Movimentos rotatorio com trabalho

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MÁQUINAS 
OPERATRIZES
Paulo Henrique 
Lixandrão Fernando
 
U N I D A D E 2
Movimento rotatório 
com trabalho
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Reconhecer os meios de movimento rotatório nas máquinas-ferramentas.
 � Identificar a transmissão de movimento rotatório entre os compo-
nentes da máquina.
 � Detalhar como a usinagem ocorre com o movimento rotatório.
Introdução
Neste capítulo, você estudará os movimentos rotatórios com trabalho em 
máquinas operatrizes, os quais são executados por meio da ferramenta 
ou da peça, juntamente a um avanço longitudinal, transversal ou vertical 
da máquina, para que se tenha a usinagem. Esses movimentos são muito 
necessários para a usinagem das partes externas das peças e podem ser 
combinados aos movimentos de translação para, por exemplo, usinar 
engrenagens. Você também verá como identifica-los e aplica-los na 
operação de máquinas operatrizes.
Movimento rotatório nas máquinas operatrizes
Em algumas operatrizes há movimentos associados à operação, que podem 
ser de sentidos longitudinais, transversais, oblíquos, verticais ou rotatório. No 
movimento rotatório há um eixo girando um cabeçote de ferramentas, ou um 
eixo girando a peça. Para cada máquina operatriz é possível identificar cada 
um dos movimentos rotatórios, conforme descrito a seguir.
joliveira
Rectangle
joliveira
Rectangle
 � Giro do cabeçote contendo a ferramenta de usinagem: fresadora, reti-
ficadora, mandrilhadora, furadeira, serra circular.
 � Giro da peça por meio do eixo motriz: torno.
É possível perceber que o movimento de giro do cabeçote contendo a 
ferramenta de usinagem é o mais empregado, devido à facilidade e ao baixo 
consumo de potência em rotacionar cabeçotes, geralmente, de dimensões e 
peso mássico menores que a peça. No torno, por exemplo, necessita-se de 
um conjunto de engrenagens transmitidas por ação mecânica para rotacionar 
a placa de três castanhas fixada à peça. Pode-se, ainda, classificar essas 
peças de acordo com o movimento e o tipo de ferramentas associadas (BINI; 
RABELLO, 2005).
 � Máquinas de movimento circular que trabalham com ferramentas 
simples: torno.
 � Máquinas de movimento circular que trabalham com ferramentas múl-
tiplas: fresadora, mandril, serra circular.
Na Figura 1, você pode ver uma placa de fixação de um torno, com o 
movimento de rotação girando a peça em torno do eixo motriz desta máquina 
operatriz.
Figura 1. Placa de fixação da peça e movimento de rotação.
Fonte: Pixel B/Shutterstock.com.
Movimento rotatório com trabalho2
O movimento rotatório nas máquinas operatrizes é necessário para que, no 
contato com a ferramenta, se tenham alguns parâmetros associados, como a 
velocidade de corte (diretamente proporcional ao diâmetro da peça) e a rotação 
do eixo principal para o caso do torneamento. No caso de fresamento, está 
associada ao diâmetro médio entre as pastilhas fixas ao cabeçote e, também, 
à rotação desse eixo.
O movimento circular no torneamento, em que as peças são fixas no eixo 
principal, ocorre para fabricar apenas componentes de perfil circular. Já no 
fresamento, tem-se o desbaste de peças por meio do cabeçote fixado por pas-
tilhas, o que faz a usinagem ser feita somente em perfis prismáticos, nos quais 
há faces em vez de círculos. Porém, pode ser incorporada em uma fresadora 
uma broca no cabeçote principal, que, por sua vez, executa furos circulares 
nos perfis prismáticos; ou adiciona-se nesse cabeçote um mandril com uma 
fresa de topo, ferramenta com a qual se usina perfis circulares e elípticos em 
um prisma facetado. 
Veja na Figura 2 uma dessas ferramentas. A diferença da fresa em relação 
à broca é que a broca possui um ângulo inicial para retirada de cavaco do 
material para a posição contrária de avanço do furo; já a fresa de topo tra-
balha em perfis em que já existe um pré-furo, e a retirada de cavaco se faz 
lateralmente, servindo para produzir perfis arredondados ao longo da peça.
