Processosdefabricacao_CORTE_1_ (1)

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Processos de fabricação
UNIVERSIDADE DE UBERABA
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© 2021by Universidade de Uberaba
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser 
reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico 
ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de 
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da Universidade de Uberaba.
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Pró-Reitor de Educação a Distância
Fernando César Marra e Silva
Coordenação de Graduação a Distância
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Editoração e Arte
Produção de Materiais Didáticos-Uniube
Projeto da capa
Agência Experimental Portfólio
Edição
Universidade de Uberaba
Av. Nenê Sabino, 1801 – Bairro Universitário
Catalogação elaborada pelo Setor de Referência da Biblioteca Central Uniube
P941 Processos de fabricação / Daniel Fernandes da Cunha, Janaína Aparecida 
Pereira, José Aécio Gomes de Sousa, Mauro Paipa Suarez. – Uberaba : 
Universidade de Uberaba, 2021. 
 164 p. : il. 
 Programa de Educação a Distância – Universidade de Uberaba.
 Inclui bibliografia 
 ISBN 
 
 1. Processos de fabricação. 2. Usinagem. 3. Administração da produção. 
I. Cunha, Daniel Fernandes da. II. Pereira, Janaína Aparecida. III. Sousa, 
José Aécio Gomes de. IV. Suarez, Mauro Paipa. V. Universidade de 
Uberaba. Programa de Educação a Distância. VI. Título. 
 CDD 671.35
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III
Sobre os autores
Daniel Fernandes da Cunha
Mestre em Materiais e Processos de Fabricação pela Universidade Federal de 
Uberlândia (2012). Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho pela 
Universidade Federal de Uberlândia (2012). Graduado em Engenharia Mecânica 
(2009).
 
Janaína Aparecida Pereira
Doutouranda em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia. 
Mestre em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia.Gradua 
em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia. Pesquisadora 
do Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem LEPU – FEMEC - UFU desde 
2007.
 
José Aécio Gomes de Sousa
Mestre em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia. 
Graduado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Ceará. 
Professor de disciplinas afins das áreas das Engenharias (computação, civil, 
elétrica, produção).
 
Mauro Paipa Suarez
Possui graduação em Engenharia de Projetos e Automação Eletrônica pela 
Universidade de La Salle (2005), Bogotá/Colômbia. Tem experiência na área de 
CNC, pneumática , hidráulica, CLP e processos de automação industrial. Possui 
Mestrado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia 
(2008). Tem experiência na área de Engenharia de Materiais e Metalúrgica, com 
ênfase em processos de fabricação, atuando principalmente nos seguintes temas: 
precisão dimensional, balanço energético, alumínio aeronáutico, fresamento de 
topo. Possui Doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal 
de Uberlândia (2012) com experiência em torneamento e texturizacão a LASER 
de ferramentas de corte. Atualmente atua como professor de engenharias na 
Faculdade Pitágoras Uberlândia - MG.
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O livro Processos de fabricação compõe-se de quatro capítulos escritos com a 
intenção de ajudá-lo(a) na sua formação como engenheiro de produção. 
O primeiro capítulo, intitulado “Processos de fabricação”, procura dar a você uma 
visão sintética dos processos de fabricação mais comuns dentro de uma empresa 
considerando a chamada linha de produção, que envolve a otimização do tempo 
de produção, os custos envolvidos e o rendimento do processo. Em suma: o que 
se pretende é dar uma visão de como administrar o processo de fabricação. Para 
tanto, será necessário conhecer a evolução histórica da produção antes e depois 
da revolução industrial.
“Usinagem convencional” é o nome do segundo capítulo. Antes de abordar o tema 
central do capítulo, você aprenderá o que é um processo de fabricação e que 
operações estão aí envolvidas, quais os processos existentes, as possibilidades e 
os limites de cada um deles para se ter parâmetros seguros na escolha do processo 
mais adequado. Conhecerá os dois grupos de processos de fabricação, com 
remoção de cavaco e sem remoção de cavaco. Este se subdivide em dois outros 
grupos: processos convencionais de usinagem e processos não convencionais de 
usinagem. Após isso, sua atenção deverá se concentrar no processo convencional 
de usinagem, buscando conhecê-lo de forma mais aprofundada. Você terá então 
oportunidade de conhecer os principais processos de usinagem convencional, tais 
como o torneamento, o fresamento, a furação, o aplainamento e a retificação.
Prosseguindo seu estudo, você entrará em contato com os processos especiais de 
manufatura. Estudará, primeiramente, os conceitos fundamentais dos processos 
e equipamentos especiais utilizados na manufatura, para, depois, se ocupar 
dos processos não convencionais de usinagem empregados nas indústrias, os 
processos mecânicos, elétricos, térmicos, químicos e também os processos 
especiais de união de materiais, tais como soldagem a laser, plasma, entre outros.
Finalmente, no quarto e último capítulo, “Fundamentos e aplicação do controle 
numérico computadorizado”, você aprenderá os fundamentos da programação 
numérica computadorizada e a sua aplicação. O conhecimento do CNC – Controle 
Numérico Computadorizado – é parte indispensável da formação atual de um 
engenheiro de produção. Com essa formação, que envolve o conhecimento das 
partes de uma máquina CNC, os tipos de máquinas disponíveis no mercado e os 
tipos de programação, você saberá como implementar soluções em uma linha de 
produção. Neste momento, você poderá vivenciar o funcionamento de cada um 
dos processos em situações hipotéticas que reproduzem o dia a dia nas linhas de 
produção das grandes empresas fabris.
Apresentação
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Esperamos que este livro seja de grande proveito para você, fornecendo-lhe as 
bases de um conhecimento indispensável na sua formação. Estamos certos de 
que você saberá enriquecê-lo com a aquisição de conhecimentos complementares 
ao longo de seu curso e com aqueles que, após o curso, irá adquirir no exercício 
de sua profissão. 
Bons estudos!
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Sumário
Capítulo 1 Processos de fabricação .........................................................................1
Capítulo 2 Usinagem convencional ........................................................................29
Capítulo 3 Processos especiais de manufatura .....................................................73
Capítulo 4 Fundamentos e aplicação do controle numérico computadorizado ... 113
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PROCESSOS DE 
FABRICAÇÃO
Ao longo de sua história, os seres humanos utilizam a inteligência e ferra-
mentas para tornarem suas vidas mais agradáveis e diminuírem o esforço 
para completar suas tarefas do cotidiano, seja uma tarefa repetitiva ou algu-
ma esporádica.
A forma mais antiga dos processosda máquina. 
O torneamento radial caracteriza-se como sendo o processo de torneamento no 
qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, perpendicular ao 
eixo principal de rotação da máquina. 
No perfilhamento, a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea radial 
ou axial, visando à obtenção de uma forma determinada pelo perfil da ferramenta.
Os movimentos de corte no torneamento podem ser observados na Figura 5.
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Figura 5: Movimentos de corte no processo de torneamento.
Fonte: Stoeterau, Schroeter e Weingaertner (2004)
2.8.1.1 O torno
O torno mais simples que existe é o torno universal. Estudando seu funcionamento, é 
possível entender o funcionamento de todos os outros, por mais sofisticados que sejam.
