Torneamento (Usinagem Completo convencional torneamento09022022)

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CURSO EM ENGENHARIA MECÂNICA –PUC-MG.
USINAGEM
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Prof. Dr. Gilmar Cordeiro da Silva
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Na seleção do processo de fabricação, deve-se considerar os seguintes fatores:
Tipo do material e suas propriedades
Propriedades finais desejadas
Tamanho, forma e complexidade do componente
Tolerâncias e acabamento superficial requeridos
Processo subseqüente envolvido
Projeto e custo de ferramental; efeito do material na vida 
da ferramenta ou matriz
Sucata gerada e seu valor
Disponibilidade do equipamento e experiências operacionais
Lead time necessário para iniciar produção
Número de partes requeridas e taxa de produção desejada
Custo total do processamento
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O que é USINAGEM?
Resposta n. 1:
“UM PROCESSO DE FABRICAÇÃO” 
“Fabricar é transformar matérias primas 
em produtos acabados,
por vários processos, 
seguindo planos bem organizados”.
O que é FABRICAÇÃO?
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O que é USINAGEM?
Resposta n. 2:
“Processo de fabricação com remoção de cavaco”.
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Resposta n. 3 (Ferraresi)
“Operação que ao conferir a peça a forma, ou as dimensões ou o acabamento, ou 
ainda uma combinação qualquer desses três itens, produzem cavaco”.
“Porção de material da peça, retirada pela ferramenta, 
caracterizando-se por apresentar forma 
geométrica irregular”.
O que é USINAGEM?
O que é cavaco?
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Resposta n. 4:
“Um processo complexo e simples, ao mesmo tempo, onde se produzem 
peças removendo-se excesso de material, na forma de cavaco”.
O que é USINAGEM?
COMPLEXO
devido às dificuldades de se determinar 
as imprevisíveis condições ideais de corte.
SIMPLES
porque uma vez determinadas as condições ideais 
de corte, o cavaco se forma corretamente, 
proporcionando um espetáculo muito interessante, 
sem exigir qualquer tipo de ação especial do 
operador.
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Definição: Segundo a DIN 8580, aplica-se a todos os
processos de fabricação onde ocorre a remoção de material
sob a forma de cavaco.
Usinagem: Operação que confere à peça forma, dimensões
ou
acabamento, ou ainda uma combinação qualquer desses
três, atravéz da remoção de material sob a forma de cavaco.
Cavaco: Porção de material da peça retirada pela
ferramenta,
caracterizando-se por apresentar forma irregular.
O Estudo da usinagem é baseado na mecânica (Atrito,
Deformação), na Termodinâmica (Calor) e nas propriedades
dos materiais.
DEFINIÇÃO DE USINAGEM
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DEFINIÇÃO DE USINAGEM
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1. material e geometria adequada da ferramenta de corte;
2. velocidade de corte e avanço adequados para um profundidade de corte 
pré-determinada;
3. fluido de corte adequado. 
As condições ideais de corte consistem de:
Tudo isto para ser usado em uma máquina ferramenta
pré-escolhida, para usinar um determinado material. 
Estas condições ideais de corte são aquelas capazes
de produzir peças dentro de especificações de forma, 
tamanho e acabamento ao menor custo possível.
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SHAW:
“É praticamente impossível PREVER a performance no corte dos metais.
Entretanto, isto não quer dizer que estudos detalhados dos processos de
usinagem não tem valor. Cada ponto fundamental que é detalhadamente
estudado e propriamente interpretado, contribui para o ENTENDIMENTO
do processo, e entendimento é o passo mais próximo da capacidade de
prever”.
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✓ 80% dos furos são realizados por usinagem
✓ 100% dos processos de melhoria da qualidade superficial
são feitos por Usinagem
✓ O comércio de máquinas-ferramentas representa uma
das grandes fatias da riqueza mundial
✓ 70% das engrenagem para transmissão de potência
✓ 90% dos componentes da industria aeroespacial
✓ 100% dos pinos médico-odontológico
✓ 70% das lentes de contatos extra-ocultares
✓ 100% das lentes de contatos intraoculares
✓ Lentes para CD player ou suas matrizes
IMPORTÂNCIA DA USINAGEM
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IMPORTÂNCIA DA USINAGEM
•Processo de fabricação mais popular entre todos os outros.
•Cerca de 10% de toda a produção de metais 
é transformada em cavacos.
•Só nos EUA isto é igual a 15 milhões de tonelada/ano.
•O custo de usinagem no Reino Unido (U.K.) 