Figura 2. Ferramenta fresa de topo para usinagem de perfis circulares.
Fonte: Matee Nuserm/Shutterstock.com.
3Movimento rotatório com trabalho
O movimento circular da peça ou da ferramenta é necessário para a usi-
nagem dos materiais e, para que ele ocorra, deve-se ter um conjunto de com-
ponentes na máquina que trabalhem em sincronismo com esse movimento 
rotatório, a fim de disponibilizar ao operador seleções de rotações. 
Não se deve ter máquinas operatrizes em que há, ao mesmo tempo, o movimento 
circular tanto para o eixo principal fixado à peça como para o eixo de fixação do 
cabeçote da ferramenta de corte, pois se isso ocorresse e tivesse a mesma rotação da 
peça e da ferramenta, não haveria corte, já que o contato entre elas não teria velocidade 
instantânea associada àquele momento.
Movimento rotatório dos componentes 
da máquina
Movimento circular da peça (torno)
Conforme podemos ver na Figura 1, há uma rotação da placa de fixação girando 
a peça em volta do eixo motriz, o qual tem a potência necessária para girar 
a dimensão máxima da peça que essa placa suporta. O movimento circular 
é provocado por meio de um conjunto de engrenagens de fixação acopladas 
à caixa de engrenagens, a qual se monta para que o operador tenha a possi-
bilidade de selecionar velocidades de rotação do eixo motriz, que devem ser 
reguladas de acordo com a dimensão da peça, o material e outros parâmetros 
envolvendo a operação. Na Figura 3, você pode ver um exemplo da caixa de 
engrenagens de um torno.
Movimento rotatório com trabalho4
Figura 3. Caixa de engrenagens de um torno.
Fonte: Igor V. Podkopaev/Shutterstock.com.
Em um torno mecânico, a caixa de engrenagens é acionada, comumente, 
por um motor elétrico. Essas engrenagens estão sempre submersas a um 
óleo mineral para a lubrificação, possibilitando que o contato entre os dentes 
tenha longevidade durante a operação, porém, a seleção de um conjunto de 
engrenagens para determinado momento da operação ocorre pela ação de um 
movimento mecânico de alavancas do operador. 
Para entender a relação de transmissão de engrenagens, você verá um 
exemplo de como ela pode ser executada. Considere que o eixo motriz, no 
qual o motor elétrico está acoplado, gira uma engrenagem de Z1 = 40 dentes 
(sabendo-se que Z2 = 90, Z3 = 50 e Z4 = 100), que é o eixo movido conectado 
à árvore principal da máquina, e que N1 = 1750 rpm, tem-se:
Z2/Z1 = 90/40 = 2,25 — relação de transmissão da engrenagem 1 para a 2;
N1/2,25 = 1750/2,25 = 777,78 rpm — rotação da engrenagem 2;
N2 = N3 = 777,78 rpm — rotação da engrenagem 3;
Z4/Z3 = 100/50 = 2 — relação de transmissão da engrenagem 3 para a 4;
N4 = 777,78 / 2 = 388,88 rpm.
5Movimento rotatório com trabalho
Nesse exemplo, observa-se que, em um torno, é possível ter uma redução 
de 1:4,25, porém outros casos podem ser selecionados, pois a sua caixa de 
engrenagens apresenta velocidades distintas por posições da alavanca, con-
forme mostra a Figura 4.
Figura 4. Relação de transmissão das engrenagens.
Z1
Z3
Z2
Z4
Eixo Motriz
Eixo Movido
Além dos movimentos circulares do eixo movido da máquina operatriz, 
há fusos ao longo desta que geram outros movimentos, como o avanço ou 
recuo do cabeçote porta-ferramenta, etc. Na Figura 5, você pode observar 
esses fusos, demonstrados ao longo do torno mecânico.
Movimento rotatório com trabalho6
Figura 5. Movimentos circulares do fuso.
Fonte: oYOo/Shutterstock.com.
Movimento circular da ferramenta (fresadora, etc.)
Diferentemente do torno mecânico que tem um movimento circular da peça 
fixada a uma placa no eixo movido da árvore principal da máquina operatriz, 
a fresadora, a retificadora, a mandrilhadora, a furadeira, a serra circular, etc. 
apresentam o movimento circular da ferramenta. 
