Engenho de furar

Um engenho de furar segura uma broca numa árvore, fá-la girar e empurra-a a direito para dentro da peça, de modo que o furo sai em esquadria com a superfície e com um avanço regular. O desenho mais antigo que se conhece de uma máquina desta família movida por uma força exterior, um engenho de furar movido a água para canos de madeira, está num manuscrito alemão de cerca de 1420–1440; a primeira imagem impressa de uma máquina para mandrilar canhões fundidos saiu em Veneza em 1540. Engenhos de coluna com engrenagens cónicas e volante de avanço já trabalhavam nas oficinas britânicas na primeira metade do século XIX, antes da broca helicoidal de 1863 e do berbequim elétrico de 1895.

O que é

Um engenho de furar faz furos redondos. Segura uma ferramenta de corte, a broca, numa árvore rotativa, fá-la girar e empurra-a para dentro da peça ao longo do seu próprio eixo. Uma ferramenta segura à mão desvia-se e inclina-se; a estrutura da máquina mantém a broca em esquadria com a peça e fá-la avançar de forma regular, para que uma fila de furos saia direita, à mesma profundidade e na mesma direção.

A forma mais comum é o engenho de furar de coluna: uma árvore vertical por cima de uma mesa onde se prende a peça. Os engenhos radiais levam a árvore num braço que roda sobre as peças grandes, e os berbequins portáteis põem na mão um pequeno motor com a bucha. As brocas mais antigas giravam para um lado e para o outro, movidas por um arco, como em Mehrgarh para os dentes e as contas, ou para fazer fogo. Um torno também pode furar, fazendo girar a peça contra uma broca parada.

Como funciona

Num engenho de coluna de oficina do século XIX, a força chegava por uma correia vinda de um veio de transmissão suspenso. A correia passava numa polia com vários degraus de diâmetros diferentes; mudando-a de degrau mudava-se a velocidade da árvore, porque uma broca grossa tem de girar devagar e uma fina depressa. Um par de engrenagens cónicas, um pequeno pinhão no veio horizontal a engrenar numa roda deitada, desviava o movimento em ângulo reto para a árvore vertical.

As duas arestas da ponta arrancam o metal e as ranhuras em espiral levam as aparas para fora do furo.

Quem corta é a broca. Uma broca helicoidal tem duas arestas cortantes na ponta cónica, que ao girar levantam metal do fundo do furo, e duas ranhuras em hélice, os canais, que fazem subir as aparas. A patente de Stephen Morse, de 1863, di-lo claramente: a sua broca corta o metal e despeja as aparas sem entupir, enquanto a broca chata comum do seu tempo raspava.

A árvore tem de girar e descer ao mesmo tempo. Atravessa o cubo da roda cónica e é arrastada por uma chaveta comprida alojada num rasgo da árvore, de modo que gira com a roda e mesmo assim desliza através dela. Mais abaixo gira dentro de uma manga que não roda. O volante de avanço, por meio de um pinhão e de uma cremalheira talhada nessa manga, empurra a manga, a árvore e a broca contra a peça; o avanço automático que Joseph Whitworth patenteou em 1837 fazia-o sozinho. No engenho de coluna de Whitworth de cerca de 1860, um parafuso por baixo da mesa desloca-a de lado para trazer o centro marcado do furo para debaixo da ponta.

A peça tem de estar presa. Quando as arestas mordem, a broca arrasta a peça consigo, e uma chapa solta gira como uma lâmina. Aperta-se num torno de bancada ou aparafusa-se à mesa, sobre um calço de madeira ou de metal de refugo, para que a broca possa sair sem cortar a mesa.

Como fazer

Este exercício faz-se com um berbequim manual de engrenagens, de manivela e roda dentada, que funciona como a cabeça de um engenho de coluna em pequeno: a roda tem uma dentadura cónica que faz girar um pinhão no veio da bucha. São precisas também algumas brocas helicoidais, uma tábua de madeira macia com cerca de 2 cm de espessura, uma tira de chapa de alumínio com cerca de 1,5 mm, uma tábua de sacrifício, dois grampos, um punção de bico ou um prego, um martelo, um esquadro e uma broca mais grossa ou um escareador.

