ri- su-nok su-do-vo-go com-pa-sa com kar -dado sob o peso. Tais com-pa-sys na primeira metade do século 16, aparentemente, sem influência -I-niya Kar-da-no.

SG Gin-di-kin. Fale sobre física e ma-te-ma-ti-kah.

Estamos usando outra estrutura conhecida. Fixamos a broca rigidamente ao re-lo triangular, colocando-a em um quadrado na moldura direita. Sam-ma ram-ka fi-si-ru-et-sya na furadeira. Resta agora transferir a rotação da broca para o tri-ângulo do Re-lo.

Quase todo mundo sabe fazer um furo redondo, mas nem todo mundo conhece uma furadeira para furos quadrados. Enquanto isso, você pode fazer um furo quadrado em produtos de madeira macia e em peças de metal mais duras. Para resolver este problema, são utilizadas ferramentas e dispositivos especiais, cujo princípio de funcionamento se baseia nas propriedades das formas geométricas mais simples.

Princípios operacionais e design

Para fazer um furo quadrado, costuma-se usar uma broca Watts, cujo desenho é baseado em uma figura geométrica como o triângulo de Reuleaux. Uma das características mais importantes de tal figura, que representa a área de intersecção de três círculos iguais, é a seguinte: se um par de linhas de referência paralelas for traçado a tal triângulo, então a distância entre eles será sempre ser constante. Assim, se movermos o centro do triângulo de Reuleaux ao longo de uma trajetória descrita por quatro arcos elipsoidais, seus vértices desenharão um quadrado quase perfeito, com vértices apenas ligeiramente arredondados.

As propriedades únicas do triângulo Reuleaux possibilitaram a criação de brocas para furos quadrados. A peculiaridade da utilização de tal ferramenta é que o eixo de sua rotação não deve permanecer no lugar, mas sim mover-se ao longo da trajetória descrita acima. Naturalmente, esse movimento não deve ser prejudicado pelo cartucho do equipamento. Ao utilizar tal broca e o equipamento adequado, obtém-se um furo quadrado com lados perfeitamente retos e paralelos, mas com cantos levemente arredondados. A área desses cantos não processados ​​​​com ferramentas é de apenas 2% da área de todo o quadrado.

Fazendo um dispositivo para fazer furos quadrados

Usando brocas Watts, que funcionam segundo o princípio do triângulo Reuleaux, você pode fazer furos quadrados em peças de metal, mesmo em uma máquina comum que não esteja equipada com acessórios especiais. Para fazer um furo quadrado em uma peça de madeira, pode-se usar uma furadeira comum, mas para isso deve ser equipada com dispositivos adicionais.

Você pode fazer um dispositivo simples que permite fazer furos quadrados em peças de madeira usando as recomendações a seguir.

• Para começar, utilizando uma folha de compensado ou uma placa de madeira de pequena espessura, é necessário fazer o próprio triângulo de Reuleaux, cujos parâmetros geométricos devem corresponder ao diâmetro da broca Watts utilizada.
• A broca deve estar firmemente fixada na superfície do triângulo fabricado.
• Para que o triângulo de Reuleaux e a broca a ele fixada se movam ao longo da trajetória desejada, é necessário fazer uma moldura guia de madeira. No interior da moldura deve-se recortar um quadrado com parâmetros geométricos que correspondam totalmente às dimensões do furo que vai fazer.
• A moldura é fixada à furadeira por meio de uma tira especial, e o centro do triângulo Reuleaux colocado na moldura guia deve coincidir com o eixo de rotação do mandril da ferramenta elétrica.
• Para transmitir torque à broca para fazer um furo quadrado, mas ao mesmo tempo não criar restrições ao movimento da ferramenta na direção transversal, a haste é conectada ao mandril de perfuração através de um mecanismo de transmissão que opera no princípio de um eixo de transmissão de caminhão.
• A peça de madeira na qual é necessário fazer um furo quadrado deve ser fixada com segurança e posicionada de forma que o centro do futuro furo coincida estritamente com o eixo de rotação da broca utilizada para o processamento.

Depois de montar um dispositivo tão simples e fixar com segurança todos os elementos de seu design e da peça que está sendo processada, você pode ligar a furadeira elétrica e iniciar o processo de perfuração.

Como mencionado acima, um furo quadrado perfurado com tal dispositivo terá lados absolutamente retos e paralelos, mas suas seções de canto serão ligeiramente arredondadas. Resolver o problema dos cantos arredondados não é difícil: você pode refiná-los usando uma lima de agulha comum.

Deve-se ter em mente que o dispositivo descrito acima, que não é muito rígido, é utilizado para fazer furos quadrados em peças de madeira de pequena espessura.

Broca Watts e um furo quadrado feito com ela em uma peça de metal