Esse torno possui eixo e barramento horizontais e tem a capacidade de realizar as 
seguintes operações: tornear superfícies cilíndricas externas e internas, tornear 
superfícies cônicas externas e internas, roscar superfícies externas e internas 
e perfilar superfícies. Além dessas operações, também é possível furar, alargar, 
recartilhar, roscar com machos ou cossinetes, mediante o uso de acessórios 
próprios para a máquina-ferramenta (ROSA, 2006).
Assim, todos os tornos, respeitando-se suas variações de dispositivos ou dimensões 
exigidas em cada caso, são compostos, basicamente, das mesmas partes. Essas 
partes componentes são comuns a todos os tornos. O que diferencia um dos 
outros é a capacidade de produção, se é automático ou não, o tipo de comando: 
manual, hidráulico, eletrônico, por computador etc. (ROSA, 2006).
Corpo da máquina: barramento, cabeçote fixo e móvel, caixas de mudança de 
velocidade.Sistema de transmissão de movimento do eixo: motor, polia, engrena-
gens, redutores.
Sistemas de deslocamento da ferramenta e de movimentação da peça em dife-
rentes velocidades: engrenagens, caixa de câmbio, inversores de marcha, fusos, 
vara etc.
Sistemas de fixação da ferramenta: torre, carro porta-ferramenta, carro transversal, 
carro principal ou longitudinal e da peça: placas, cabeçote móvel. Comandos dos 
movimentos e das velocidades: manivelas e alavancas.
A Figura 6 apresenta a imagem de um torno convencional com a discriminação de 
suas principais partes e componentes. 
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a. Placa d. Torre porta-ferramentas g. Barramento
b. Cabeçote fixo e. Carro transversal h. Cabeçote móvel
c. Caixa de engrenagens f. Carro principal i. Carro porta-ferramenta
Figura 6: Principais partes que compõem o torno.
Fonte: Adaptado de Feng/Pucrs (a), 2008.
O torno é uma máquina-ferramenta que pode executar diversas operações com 
finalidades específicas de acordo com o formato da peça a ser fabricada. Entre as 
operações que um torno pode realizar em uma peça, estão:
• faceamento: operação realizada com o movimento de avanço da ferramenta 
no sentido perpendicular ao eixo de rotação da peça. Com esta operação, 
obtêm-se superfícies planas;
• sangramento: nesta operação, ocorre um movimento transversal como no 
faceamento, porém o objetivo aqui é separar uma determinada porção de 
material de uma peça (cortar);
• torneamento longitudinal: operação que resulta em uma geometria cilín-
drica, coaxial ao centro de rotação;
• torneamento de rosca: nesta operação, os valores do avanço são escolhi-
dos de tal maneira a realizar o filetamento da peça em um passo estabeleci-
do, formando-se, assim, a rosca;
• perfilamento: nesta operação, uma ferramenta com perfil semelhante ao 
perfil que se deseja ao final da fabricação realiza movimento de avanço 
perpendicular ao eixo de rotação da peça.
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Figura 7: Operações realizadas pelo torno.
Fonte: Adaptado de Ferraresi, 1977.
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2.8.1.2 Ferramentas para torneamento
As ferramentas para torneamento podem ter formato de bits (bit) ou pastilhas 
(insertos). Os mais comumente utilizados atualmente são os insertos devido à sua 
grande versatilidade (vários formatos, geometrias, revestimentos etc.).
Os insertos promovem economicidade na linha de produção, pois, a princípio, não 
é necessária a troca do suporte, apenas do inserto (desde que o suporte acomode 
o tipo de geometria do inserto).
Figura 8: Diversos formatos de suporte e insertos para torneamento.
Fonte: Stoeterau, Schroeter e Weingaertner (2004).
2.8.1.3 Materiais para ferramentas de corte
As ferramentas são fabricadas de diversos materiais e podem receber ou não 
revestimentos que lhes conferem maior resistência ao desgaste, prolongando sua 
vida útil. As ferramentas de corte, para desempenhar bem seu papel de retirar 
material na forma de cavaco, devem possuir vários requisitos, entre eles:
• resistência à compressão;
• dureza;
• resistência à flexão e tenacidade;
• resistência do gume;
• resistência interna de ligação;
• resistência a quente;
• resistência à oxidação;
• pequena tendência à fusão e ao caldeamento;
• resistência à abrasão;
• condutibilidade térmica, calor específico e expansão térmica adequada.
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Entre os principais materiais utilizados na fabricação de ferramentas, estão 
(MACHADO et. al 2009; FERRARESI, 1977; COSTA E SANTOS, 2006; 
STOETERAU, SCHROETER E WEINGAERTNER, 2004):
 Aço carbono: utilizado em baixíssimas velocidades de corte, no ajuste de peças.
• Com elementos de liga (V, Cr, Mo e W): até 400° C (brocas, machos etc.).
• Principal material utilizado até 1900.
• Baixo custo.
• Facilidade de afiação.
• Tratamento térmico relativamente simples.
• Elevada dureza e resistência ao desgaste.
• Resiste à temperatura de até aproximadamente 250°C.
Aço rápido: o 1° grande impulso para materiais para ferramentas de corte. 
• Operações de baixa e média velocidade de corte, dureza a quente até 600° C.
• Seus elementos de ligas são o W (tungstênio), Co (cobalto), Mo (molibdênio), 
Cr (cromo) e V (vanádio).
• Dureza de 60 a 67 HRC.
• Resistem à temperatura de até, aproximadamente, 520 a 600°C.
• Tratamento térmico complexo.
• Preço elevado.
Metal duro: o 2° grande impulso. 
• Compreende o WC + Co, fabricado pelo processo de sinterização (metalurgia 
do pó: processo pelo qual os pós são misturados e levados a condições 
controladas de pressão e calor).
• O metal duro pode ser encontrado no mercado, principalmente na forma de 
pastilhas intercambiáveis, sem revestimento, ou revestidas com TiC, Al2O3 
(alumina).
• As ferramentas de cortes de metal duro operam com elevadas velocidade 
de corte e temperaturas.
• Desenvolvimento 1927 – Leipzig.
• Composição típica: 81% W, 6% C e 13% Co – (WC-Co).
• Resistem à temperatura de até, aproximadamente, 1000°C (mesma dureza 
que o aço rápido à temperatura ambiente).
• Possibilidade de usinagem com maiores valores de velocidade de corte do 
que os aços rápidos e aços ferramenta.
• Aumento na vida útil das ferramentas na ordem de 200 a 400%.
• Boa distribuição da estrutura.
• Boa resistência à compressão.
• Boa resistência ao desgaste a quente.
As ferramentas de metal duro são divididas em classes de acordo com sua com-
posição e aplicação:
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Figura 9: Classificação das ferramentas de metal duro.
Fonte: Adaptado de Machado et. al, 2009.