é estimado em US$ 50 bi/ano.
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Convencional
Com Remoção 
de Cavaco
Usinagem
Não Convencional
Abrasivos
Processos
de 
Fabricação
Fundição 
Soldagem
Sem Remoção 
de Cavaco
Conformação
Prototipagem Rápida
Torneamento
Fresamento
Furação
Alargamento
Mandrilamento
Brochamento
Roscamento
Serramento
Outros
Eletroerosão
Eletroquímica
Jato Abrasivo
Jato de Água
Jato de Água Abrasivo
Ultra-som
Fluxo Abrasivo
Laser
Plasma
Feixe de Elétrons
Outros
Retificação
Brunimento
Lapidação
Lixamento
Outros
Laminação
Extrusão
Conformação
Forjamento
Trefilação
Outros
Modelagem por Deposição de Fundido
Estereolitografia
Sinterização a Laser seletivo
Laminação de Objetos
Impressão Tridimensional
Eletrodo Revestido
Resistência
Arco Submerso
Laser
MIG/MAG
TIG
Molde de Areia
Cera Perdida
Fundição Sob Pressão
Outros
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Os processos de usinagem são classificados da
seguinte forma:
✓ Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida
✓ Usinagem com Ferramentas de Geometria Não
Definida
✓ Usinagem por Processos Não Convencionais
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
USINAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
USINAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
USINAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
USINAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
USINAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
USINAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
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USINAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
USINAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
USINAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
USINAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE 
USINAGEM
TORNEAMENTO
A NBR 6175:1971 classifica torneamento como o processo
mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies
de revolução com auxílio de uma ou mais ferramentas
monocortantes. Para tanto, a peça gira em torno do eixo
principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca
simultaneamente segundo uma trajetória coplanar com o
referido eixo
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TORNEAMENTO
O torneamento, como todos os demais trabalhos executados com
máquinas- ferramentas, acontece mediante a retirada
progressiva do cavaco da peça a ser trabalhada.
O cavaco é cortado por uma ferramenta de um só gume cortante,
que deve ter uma dureza superior à do material a ser cortado.
Tem formatos e tamanhos diferentes, conforme o trabalho e o
material utilizado.
A Máquina-ferramenta que utiliza ferramentas para realizar o corte
é comumente conhecida como máquina operatriz.
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TIPOS DE TORNOS 
A classificação de um torno pode ser feita em função do 
grau de automatização, controle ou comando da máquina. 
Este último é o mais aplicado, dividindo os tornos em 
convencionais( universal, revólver, vertical, copiador, 
automático), e em comando numérico.
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TORNO UNIVERSAL 
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COMPONENTES BÁSICOS TORNO CONVENCIONAL
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TORNEAMENTO
VOCABULÁRIO TÉCNICO: 
CARRO SUPERIOR: espera EIXO PRINCIPAL: árvore 
CARRO PRINCIPAL: carro longitudinal 
CARRO TRANSVERSAL: espera transversal 
• COMPONENTES IMPORTANTES DA MÁQUINA
Barramento, Cabeçote fixo , Carro , Cabeçote móvel 
• CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS: 
1- Distância entre pontas 
2- Altura da ponta: - ao fundo da cava 
- ao barramento 
- ao carro 
3- Diâmetro do furo do eixo principal 
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ACESSÓRIOS PRINCIPAIS 
PLACA UNIVERSAL DE TRÊS CASTANHAS 
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ACESSÓRIOS PRINCIPAIS 
PLACA DE 04 CASTANHAS INDEPENDENTES
• Centragem de peças não cilíndricas e retangulares
• Mancais bi-partidos
• Usinagem de eixos excêntricos
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ACESSÓRIOS PRINCIPAIS 
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ACESSÓRIOS PRINCIPAIS 
LUNETAS FIXA E MOVEL, 
CONTRA PONTA
• EIXOS LONGOS E FINOS
• USINAGEM DE ROSCA 
FUSOS LONGOS
• USINAGEM DE CANAIS EM 
EIXOS LONGOS
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TORNO REVÓLVER
• Surgiu da necessidade de reduzir o custo de produção emsérie. 
• Principal característica – dispositivo (torre giratória) que 
emprega 4 a 12 ferramentas convenientemente dispostas e 
preparadas para realizar as operações de torneamento, 
furação, alargamento e rosqueamento em forma ordenada e 
sucessiva
• A finalidade é permitir que sejam usinadas várias peças iguais, 
de modo igual, utilizando uma série de ferramentas que serão 
aplicadas sem a remoção da peça e sem alteração de 
colocação de ferramenta.