No torno, tem-se o cabeçote da ferramenta fixado a um mandril por um 
conjunto de pastilhas; na retificadora, um rebolo fixado ao eixo movido da 
árvore principal; na furadeira, a fixação de uma broca a um mandril no eixoprincipal; na serra circular, um disco fixado ao eixo principal; na mandri-
lhadora, uma ferramenta fixada ao eixo da árvore principal que desbasta 
usinagens internas como cilindros, etc. Veja na Figura 6 um cabeçote com 
pastilhas fixadas ao eixo principal da máquina.
7Movimento rotatório com trabalho
Figura 6. Cabeçote de uma fresadora.
Fonte: Dmitry Kalinovsky/Shutterstock.com.
Como os tornos mecânicos, estes equipamentos, que se caracterizam por 
rotacionar a ferramenta, e não a peça, funcionam por meio de caixas de en-
grenagens. Essas máquinas operatrizes têm ainda transmissões por correias e 
polias ou hidrostática, na qual há uma bomba hidráulica e um motor hidráulico 
girando as ferramentas. A relação de transmissão por correias e polias é bas-
tante similar a pôr engrenagens e não tem o número de dentes associados a 
cada engrenagem, porém possui o diâmetro primitivo das polias, que se trata 
do diâmetro médio em que a correia se fixa no canal da polia com ajuste e 
pressões adequadas. Já no conceito de transmissão hidrostática, existem outros 
fatores envolvidos como o tipo de circuito (aberto ou fechado), de pressão no 
sistema (até 20 bar, usa-se bomba fixa; acima de 20 bar, bomba variável), etc.
Movimento rotatório com trabalho8
Devem ser analisadas algumas premissas para a fabricação de uma máquina operatriz 
com sistemas de transmissão por engrenagens, por correias e polias ou hidrostática. 
Uma premissa é a questão do custo de fabricação da máquina, por exemplo, visualiza-
-se que, na maioria dos tornos mecânicos convencionais, apresenta-se um sistema de 
transmissão por engrenagens e, por isso, não valeria a pena introduzir um hidrostático. 
Já para máquinas de comando numérico computadorizado (CNC), em que a qualidade 
e a repetibilidade das peças são consideradas, há um sistema hidrostático incorporado, 
fazendo as diversas funções do equipamento serem controladas por válvulas.
Usinagem e movimento rotatório
A usinagem feita por meio de um movimento rotatório, seja ele da peça ou da 
ferramenta que está incorporada ao cabeçote da máquina, demonstra que há 
diversos fatores a serem considerados, por exemplo, se uma peça fica parada 
e a ferramenta rotacional em direção a peça executa a usinagem, é necessário 
se ocupar dos parâmetros da ferramenta em si e não os da peça. Em uma 
fresadora, além de ter o movimento de rotação das pastilhas fixas ao cabeçote, 
há um movimento de translação da mesa em que a peça está fixa, e um no 
qual a profundidade de corte da ferramenta em direção a peça é determinada, 
sendo assim, ela trabalha com vários movimentos incorporados, como o de 
avanço da mesa longitudinal e transversal, além do vertical e da rotação do 
eixo principal. Para cada caso específico, deve-se selecionar a pastilha de metal 
duro que será utilizado para o corte na usinagem, pois ela precisará atender 
à velocidade de corte da peça e será configurada para determinado avanço 
de corte, por isso, convém-se estudar profundamente o plano de operação de 
usinagem de uma peça para que se tenha, com a utilização do equipamento, 
as suas melhores condições. 
9Movimento rotatório com trabalho
Outra questão em relação à usinagem e ao movimento rotatório é que, para 
determinadas posições de corte, considerando o uso de ferramenta (pastilhas 
de metal duro, etc.), deve-se verificar como o cavaco se descolará da peça, e 
alguns artifícios podem ser utilizados para os parâmetros de corte, por exemplo, 
a lubrificação da região. Existem lubrificantes que, além de favorecer o tipo de 
cavaco gerado (quebradiço ou contínuo), dá uma certa estabilidade térmica à 
ferramenta, garantindo a sua longevidade. Na Figura 7, você pode visualizar 
uma máquina fresadora CNC, com o sistema de lubrificação incorporado à 
usinagem de um bloco prismático.