Cermets: grupo intermediário entre os metais duros e as cerâmicas. Constituído 
por TiC (carboneto de titânio) e TiN (nitreto de titânio) e geralmente tem o Ni 
(níquel) como elemento ligante. Devido à baixa condutividade térmica e ao alto 
coeficiente de dilatação, os cermets têm um baixo coeficiente de resistência ao 
choque térmico, bem inferior ao do metalduro. Daí a explicação do cermets só ser 
eficiente em baixos avanços, pequenas profundidades de corte e altas velocidades 
(operações de acabamento) na usinagem dos ferrosos.
Cerâmicas: são constituídas basicamente de grãos finos de Al2O3 e Si3N4 sinte-
rizados, a velocidade de corte de 3 a 6 vezes maior que a do metal duro. Elas se 
dividem basicamente em dois grandes grupos:
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• a base de Al2O3 (alumina sinterizada),
• a base de Si3N4 (mesma resistência ao desgaste, porém com uma 
tenacidade superior).
As ferramentas cerâmicas têm capacidade de suportar altas temperaturas 
(materiais refratários), possuem alta resistência ao desgaste (alta dureza), baixa 
condutividade térmica e boa estabilidade química (inércia química).
Ultraduros: são materiais com dureza em torno de 3000 HV (dureza na escala 
Vickers). O que limita a aplicação dos ultraduros é o seu alto custo. O preço destas 
pastilhas está em torno de 80 vezes, o preço do metal duro é de 15 a 25 vezes o 
preço da cerâmica. Entre eles, estão:
• diamante natural:
• diamante sintético monocristalino;
• diamante sintético policristalino (PCD);
• nitreto cúbico de boro sintético monocristalino (CBN);
• nitreto cúbico de boro sintético policristalino (PCBN)
2.8.1.4 Grandezas importantes no processo de torneamento
• Velocidade de corte - Vc – expressa em m/min (metros por minuto): é a 
velocidade linear relativa entre a ponta da ferramenta e a peça em rotação.
• Avanço - f - expresso em mm/rot (milímetros por rotação) ou mm/rev 
(milímetros por revolução): é a distância percorrida pela ferramenta por 
revolução da peça. Esta grandeza é que permite remoção contínua de 
material da peça.
• Profundidade de corte - ap – expressa em mm (milímetros): é a espessura ou 
profundidade de penetração da ferramenta na peça que está sendo usinada. 
É medida perpendicularmente ao plano de trabalho.
2.8.2 Fresamento
O fresamento é um processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de 
superfícies com a utilização de ferramentas geralmente multicortantes (várias 
arestas de corte em ação). No fresamento, a ferramenta gira e a peça ou a 
ferramenta se desloca segundo uma trajetória qualquer.
O processo de fresamento pode ser dividido em dois tipos básicos:
1. Fresamento tangencial
É um tipo de fresamento destinado à obtenção de superfícies planas 
paralelas ao eixo de rotação da ferramenta. Neste tipo de fresamento, as 
arestas cortantes estão na periferia da ferramenta e o eixo da ferramenta 
é paralelo à superfície a ser usinada. As ferramentas utilizadas neste tipo 
são chamadas fresas cilíndricas tangenciais.
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2. Fresamento frontal ou de topo
Processo destinado à obtenção de superfícies planas perpendiculares 
ao eixo de rotação da ferramenta em que os dentes ativos estão na 
superfície frontal da ferramenta, cujo eixo é perpendicular à superfície a 
ser usinada. As ferramentas usadas no fresamento frontal são chamadas 
fresas frontais ou de topo.
A Figura 10 mostra os movimentos de corte para o processo de fresamento de topo.
Figura 10: Movimentos de corte no fresamento de topo.
Fonte: Stoeterau, Schroeter e Weingaertner (2004).
O fresamento é uma operação de grande aplicação na usinagem de peças, e 
suas principais vantagens são a variedade de formas e superfícies que podem ser 
produzidas, a qualidade dos acabamentos superficiais, altas taxas de remoção de 
cavaco (alta produtividade) e ampla variedade de ferramentas. 
Os parâmetros que descrevem o corte são movimentos relativos entre a ferramenta 
e a peça, em que o movimento de corte é dado pela rotação da ferramenta ou 
da peça, resultando em uma velocidade de corte. O movimento de avanço é, 
normalmente, retilíneo e pode ser dado tanto pela ferramenta como pela peça, 
resultando em uma velocidade de avanço. Esses dois movimentos ocorrendo 
simultaneamente irão definir a velocidade efetiva de corte (SUAREZ, 2008).
2.8.2.1 Grandezas importantes no processo de fresamento
Os autores Diniz, Marcondes e Coppini (2001) propuseram as seguintes definições 
para os parâmetros no fresamento:
• movimento de rotação – n, expresso em rpm (rotações por minuto): número 
de voltas que a fresa dá em torno do seu eixo por unidade de tempo;
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• velocidade de corte – Vc, expressa em m/min (metros por minuto): é a 
velocidade instantânea do ponto de referência da ferramenta de corte, 
segundo a direção e sentido de corte. A velocidade de corte é uma velocidade 
tangencial;
• avanço por revolução – f, expresso em mm/rev: é a distância linear percorrida 
pelo conjunto de dentes que compõem uma fresa durante uma revolução, 
medida no plano de trabalho;
• avanço por dente – fz, expresso em mm/dente: é a distância linear percorrida 
por um dente da fresa no intervalo em que dois dentes consecutivos entram 
em corte, medida no plano de trabalho;
• velocidade de avanço – Vf, expressa em mm/min: é a velocidade instantânea 
do ponto de referência da ferramenta de corte, segundo a direção e o 
sentido de avanço. No fresamento, o movimento de avanço é provocado 
pela translação da ferramenta sobre a peça (ou translação da peça sob a 
ferramenta, quando é a mesa que se movimenta);
• número de dentes – z: é o número total de dentes que uma fresa possui;
• profundidade de corte ou largura de corte – ap, expressa em mm: é a 
profundidade ou largura de penetração da ferramenta na peça, medida 
perpendicularmente ao plano de trabalho (na direção do eixo da fresa). 
No fresamento frontal, ou de topo, ap corresponde à profundidade de corte 
enquanto no fresamento tangencial corresponde à largura de corte;
• penetração de trabalho – ae, expressa em mm: é a quantidade que a 
ferramenta penetra na peça medida no plano de trabalho e perpendicular à 
direção de avanço;
• penetração de avanço – af, expressa em mm: penetração da ferramenta 
medida no plano de trabalho, na direção de avanço.
Figura 11: Profundidade de corte, penetração de trabalho e penetração 
de avanço 
Fonte: Suarez, 2008.
O processo de fresamento pode ser classificado, de acordo com o sentido da 
velocidade de corte e do avanço, em fresamento concordante ou fresamento dis-
cordante.
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1. Fresamento concordante
Diz-se que o fresamento é concordante quando o sentido do movimento 
de avanço é o mesmo do movimento rotatório da fresa. A força de avanço 
ocorre no mesmo sentido do deslocamento da fresa.
2. Fresamento discordante
O sentido do movimento de avanço é contrário ao movimento de rotação 
da fresa. No início do corte, quando a fresa toca a peça e a empurra 
para baixo, causando uma força que tende a afastar ferramenta e peça. 