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TORNO REVÓLVER
• grau de automação médio -
principalmente mecânica
• grande dependência do operador
• baixas velocidades e avanços
• fabricação pequenos e médios lotes
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TORNO VERTICAL
• Disposição do eixo-arvore é vertical. 
• Utilizado na usinagem de peças de 
grandes diâmetros e pesos excessivos
• A expulsão dos cavacos é mais difícil
• Consomem maior potência por ter eixo 
apoiado em mancais altamente 
resistentes.
• Caracteriza-se pelo corte lento 
gerando cavacos com grande seção 
transversal
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TORNO PLATÔ
O torno de placa ou platô é amplamente 
utilizado nas empresas que executam 
trabalhos de mecânica e caldeiraria pesada. 
É adotado para torneamento de peças de 
grande diâmetro,como polias, volantes, 
flanges etc
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TORNO COPIADOR
Permite obter peças com a forma de sólidos de revolução de 
qualquer perfil. Para tanto, é necessário que a ferramenta execute 
dois movimentos simultâneos- translação longitudinal e translação 
transversal em relação à peça que se trabalha. É empregado, 
geralmente, para a produção seriada de peças que tenham perfis 
cônicos, esféricos ou 
complexos.
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TORNO COPIADOR
Características
• alto grau de automação mecânica / eletrônica
• fabricação pequenos e médios lotes
• grande dependência do operador
• baixas velocidades e avanços
• uso em produção
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TORNO COPIADOR
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TORNO SEMI-AUTOMÁTICO
É aquele em que há a necessidade de o operador substituir uma 
peça acabada por outra em estado bruto no final de uma série 
de operações realizadas sucessivamente de forma automática. 
É apropriado especialmente para a usinagem de peças 
fundidas, forjadas ou estampadas
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TORNO AUTOMÁTICO
Realiza todas as operações desde a entrada da matéria-prima 
até a peça final sucessivamente, uma após a outra de forma 
automática. O campo de aplicação se dá na produção seriada de 
pequenas peças torneadas, quase sempre a partir de uma 
barra cilíndrica de metal.
A diferença entre o torno revólver e o automático está no 
sistema de comando: no revólver os movimentos caracterizam 
as diferentes operações de corte dependem do acionamento do 
operador para executar cada uma delas; no automático a 
sucessão de operações se dá automaticamente.
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TORNO AUTOMÁTICO
Características
● alto grau de automação mecânica
● fabricação grandes lotes
● pouca dependência do operador
● médias velocidades e avanços
● uso em produção
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TORNO AUTOMÁTICO
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OPERAÇÕES DE TORNEAMENTO:
Faceamento; Sangramento;
Torneamento longitudinal interno,externo
Torneamento de rosca;
Perfilamento, entre outros.
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FACEAMENTO
Neste caso o movimento de avanço da 
ferramenta se dá no sentido normal ao 
eixo de rotação da peça. Tem por 
finalidade obter uma superfície plana.
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SANGRAMENTO
Movimento transversal como no 
faceamento. Utilizado para separar o 
material de uma peça (corte de barras) 
e ou abertura de canais(Gorne Polias).
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TORNEAMENTO LONGITUDINAL 
Operação de torneamento onde se obtém uma 
geometria cilíndrica, coaxial ao centro de 
rotação. Pode ser externo ou interno (geração 
de um tubo).
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TORNEAMENTO CÔNICO
Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca 
segundo uma trajetória retilínea, inclinada em relação ao eixo 
principal de rotação da maquina. Pode ser externo ou interno.
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TORNEAMENTO DE ROSCA
Como o próprio nome indica, neste caso, 
velocidade de corte e avanço são tais a 
promover o filetamento da peça de trabalho 
com um passo desejado. Para isto, é preciso 
engrenar a árvore do cabeçote fixo com o 
fuso de avanço por meio de engrenagens.
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PERFILAMENTO
Operação onde uma ferramenta com perfil 
semelhante àquele desejado avança 
perpendicularmente ao eixo de rotação da 
peça.
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FERRAMENTAS DE CORTE PARA TORNEAMENTO
• A maioria dos processos de torneamento fazem uso de 
ferramentas simples
• Todas as ferramentas de torneamento tem basicamente 
forma semelhante
• São composta de uma parte cortante e de uma haste de 
fixação
• Podem ser integrais , ou com insertos
• Os insertos podem ser fixados à haste mecanicamente ou por 
brasagem.