Figura 7. Movimento circular do cabeçote de uma fresadora com sistema de lubrificação.
Fonte: Pixel B/Shutterstock.com.
Conclui-se que é muito importante ter o conhecimento dos movimentos 
circulares para cada tipo de máquina operatriz, bem como dos sistemas de 
transmissão adequados para cada uma delas. Os parâmetros de corte também 
devem ser analisados para que se tenha equilíbrio e boa usinabilidade entre 
a ferramenta e a peça.
Movimento rotatório com trabalho10
1. Um tipo de movimento circular 
da peça com a ferramenta 
se deslocando apenas 
longitudinalmente pode ocorrer 
em qual máquina operatriz?
a) Fresadora universal.
b) Retificadora.
c) Mandrilhadora.
d) Furadeira.
e) Torno mecânico.
2. Há máquinas que trabalham com 
a utilização de ferramentas simples 
(um corte apenas) e aquelas que 
utilizam ferramentas múltiplas 
(mais de um corte). Cite dois tipos 
de máquinas operatrizes que 
trabalham com ferramentas simples.
a) Fresadora e retificadora.
b) Mandril e serra circular.
c) Torno e retificadora.
d) Serra circular e torno.
e) Fresadora e retificadora.
3. Qual tipo de ferramenta pode 
usinar superfícies por meio de 
rebaixos retangulares com canto 
arredondados, cilíndricos, etc., 
mas tem a necessidade de um 
pré-furo e apresenta o movimento 
circular da ferramenta fixa há um 
mandril no cabeçote principal?
a) Fresa com pastilhas.
b) Fresa de topo.
c) Broca.
d) Alargador.
e) Brochadeira.
4. Quais os possíveis componentes 
para os sistemas de transmissão 
de máquinas operatrizes?
a) Engrenagens, correias e 
polias, hidrostático.
b) Mecânico, hidráulico, elétrico.
c) Mecânico, correias e 
polias, pneumático.
d) Pneumático, elétrico, 
engrenagens.
e) Engrenagens, 
hidrostático, elétrico.
5. Além da placa fixada ao eixo 
motriz e conforme o acionamento 
por alavancas mecânicas, o torno 
mecânico transmite movimento 
para um outro componente, o qual, 
por um movimento ondulatório, 
faz o movimento longitudinal da 
mesa da ferramenta, dos acessórios, 
etc. De qual componente do 
torno mecânico se está falando?
a) Luneta.
b) Placa de três castanhas.
c) Fuso.
d) Carro móvel.
e) Mandril.
11Movimento rotatório com trabalho
BINI, E.; RABELLO, I. D. Manual prático de máquinas ferramenta. São Paulo: Hemus, 
2005. 269 p.
Leituras recomendadas
AFFONSO, L. O. A. Equipamentos mecânicos: análise de falhas e solução de problemas, 
2. ed. Rio de Janeiro: Qualitymark, 2006. 321 p.
CUNHA, L. S.; CRAVENCO, M. P. Manual prático do mecânico. São Paulo: Hemus, 2006. 
584 p.
FITZPATRICK, M. Introdução à usinagem com CNC. Porto Alegre: AMGH, 2013. 384 p. 
(Série Tekne).
GROOVER, M. P. Automação industrial e sistemas de manufatura. 3. ed. São Paulo: 
Pearson, 2011. 592 p.
NORTON, R. L. Projeto de máquinas: uma abordagem integrada. 4. ed. Porto Alegre: 
Bookman, 2013. 1030 p.
ROSÁRIO, J. M. Princípios de mecatrônica. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004. 368 p.
SHINGO, S. Sistema de troca rápida de ferramentas: uma revolução nos sistemas pro-
dutivos. Porto Alegre: Bookman, 2000. 327 p.
SILVA, S. D. CNC: programação de comandos numéricos computadorizados. 8. ed. 
São Paulo: Érica, 2011. 308 p. (Série Formação Profissional).
Referência
Movimento rotatório com trabalho12
Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para 
esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual 
da Instituição, você encontra a obra na íntegra.
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