Em seguida, a força de corte aponta para cima, o que faz com que a 
fresa puxe a peça ao seu encontro. Esta variação de intensidade e do 
sentido da força de corte produz vibrações que prejudicam a tolerância e 
o acabamento superficial da superfície fabricada.
2.8.2.2 Classificação das ferramentas para fresamento
A tabela, apresentada a seguir, mostra a classificação das fresas quanto às formas 
que elas podem ser fabricadas.
Tabela 1: Classificação das fresas
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Fonte: CIMM (2007)
Outra maneira de se classificar as fresas é de acordo com a forma dos dentes 
como mostrado na Tabela 2.
Tabela 2: Classificação das fresas de acordo com o formato
Fonte: CIMM, 2007
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2.8.3 Furação
A norma DIN 8589, citada por Ferraresi (1977), define furação como sendo um 
processo de usinagem com movimento de corte circular(movimento rotativo) 
destinado a produzir furos. Na furação, a ferramenta (broca) possui movimento de 
avanço na direção do seu eixo de rotação, que mantém sua posição em relação 
à ferramenta e à peça.
Os movimentos no processo de furação são definidos de forma análoga aos 
movimentos no processo de torneamento. A diferença é que a velocidade de corte 
na furação fica em função da rotação da ferramenta em torno de seu próprio eixo.
Os esforços aos quais uma broca é submetida são, basicamente, flexão e torção. 
Caso a fiação da broca seja tal que as arestas de corte não sejam simétricas, 
ocorrerá também um esforço de flexão sobre ela (AMORIM, 2003).
A Figura 12 mostra os movimentos de corte para o processo de furação.
Figura 12. Movimentos de corte na furação.
Fonte: Stoeterau, Schroeter e Weingaertner (2004).
2.8.3.1 Grandezas importantes no processo de furação
As grandezas de corte no processo de furação são ajustadas na máquina, direta 
ou indiretamente.
• Velocidade de corte - v
c 
, expressa em m/min: é a velocidade instantânea no 
ponto de referência da aresta cortante, segundo uma direção e sentido de 
corte. A velocidade de corte está relacionada diretamente com o diâmetro do 
furo e com a rotação da ferramenta.
• Profundidade de corte - a
p
, expressa em mm: a profundidade de corte 
(ap) é a profundidade de penetração da aresta principal de corte, medida 
perpendicularmente ao plano de trabalho sendo que na furação em cheio 
corresponde à metade do diâmetro da ferramenta.
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• Avanço - f, expresso em mm: é o percurso linear por revolução em uma 
direção paralela ou coincidente com o eixo do furo.
2.8.3.2 Classificação das brocas
As brocas helicoidais são classificadas em três grupos de acordo com seu ângulo 
de hélice, como mostrado na Tabela 3.
Tabela 3: Classificação das brocas quanto ao ângulo de hélice
Fonte: DIN 1836, 1977 
As brocas mais amplamente usadas na indústria são as brocas helicoidais. Estas 
podem ser divididas em 3 partes (AMORIM, 2003):
• Ponta – onde se localizam as arestas principais e transversal de corte;
• Corpo – parte da broca que contém os canais helicoidais;
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• Haste – onde é feita a fixação da ferramenta.
De acordo com o mecanismo de fixação, podem ser:
• Cilíndrica – para montagem em mandril;
• Cônica – para montagem em cone morse.
As guias são “ressaltos” observados na superfície externa da broca. Têm as fun-
ções de guiar a ferramenta e reduzir o atrito dessa com o furo.
Figura 13: Broca helicoidal.
Fonte: Stoeterau, Schroeter e Weingaertner (2004).
2.8.3.3 Classificação dos processos de furação
O processo de furação divide-se em quatro tipos de acordo com o tipo de furo que 
ele se destina a produzir. A classificação normalmente utilizada é:
1. Furação em cheio
Destina-se a produzir furos cilíndricos retirando todo o material contido no 
volume do furo.
2. Furação com rebaixo
Produz furos onde se têm dois diâmetros diferentes no mesmo furo, porém 
com profundidades diferentes. O diâmetro menor é passante e o maior é 
menos profundo.
3. Furação de escareamento
Destina-se a produzir furos em que o diâmetro maior é em ângulo (furo 
escareado). 
4. Furação de furo cego
Produz furos nos quais uma parte do material contido no volume do furo 
não é removida. Neste caso, ao contrário da furação de furos passantes, 
a ferramenta não atravessa a peça.
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Fonte: Ferraresi, 1977
Tabela 4: tipos de furação
A título de informação, os fabricantes de ferramentas disponibilizam catálogos 
técnicos muito detalhados contendo descrição das brocas, dimensões, aplicações, 
valores dos parâmetros de corte ideais e dicas de escolha e utilização de brocas 
para melhor desempenho na usinagem. 
Até mesmo solução de problemas passíveis de ocorrerem durante a utilização das 
brocas pode ser encontrada em alguns desses catálogos.
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Figura 14: Principais tipos de furadeiras.
Fonte: Stoeterau, Schroeter e Weingaertner (2004).
2.8.4 Aplainamento
Aplainamento é uma operação de usinagem destinada a obter superfícies planas 
em posição horizontal, vertical ou inclinada. A plaina, que é a máquina utilizada nas 
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operações de aplainamento, utiliza ferramentas que possuem apenas uma aresta 
cortante (ferramenta monocortante).
Esta ferramenta retira o material da superfície da peça realizando movimentos 
lineares e alternativos. Enquanto a ferramenta realiza o movimento alternativo, a 
peça realiza movimento de avanço transversal (passo do avanço).
Uma plaina limadora pode realizar operações de estriar, abrir rasgos, rebaixos, 
chanfros e faceamento de topo. Como no aplainamento, o corte é feito em um único 
sentido, o curso de retorno da ferramenta é um tempo perdido, o que torna esse 
processo mais lento quando comparado a outros que cortam continuamente, como 
o torneamento.
A ferramenta exerce uma forte pressão sobre a peça, por isso ela deve estar bem 
presa à mesa da máquina. Quando a peça é pequena, ela é presa por meio de 
uma morsa e com o auxílio de cunhas e calços. As peças maiores são presas 
diretamente sobre a mesa por meio de grampos, cantoneiras e calços.
As plainas podem ser de dois tipos:
1. Plaina limadora vertical ou horizontal
A plaina limadora apresenta movimento retilíneo alternativo que move a 
ferramenta sobre a superfície plana da peça retirando o material em forma 
de cavaco. Neste caso, o ciclo completo divide-se em duas partes. 
Na primeira parte, caracterizada pelo avanço da ferramenta, realiza-se o 
corte. Na segunda parte, que é relativa ao recuo da ferramenta, não há 
retirada de material, o torpedo reposiciona a ferramenta para reiniciar o 
ciclo.
2. Plaina de mesa
No caso da plaina de mesa os movimentos executados são os mesmos 
realizados pelas plainas limadoras. Mas, no caso da plaina de mesa, é a 
peça que faz o movimento de vaivém, já no caso da plaina limadora este 
movimento é realizado pela ferramenta. 