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TIPOS DE FERRAMENTA
Existe muitas ferramentas que são utilizadas no torno 
para fazer as usinagens. Para cada tipo de torneamento 
desejado existe uma ferramenta conveniente.
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MOVIMENTOS E GRANDEZAS NO PROCESSO
Os movimentos entre ferramenta e peça durante a 
usinagem são aqueles que permitem a ocorrência de 
corte. 
Tais movimentos são considerados durante o projeto e 
a fabricação das máquinas ferramentas que os 
realizarão.
Os movimentos podem ser classificados com ativos ou 
passivos
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MOVIMENTOS E GRANDEZAS NO PROCESSO
• Movimento de corte (rotação da peça): movimento 
entre a ferramenta e a peça, que, sem o movimento 
de avanço gera apenas uma remoção de cavaco 
durante uma única rotação da ferramenta.
• Movimento de avanço ( translação longitudinal da 
ferramenta): movimento entre a peça e a ferramenta, 
que, junto com o movimento de corte, gera uma 
remoção repetida ou contínua do cavaco durante 
várias rotações da ferramenta.
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MOVIMENTOS E GRANDEZAS NO PROCESSO
• Movimento de profundidade ( translação transversal 
da ferramenta no qual a espessura da camada de 
material a ser retirada é determinada de antemão.
• Movimento efetivo de corte é movimento combinado 
ferramenta/peça: resultado dos movimentos de corte 
e de avanço (contínuo) realizados simultaneamente.
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MOVIMENTOS E GRANDEZAS NO PROCESSO
Operação de torneamento longitudinal externo, no qual se 
podem visualizar os movimentos de corte(seta azul), de 
avanço(seta preta) e de profundidade (seta branca)
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PARÂMETROS DE CORTE
• Velocidade de corte (vc) [m/min]. 
Velocidade linear relativa entre a ponta da 
ferramenta e a peça em rotação. 
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VELOCIDADE DE CORTE (VC)- METROS POR MINUTO
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VELOCIDADE DE CORTE (VC)- METROS POR MINUTO
Visando facilitar o trabalho, costuma-se utilizar tabelas 
relacionando velocidade de corte e
diâmetro de material, para a determinação da rotação ideal.
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VELOCIDADE DE CORTE (VC)- METROS POR MINUTO
Determinar a N (rpm) necessária para usinar um cilindro de aço 1035, 
com uma ferramenta de aço rápido, onde o valor de Ø100, “maior”, é para 
desbaste, enquanto o de Ø95, “menor”, é para acabamento. O sobremetal 
para acabamento é de 0,5mm
Desbaste Vc = ?
Acabamento Vc= ?
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PARÂMETROS DE CORTE
• Avanço (f) [mm/rotação]
Distância percorrida pela ferramenta por 
revolução da peça. Permite remoção 
contínua de material. 
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PARÂMETROS DE CORTE
• Profundidade de corte (ap) [mm] 
espessura ou profundidade de penetração 
da ferramenta medida perpendicularmente 
ao plano de trabalho. 
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PARÂMETROS DE CORTE
• Taxa de remoção de material 
volume de material removido por unidade de 
tempo. Este parâmetro é frequentemente 
utilizado para determinar a eficiência de uma 
operação de usinagem
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SECÇÃO DO CAVACO
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COMPOSIÇÃO DAS FORÇAS DE CORTE
Durante a formação de cavacos, forças geradas pelo corte 
atuam tanto na ferramenta quanto na peça.
Tais forças devem ser equilibradas, em direção e sentido, pela
peça e pelos dispositivos de fixação da máquina.
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COMPOSIÇÃO DAS FORÇAS DE CORTE
No processo de usinagem para obter boas superfícies é preciso 
que o circuito seja o mais rígido possível. A necessidade de 
movimentos relativos ferramenta-peça (velocidade de corte, 
avanço e penetração) preconiza necessidade de máquinas-
ferramenta de guiamento robustas quegarantam a trajetória 
desejada e dispositivos de regulagem de folga dos deslocamentos 
durante a usinagem, entre outros.
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COMPOSIÇÃO DAS FORÇAS DE CORTE
Fc = Força de corte – depende do material e dos ângulos da 
ferramenta.
Fa = Força de avanço.
Fp = Força causada pela penetração.
Fr = Força resultante de Fp + Fa
F = Força total para cortar – é a resultante de Fc + Fr. Ela 
influi na fixação da peça e da ferramenta.