Prenda a tábua de sacrifício à bancada e a madeira macia por cima. Marque o centro de cada furo com dois traços de lápis cruzados. Monte uma broca de 5 mm na bucha e aperte-a à mão até a broca ficar bem centrada; rode devagar a manivela e verifique que a ponta não oscila.

O berbequim manual: a roda da manivela move a bucha por uma dentadura cónica, como na cabeça de um engenho de coluna.

Pouse a ponta na marca, coloque o esquadro ao lado do berbequim para verificar que está na vertical e rode a manivela a um ritmo constante, carregando levemente na pega de cima. Retire a broca de vez em quando para limpar as aparas. Quando a ponta sai na tábua de sacrifício, o furo está pronto; sem ela, a face de saída lascaria. Compare as aparas enroladas da madeira com as que saem do metal.

Para o alumínio, prenda a tira deitada sobre a tábua de sacrifício, perto do ponto a furar. Marque uma pequena cova com o punção, para que a ponta não escorregue. Fure primeiro a 3 mm e depois alargue para 6 mm. As aparas saem agora em longas espirais. Tire a rebarba cortante dos dois lados do furo rodando lá dentro, à mão, uma broca mais grossa ou um escareador.

História e evolução

Durante milénios as brocas foram postas a girar à mão ou com arco, para um lado e para o outro. O desenho mais antigo que se conhece de uma máquina de furar movida por outra força está num livro alemão de imagens de técnica militar, feito na região do Alto Reno por volta de 1420–1440 e guardado na Zentralbibliothek de Zurique. A água que cai de uma calha bate numa pequena roda hidráulica horizontal cujo eixo vertical leva uma verruma, e esta fura por baixo um tronco preso de pé numa armação, para fazer dele um cano de água. A imagem impressa mais antiga de uma máquina para mandrilar metal saiu em Veneza em 1540, na Pirotechnia de Vannoccio Biringuccio, um manual de metalurgia e de fundição de canhões. A sua gravura em madeira mostra uma máquina horizontal para mandrilar canhões fundidos. O historiador Andrea Bernardoni considera-a a primeira imagem de uma mandriladora horizontal e acompanha as suas versões posteriores até ao final do século XVIII.

Os engenhos de furar para a mecânica geral espalharam-se pelas oficinas britânicas no início do século XIX. Richard Roberts abriu uma pequena oficina em Manchester em 1816 e em poucos anos construiu um torno de abrir roscas e toda uma série de engenhos de furar. O Science Museum de Londres conserva uma máquina de cerca de 1840 vinda da fiação de Strutt e Arkwright em Milford, usada para construir maquinaria têxtil: um engenho de furar e um escatelador estão costas com costas numa mesma coluna de ferro fundido, a árvore de furar tem uma roda cónica e uma polia de cinco degraus, o avanço dá-se com um volante e três rodas dentadas, e tudo é movido por correias a partir do veio de transmissão. A empresa de Whitworth construiu o seu primeiro engenho de furar mecânico em 1847 e mais tarde engenhos radiais de braço giratório.

A broca chata em ponta de lança e a broca helicoidal que a substituiu.

As primeiras brocas de máquina eram lâminas chatas afiadas em ponta de lança; o engenho de coluna de Whitworth de cerca de 1860 ainda tem uma. A 7 de abril de 1863, Stephen A. Morse, de East Bridgewater, no Massachusetts, obteve a patente norte-americana 38 119 de uma broca helicoidal, e a empresa que fundou no ano seguinte ainda fabrica ferramentas de corte. Foi para fresar os canais em espiral destas brocas que a Brown & Sharpe construiu em 1862 a sua fresadora universal.

Em 1895, mecânicos da C. & E. Fein, em Estugarda, ligaram um pequeno motor elétrico a uma bucha e obtiveram o primeiro berbequim elétrico portátil, que a empresa passou depois a fabricar em série.