A ferramenta na plaina de mesa realiza um movimento transversal 
correspondente ao passo do avanço feito pela mesa da plaina limadora.
Por meio da Tabela 5, pode-se ter noção dos tipos de superfícies que podem ser 
geradas pelo processo de aplainamento.
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Tabela 5: Exemplos de operações de aplainamento.
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As plainas de mesa são compostas por:
1. Cama 4. Ferramentas de aplainamento
2. Montantes 5. Peça de trabalho
3. Trilhos 6. Mesa de trabalho
Figura 16: Partes de uma plaina de mesa.
Fonte: Adaptado de Feng/Pucrs (b), 2008.
A plaina limadora é composta basicamente pelas seguintes partes:
1. Corpo da plaina 4. Cabeçote espera
2. Base 5. Porta-ferramentas
3. Cabeçote móvel ou Torpedo 6. Mesa
Figura 15: Partes de uma plaina limadora.
Fonte: Adaptado de Feng/Pucrs (b), 2008.
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2.8.4.1 Movimentos no aplainamento
No processo de aplainamento, há três tipos básicos de movimentos. Têm-se o 
movimento de corte, o movimento de ajuste e o movimento de avanço.
1. Movimento de corte
É o principal movimento do aplainamento. Realizado pela ferramenta 
para retirada de material da peça. Esse movimento é realizado em duas 
etapas: etapa um (curso útil) – e que se realiza a retirada de material, o 
corte propriamente dito e etapa dois (Curso em vazio) – em que acontece 
o movimento de recuo da ferramenta e nãohá retirada de material. 
2. Movimento de ajuste
É nesse movimento que a quantidade de material a ser removida é 
definida. Ajusta-se o torpedo para que ele conduza a ferramenta a retirar 
a quantidade de material necessária.
3. Movimento de avanço
Nesse movimento a quantidade de material ajustada no movimento de 
ajuste é efetivamente retirada. 
Figura 17: Movimentos no processo de aplainamento.
Fonte: Adaptado de Feng/Pucrs (b), 2008.
2.8.4.2 Ferramentas para aplainamento
As ferramentas utilizadas na operação de aplainamento são, normalmente, de 
aço rápido com exceção de sua região cortante, que é feita de material mais duro 
para resistir melhor ao desgaste. O formato da região cortante da ferramenta é 
escolhida de acordo com a necessidade, ou seja, a ferramenta deve possuir um 
formato que se adéque ao trabalho que deve ser realizado no aplainamento. Essas 
ferramentas podem ser divididas em dois grupos, de acordo com o tipo de operação:
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Figura 18: Ferramentas aplicáveis ao processo de aplainamento.
Fonte: Adaptado de Feng/Pucrs (b), 2008.
2.8.4.3 Grandezas importantes no processo de aplainamento
• Velocidade de corte - Vc, expressa em m/min: refere-se ao movimento 
relativo da ferramenta-peça. É função do comprimento de curso (L) e do 
número de cursos (n).
• Tempo de aplainamento – t, expresso em min.: é a soma das parcelas re-
ferentes à razão do comprimento do curso pela velocidade do curso, lem-
brando-se que o aplainamento tem dois tempos, um referente ao tempo de 
aplainamento do curso útil (ta) e o tempo de aplainamento do curso de recuo 
(tr). O tempo de aplainamento, portanto, será a soma dessas duas parcelas.
1. Ferramentas para desbaste
Destinadas a retirar porções maiores de material da peça, deixando em 
sua superfície algumas marcas que, posteriormente, deverão ser corrigi-
das pela operação de alisamento, caso a aplicação exija.
2. Ferramentas para alisamento
Destinadas a promover melhora no acabamento da peça, alisando sua 
superfície.
A Figura 18 traz alguns exemplos de ferramentas de aplainamento.
a) Ferramentas para desbaste
b) Ferramentas para alisamento
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Figura 19: Retirada de material pela ação do grão abrasivo.
Fonte: Adaptado de Stoeterau (2007).
O processo tem por objetivo corrigir (retificar) irregularidades de superfícies de pe-
ças. Caracteriza-se por conferir à peça um bom acabamento superficial, dimen-
sional e geométrico. Acabamento esse não conseguido com outras operações de 
usinagem com ferramentas de geometria definida, por exemplo, o torneamento.
O processo de retificação divide-se em dois tipos:
1. Retificação tangencial
Denomina-se retificação tangencial o processo de retífica executado 
com a superfície de revolução da ferramenta. A retificação tangencial 
subdivide-se em:
• retificação cilíndrica: neste tipo de retificação tangencial, o movi-
mento de avanço é paralelo ao eixo da peça e ocorre por meio do 
movimento da mesa da retificadora ou através do movimento do re-
bolo. A retificação tangencial cilíndrica pode ser externa ou interna;
2.8.5 Retificação
A retificação é um processo de usinagem por abrasão destinada à obtenção de 
superfícies com o auxílio de ferramenta abrasiva de revolução, conhecida como 
rebolo. Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se desloca segundo 
uma trajetória determinada, podendo a peça girar ou não (FERRARESI, 1977).
Esta operação consiste na remoção de material da peça mediante abrasivo. O 
abrasivo é constituído de grãos cortantes que removem cavacos muito pequenos 
de material, motivo pelo qual o acabamento superficial da peça é melhor que 
o obtido nos demais processos de usinagem, por exemplo, torneamento e 
fresamento (AGOSTINHO; VILELA; BUTTON, 2004).
A Figura 19 ilustra a atuação do grão abrasivo na retirada de material da peça, 
lembrando que são vários grãos abrasivos que atuam simultaneamente no pro-
cesso de retirada de material na forma de cavaco.
cavaco
rebarba
peça
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• retificação cônica: na retificação cônica, a superfície usinada é uma 
superfície cônica, podendo ser essa superfície interna ou externa. 
Esta retificação pode ocorrer com avanço longitudinal da peça, 
com avanço radial do rebolo, com avanço circular do rebolo ou com 
avanço longitudinal do rebolo (FERRARESI, 1977);
• retificação de perfis: a superfície usinada é uma superfície qualquer, 
gerada pelo perfil do rebolo (FERRARESI, 1977);
• retificação tangencial plana: na retificação tangencial plana, a 
superfície usinada é uma superfície plana e o eixo do rebolo é 
paralelo a essa superfície. A mesa executa movimentos de avanço 
alternativo e transversal, enquanto o rebolo executa o movimento 
em profundidade; 
• retificação cilíndrica sem centros (Center less): neste tipo de 
retificação, o rebolo de corte gira a alta rotação e exerce pressão 
sobre a peça que está apenas apoiada em uma cunha de apoio 
feita de aço de alta dureza. A peça gira sobre seu próprio eixo 
devido ao atrito gerado pelo rebolo de arraste. A peça, devido à 
ação dos rebolos de corte e de arraste, tangencia os dois rebolos 
e a cunha de apoio, desta maneira, o material é removido da peça 
pelo rebolo de corte.