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COMPOSIÇÃO DAS FORÇAS DE CORTE
A força de corte Fc é básica para cálculos de potência e é 
calculada em função da seção do cavaco e do material a ser 
usinado. Os valores de Ks de cada material são determinados e 
tabelados.
Fc = S . Ks
Fc = força de corte [N]
S = área da secção do cavaco [mm²]
Ks = força específica de corte do material [N/mm²]
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COMPOSIÇÃO DAS FORÇAS DE CORTE
Área de corte (S)
Constitui a área calculada da 
seção do cavaco que será 
retirada, definida como o produto
da profundidade de corte (Ap) 
com o avanço (f) Onde:
Ap = mm
f = mm/rot.
Então:
S = P x A
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COMPOSIÇÃO DAS FORÇAS DE CORTE
Pressão específica de corte (Ks)
É, por definição, a força de corte para a unidade de área da seção 
de corte (S). Também é uma variável medida em laboratório, 
obtida mediante várias experiências.
A pressão específica de corte depende dos seguintes fatores: 
material empregado (resistência); seção de corte; geometria da
ferramenta; afiação da ferramenta; velocidade de corte; fluido de 
corte e rigidez da ferramenta.
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.
O CONHECIMENTO DA FORÇA DE USINAGEM F É NECESSÁRIO PARA: 
▪ Para o projeto de uma máquina ferramenta 
(dimensionamento das estruturas, acionamentos, 
fixações, etc.);
▪ Para a determinação das condições de corte em condições 
de trabalho;
▪ Para a avaliação da precisão de uma máquina ferramenta, 
em certas condições de trabalho (deformação da 
ferramenta, máquina e peça);
▪ Para a explicação de mecanismos de desgaste.
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.
FORÇA DE USINAGEM
A força de usinagem F se decompõe em:
- Força de corte Fc;
- Força de avanço Ff ;
- Força passiva Fp, 
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As componentes da força de usinagem (Fc, Ff e Fp) 
diminuem com o aumento da velocidade de corte vc
devido à diminuição da resistência do material com o 
aumento da temperatura. 
As componentes da força de usinagem aumentam com o 
aumento da profundidade de corte ap de uma forma 
proporcional (só vale para ap maior que o raio de 
quina).
O CONHECIMENTO DA FORÇA DE USINAGEM F É NECESSÁRIO 
PARA: 
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TEMPO DE USINAGEM 
Tempo de Usinagem: É o tempo durante o qual a 
ferramenta remove cavaco. Sua expressão vem da 
velocidade de Avanço:
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TEMPO DE USINAGEM - EXERCÍCIOS
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TEMPO DE USINAGEM - EXERCÍCIOS
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TEMPO DE USINAGEM - EXERCÍCIOS
3) A Força de Corte em uma ferramenta é de 250 Kgf e a velocidade de 
Corte é Vc= 25 m/min.
a) Calcular a potencia de Corte
b) Se o rendimento é de 70%, qual a potencia do motor?
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POTÊNCIA DE USINAGEM - EXERCÍCIOS
Um eixo de aço extraduro deve ser usinado em um torno convencional com 
ferramenta de metal duro. Sabendo- se que:
• Avanço de desbaste é de 1,13mm/rotação
• Avanço acabamento é de 0,65mm/rotação
• Profundidade de corte no passe no desbaste é de 3,0mm
• Profundidade de corte no passe de acabamento é de 0,65mm
• O rendimento da máquina é de 72%. Ks = Ks1
Calcule:
a) A potência de corte em ambas as operações
b) Determine a potência necessária da máquina em CV.
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TABELA DE ACABAMENTO SUPERFICIAL TEÓRICO
Normalmente, o uso de raios de ponta maior melhora o 
acabamento superficial. A tabela abaixo mostra os valores de 
avanço máximo (teórico) em função de um valor Ra 
especificado, para diferentes tamanhos de raio de ponta.
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TABELA DE ACABAMENTO SUPERFICIAL TEÓRICO
A escolha do tamanho do raio de ponta depende do perfil/especificações do 
componente e do tipo de operação que deve ser executada. O tamanho do raio de 
ponta influencia a seleção dos dados de corte e o acabamento superficial gerado.
Raios de ponta pequenos = Aplicações em geral, baixos esforços de corte (menor 
risco de vibração). 
Raios de ponta grandes = Maior resistência, recomendados para dados de corte 
mais severos, bom acabamento superficial.
A profundidade de corte deve 
ser sempre maior que o tamanho 
do raio de ponta.
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