2. Retificação frontal
Denomina-se retificação frontal o processo de retificação executado com 
a face do rebolo, sendo geralmente executada na superfície plana da 
peça, perpendicularmente ao eixo do rebolo (FERRARESI, 1977). Neste 
tipo de retificação, o eixo do rebolo é perpendicular à superfície retificada.
2.8.5.1 Ferramentas para retificação
As ferramentas utilizadas no processo de retificação são ferramentas abrasivas de 
revolução chamadas rebolos abrasivos ou, simplesmente, rebolos.
Os rebolos são compostos de grãos abrasivos, os quais são responsáveis pela 
remoção material da peça. É pela ação conjunta desses grãos abrasivos que é 
possível obter redução de valores de rugosidade superficial e exatidão dimensional 
e remover camadas finas de material endurecido por tratamentos térmicos, por 
exemplo.
Os rebolos são ferramentas de corte com geometria não definida, pois os grãos 
abrasivos que o compõem possuem os mais variados formatos, sendo uns 
mais ou menos disformes que outros e estando unidos ao rebolo por um ligante 
(aglomerante). Ressalta-se que não se pode definir geometricamente apenas os 
grãos abrasivos, uma vez que o rebolo em si possui formato definido (formato 
circular ou de disco).
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Figura 21: Máquina retificadora plana
Fonte: Essel eletromecânica
Na retificadora cilíndrica universal, a peça é fixa, por exemplo, a uma placa universal 
como a utilizada no torno, que realiza movimento de rotação. O rebolo em movimen-
to de rotação entra em contato com a peça e remove o material. Retifica superfícies 
Figura 20: Exemplos de rebolos usados na retificação.
Fonte: Nag abrasivos.
Existem, basicamente, três tipos de máquinas para retificação: a retificadora plana, 
a retificadora cilíndrica universal e a retificadora cilíndrica Center-less. 
Na retificadora plana, a peça é presa a uma placa magnética, fixada à mesa da 
retificadora. Durante a usinagem, a mesa desloca-se em um movimento retilíneo da 
direita para a esquerda e vice-versa, fazendo com que a peça ultrapasse o contato 
com o rebolo em aproximadamente 10 mm. Há também o deslocamento transversal 
da mesa. O movimento transversal, junto com o movimento longitudinal, permite 
uma varredura da superfície a ser usinada, retifica todos os tipos de superfícies 
planas: paralelas, perpendiculares ou inclinadas. (ESSEL ELETROMECÂNICA).
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Na retificadora Center less a peça é conduzida pelo rebolo e pelo disco de arraste, 
que gira devagar e que serve para imprimir movimento à peça e para produzir o 
avanço longitudinal. Por essa razão, o disco de arraste possui uma inclinação de 3 
a 5 graus, sendo responsável pelo avanço da peça (ESSEL ELETROMECÂNICA).
Figura 23: Princípio de funcionamento da retificadora Center less.
Fonte: Essel eletromecânica.
2.8.5.2 Grandezas importantes no processo de retificação
• Espessura média de Cavaco – e, expressa em mm: cavacos de dimensões 
maiores exercem maiores forças sobre os grãos abrasivos que compõem 
o rebolo, gerando, com isso, uma superfície retificada mais rugosa. Forças 
cilíndricas, externas ou internas e superfícies planas em eixos rebaixados que 
exijam faceamento.
Figura 22: Máquina cilíndrica universal
Fonte: Essel eletromecânica
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maiores induzem maior autoafiação no rebolo e espessuras menores 
promovem aumento no risco de queimas de retífica.
• Taxa de remoção de material - TRM, expressa em mm3/s: corresponde à 
quantidade de cavacos removidos por unidade de tempo (milímetros cúbicos 
por segundo).
• Velocidade de Corte - Vs, expressa em m/s: corresponde à velocidade 
periférica do rebolo combinada com a velocidade da peça (da mesa da 
máquina).
• Taxa “G” de remoção de material: corresponde à relação entre a quantidade 
de material removido pela retífica e a quantidade de material removido 
do rebolo, durante a operação. Valores elevados de G indicam que não 
há elevada remoção de material; como consequência, o rebolo aquece, 
resultando em maior consumo de energia. Por outro lado, valores baixos de 
G indicam que o rebolo remove material da peça constantemente.
• Velocidade periférica da peça – Vw, expressa em mm/min ou m/min:
• Profundidade de corte – ap, expressa em mm:
• Penetração de trabalho ou profundidade de penetração do rebolo – ae, 
expressa em mm:
• Comprimento de contato rebolo-peça – Ic, expresso em mm:
• Força Normal de retificação – Fn, expressa em N (Newton):
• Força Tangencial de retificação - Ft, expressa em N:
A Tabela 6 mostra alguns tipos de processos de retificação.
Tabela 6: Processos de retificação
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Fonte: Ferraresi, 1977
Stoeterau (2007) faz algumas considerações importantes quanto ao processo de 
retificação em geral:
• Quanto ao material a retificar
 ⱱ Influi na seleção do tipo de abrasivo e nas demais características do rebolo.
• Granulometria
 ⱱ Grãos finos para materiais duros e quebradiços.
 ⱱ Grãos grossos para materiais macios e dúcteis.
• Dureza do rebolo
 ⱱ Rebolos duros para materiais macios e quebradiços.
 ⱱ Rebolos macios para materiais duros.
• Estrutura
 ⱱ Fechada para materiais duros e quebradiços.
 ⱱ Aberta para materiais macios e dúcteis.
• Ligante
 ⱱ Depende até certo ponto do material da peça, porém depende mais das 
condições de trabalho e dos fatores variáveis.
• Operações nos Rebolos
 ⱱ Limpeza – Tem como objetivo a desobstrução dos poros do rebolo.
 ⱱ Perfilamento – Operação que tem como objetivo dar forma ao rebolo.
 ⱱ Dressamento – É uma espécie de “reafiação”, que consiste em remover 
grãos arredondados ou limpar rebolos “empastados” de cavacos.
 ⱱ Afiação – Tem como objetivo remover o ligante entre os grãos abrasivos. 
É geralmente utilizada após o dressamento em rebolos com ligantes 
resinoides.
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Este capítulo foi estruturado para apresentar aos estudantes um entendimento bási-
co dos principais processos de usinagem convencional com remoção de cavaco por 
meio da apresentação objetiva de seus conceitos e suas aplicações. O capítulo con-
tém ilustrações essenciais para o entendimento e a visualização dos processos e das 
ferramentas de corte mais utilizadas. A fim de introduzir uma noção geral e encadeada 
de cada processo, os itens foram pensados para seguirem a mesma sequência de 
apresentação em cada processo de usinagem que compõe o capítulo.
Resumo
Atividade 1
Considerando o processo convencional de usinagem, torneamento, e baseando-
se nos estudos deste capítulo, escreva o que você entende por cavaco.
Atividade 2
Liste e descreva os dois grupos nos quais os processos de usinagem com remoção 
de cavacos são divididos.
Atividades
Atividade 3
Escreva por que são preferíveis cavacos curtos e de pequenas dimensões em 
uma operação de usinagem?
Atividade 4
Diferencie a operação de desbaste da operação de acabamento em um processo 
de usinagem.
Atividade 5
Escreva, pelo menos, quatro fatores que devem ser levados em conta na seleção 
do processo de fabricação mais adequado à fabricação de um componente.
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70
AGOSTINHO,O. L., VILELLA, R. C., BUTTON, S. T. Processos 
de Fabricação e Planejamento de Processos. Faculdade 
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PROCESSOS ESPECIAIS 
DE MANUFATURA
Prezados(as) alunos(as), neste capítulo, estudaremos os conceitos funda-
mentais dos processos e dos equipamentos especiais empregados na ma-
nufatura. Trabalharemos, também, com uma visão geral dos processos não 
convencionais de usinagem empregados nas indústrias, sendo eles os pro-
cessos: mecânicos, elétricos, térmicos, químicos e processos especiais de 
união de materiais (soldagem a laser, plasma etc.).
Aos que se interessarem pelo assunto não exitem em procurar saber mais, 
leiam, por exemplo, as bibliografias indicadas neste capítulo.
Desejamos, desde já, bons estudos.
3
José Aécio Gomes de Sousa
Introdução
Ao final deste capítulo, esperamos que você seja capaz de:
• identificar os processos especiais de manufatura mais aplicados no am-
biente industrial;
• reconhecer onde se aplica cada processo de manufatura;
• elencar as principais vantagens e as principais desvantagens dos pro-
cessos especiais de manufatura.
Objetivos
Esquema
3.1 Generalidades dos processos especiais de manufatura
3.2 Processos mecânicos
3.3 Processos elétricos
3.4 Processos químicos
3.5 Processos térmicos
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3.1 Generalidades dos processos especiais de manufatura
A palavra manufatura deriva de duas palavras: manus (mãos) e factus (fazer), ou 
seja, podemos entendê-la como “feito pelas mãos”, que descreve precisamente os 
métodos manuais usados quando a palavra inglesa manufacture foi primeiramente 
utilizada em 1567.
Explicando melhor
O homem primitivo, por exemplo, só contava com as próprias mãos para cortar os 
materiais. Depois, descobriu que podia fazer ferramentas a partir de ossos, gravetos 
e pedras. Com essas ferramentas rústicas, produzia suas roupas, utensílios de 
cozinha, abrigos e armas.
Com a descoberta dos metais, o bronze e o ferro passaram a ser usados na con-
fecção de ferramentas manuais e, por um período que durou aproximadamente 
um milhão de anos, os instrumentos feitos com esses materiais possibilitaram ao 
homem exercer um gradativo domínio sobre os fenômenos da natureza.
Se formos aplicar a definição técnica da palavra manufatura, podemos defini-la como:
aplicação de processos físicos e químicos para alterar a geome-
tria, propriedades e/ou aparência para uma dada matéria-prima 
de forma a produzir partes de produtos ou ainda montar partes 
múltiplas e fazer produtos.
Assim, uma manufatura pode ser conduzida através de uma sequência de opera-
ções como representamos na Figura 1.
Figura 1: Processos de manufatura – definição técnica. 
Fonte: Adaptado de Benedict (1987).
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75
Os engenheiros de produção costumam definir manufatura como: transformação 
de materiais em itens de grande valor por meio de um ou mais processos e/ou 
operações de montagens. Dessa forma, a manufatura acrescenta valor ao material 
através da alteração da sua forma ou propriedade, ou por combinação com outros 
materiais que foram similarmente alterados, como demonstramos na Figura 2.
Figura 2: Processos de manufatura – definição em termos de produção. 
Fonte: Adaptado de Benedict (1987).
Os processos de manufatura são comumente definidos da seguinte forma: com 
remoção de cavacos e sem remoção de cavacos, conforme exemplificamos, 
simplificadamente, na Figura 3.
Figura 3: Definição de manufatura, com e sem geração de cavacos. 
Fonte: (MACHADO et al., 2009).
A partir da década de 40 (em meados da 2ª Guerra Mundial), surgiu a necessidade 
dos fabricantes suprirem o mercado com projetos mais sofisticados, duráveis, que 
normalmente requisitavam materiais de baixa usinabilidade.
O desenvolvimento de novos materiais e ligas com alta dureza e, consequentemente, 
mais resistentes ao cisalhamento, inviabilizou o uso da usinagem convencional 
(por cisalhamento) tanto do ponto de vista técnico quanto econômico.
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Ponto-chave
Esses novos materiais combinam algumas das seguintes propriedades: alta dureza 
e fragilidade, pobres propriedades térmicas, alta refratariedade e alta reatividade 
química, além de microestrutura não homogênea.
A miniaturização de peças e componentes e a exatidão requerida para atender 
às necessidades atuais são outros fatores que funcionaram como obstáculo aos 
métodos convencionais de usinagem, mas não constituíram um problema para 
os métodos avançados, que possibilitam a remoção de material molécula por 
molécula e até mesmo átomo a átomo.
Na Figura 4, apresentamos algumas peças (ou produtos) fabricadas por este tipo 
de usinagem.
Como produzir, manufaturar estas peças/produtos?
Essa combinação de propriedades favoreceu o desenvolvimento de novos méto-
dos de usinagem, conhecidamente chamados de métodos não convencionais de 
usinagem.
Figura 4: Peças fabricadas pelo processo de usinagem não convencional.
(a) Engrenagem microscópica fabricada pelo processo de usinagem fotoquímica.
(b) Ferramenta de usinagem por ultrassom para fazer 12 furos simultâneos em vidro.
(c) Joelho artificial fabricado por usinagem eletroquímica.
(d) Cavidade produzida por eletroerosão 
Fonte: (BENEDICT, 1987).
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O que difere fundamentalmente os processos não convencionais dos ditos 
convencionais, além da época em que foram descobertos (os processos não 
convencionais de usinagem foram introduzidos na indústria após a Segunda 
Guerra Mundial, enquanto alguns convencionais datam de antes da Revolução 
Industrial), são as formas de energia empregada e os mecanismos de retirada de 
material da peça.
Como pode-se notar pelo diagrama da Figura 5, na qual os principais processos 
são apresentados, esses se diferem quanto à natureza da energia empregada, o 
mecanismo de ação e, consequentemente, a aplicação prática.
Figura 5: Principais processos de usinagem discriminados pela natureza de energia empregada, 
mecanismos de ação e aplicações 
Fonte: (CRUZ et al, .1999).
Materiais 
condutores 
de difícil 
usinagem
Micro- 
usinagem
Corrosão
eletroquímica
,
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De forma geral, o nome não convencional (ou não tradicional) se refere ao fato 
de que a energia é aplicada em sua forma mais direta, sem a necessidade, na 
grande maioria das vezes, de uma ferramenta de corte. Tais processos vêm 
sendo aplicados com sucesso nos últimos 50 anos e, ao contrário dos processos 
convencionais, os processos não convencionais se destinam a aplicações 
específicas, entretanto o emprego do comando numérico computadorizado 
tem permitido uma maior flexibilização destes processos, com destaque para a 
usinagem a laser e por eletroerosão.
No Quadro 1, fazemos uma abordagem preliminar com vistas à seleção do melhor 
processo.
Quadro 1: Ranking dos processos em relação aos materiais
Processos
Material
Alumínio Aço Superligas Titânio Refratários Plásticos Cerâmicos Vidros
USM C B C B A B A A
AJM* B B A B A B A A
ECM B A A B B D D D
CHM A A B B C C C B
EDM B A A A A D D D
EBM B B B B A B A B
LBM B B B B C B A B
PBM A A A B C C D D
Sendo: A = ótima; B = boa; C = fraca; D = não aplicável.
* vale também para WJM.
Fonte:(Cruz et al., 1999).
Sintetizando
Cada processo tem seu mercado no moderno mundo da usinagem e dificilmente 
eles concorrem entre si. Para fazer um competente, é necessário que se conheça, 
detalhadamente, a natureza da usinagem que se pretende realizar. Deve ser 
considerado que os processos não tradicionais não devem competir, via de regra, 
com os processos tradicionais, além de que um processo adequado a uma situação 
particular pode não ser igualmente eficiente sob outras condições.
Na Figura 6, mostramos algumas características básicas que devem ser 
consideradas na seleção de um processo de usinagem não convencional.
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Figura 6: Características que devem ser consideradas na seleção de um 
processo de usinagem não convencional 
Fonte: (ABRÃO, 2007).
As operações de usinagem não convencional são classificadas de acordo com 
a forma de aplicação da energia, que pode ser mecânica, elétrica, térmica ou 
química. Entretanto, uma tendência que recentemente tem sido observada é a 
combinação de duas operações de naturezas distintas em um novo processo, por 
exemplo, a usinagem por eletroerosão e a eletroquímica.
No Quadro 2, apresentamos os principais processos não convencionais de usina-
gem.
Quadro 2: Principais processos de usinagem não convencional
Mecânicos Elétricos Químicos Térmicos
Jato abrasivo
Eletroquímica
Química
Eletroerosão
Fluxo abrasivo Feixe de elétrons
Jato de água abrasivo
Fotoquímica
Feixe de laser
Ultrassom Arco plasma
Fonte: Adaptado de Benedict (1987).
3.2 Processos mecânicos
Sintetizando
Neste grupo de operações o material é removido pela ação abrasiva. Nor-
malmente são empregados quando os processos convencionais apresen-
tam dificuldades associadas à dureza, tenacidade ou fragilidade da peça 
(materiais cerâmicos, compósitos etc.).
Taxa de remoção 
de material (TRM)
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Entre as principais vantagens deste grupo, destaca-se o fato de material da peça 
não precisar ser condutor elétrico e a operação não provocar danos térmicos.
3.2.1 Usinagem por jato abrasivo
A usinagem por jato abrasivo remove material por meio da ação de um feixe 
focalizado de gás com abrasivos. Este processo se difere do jateamento 
convencional pelo fato dos grãos serem menores (diâmetro médio entre 10 e 50 
μm) e pelo melhor controle do jato.
Na Figura 7, apresentamos a operação de jateamento e o processo de usinagem 
por jato abrasivo.
Figura 7: Usinagem por jato abrasivo.
(a) Operação de jateamento convencional.
(b) Processo de usinagem por jato abrasivo.
Fonte: (BENEDICT, 1987).
Durante a usinagem, partículas microabrasivas são impulsionadas por um gás 
inerte a uma velocidade de até 300 m/s. O mecanismo de erosão provocado pelo 
feixe em contato com a peça pode ser usado para cortar, atacar, limpar, rebarbar, 
polir e furar, sendo esse processo mais indicado para usinar materiais duros e 
frágeis, como vidro, silício, tungstênio e cerâmicas.
Devido à grande quantidade e pequena massa dos abrasivos, não ocorrem 
vibrações e desvios na peça a ser usinada (carregamento uniforme). O processo 
por jato abrasivo é capaz de produzir detalhe fino e intrínseco em objetos 
extremamente frágeis. O calor gerado na interface jato-peça é facilmente dissipado 
pelo gás.
Um equipamento para usinagem por jato abrasivo é constituído basicamente de 
quatro componentes:
• sistema propulsor de gás;
• sistema medidor (ou regulador);
(a) (b)
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• sistema de descarga;
• sistema de coleta de abrasivos
Explicando melhor
O sistema de propulsão do gás deve fornecer um fluxo limpo e seco de gás 
usado para impulsionar as partículas abrasivas. Podem ser usados com-
pressores ou cilindros de gases. Os gases mais baratos e, consequente-
mente, os mais usados são nitrogênio e dióxido de carbono.
O sistema regulador é responsável por injetar um fluxo uniforme de abrasivo 
dentro da linha de fluxo do gás. Um suporte vibratório, acompanhado por um 
funil alimentador de pó, garante a mistura uniforme do pó no gás. O fluxo 
de abrasivos é diretamente proporcional ao nível de vibração da máquina.
O sistema coletor de pó, incorporado ao equipamento, é usado para prote-
ger o operador. Um coletor de poeira a vácuo é algumas vezes usado para 
fazer a exaustão das partículas e manter a vista do operador livre.
Os bicos injetores utilizados no processo normalmente são fabricados em 
carboneto de tungstênio ou safira. Bicos arredondados estão disponíveis com 
diâmetros variando de 0,12 a 1,25 mm, sendo os de 0,5 mm mais comumente 
utilizados. Bicos retangulares variam de 0,07 x 0,5 mm a 0,17 x 3,8 mm. A vida do 
bico depende, de certa forma, do tipo de aplicação (usinagem, corte, marcação, 
limpeza, entre outros).
Operações precisas requerem que os bicos sejam trocados mais frequentemente 
do que quando utilizados em operações de limpeza, ataque ou polimento, de modo 
a evitar que o bico sofra divergência sobre a superfície (fenômeno conhecido 
como over spray).
Os abrasivos usados são selecionados de acordo com a aplicação (veja os 
exemplos citados no Quadro 3) e estão disponíveis em tamanhos variando de 
10 a 50 μm. Na maioria das vezes, os abrasivos não são reutilizados devido aos 
microcavacos do material que se misturam, deteriorando, assim, o bico, além de 
ocasionar perda de eficiência da operação. A economia de se reutilizar o abrasivo 
é muito pequena, pois esses custam na faixa de 3 a 20 dólares o quilo, e sua taxa 
de consumo é de aproximadamente 300 g/h.
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Quadro 3: Aplicação dos abrasivos utilizados na usinagem
Abrasivo Aplicação
Óxido de alumínio (alumina) Limpeza, corte e rebarbação
Carboneto de silício Usinagem de materiais de elevada dureza
Pó de vidro Limpeza e operações de desbaste
Bicarbonato de sódio Limpeza, corte e rebarbação de materiais dúcteis
Carbonato de magnésio Limpeza e gravação
Fonte: (ABRÃO, 2007).
As variáveis que mais afetam a taxa de remoção de material (TRM) deste processo 
são a distância da ponta do bico injetor, a taxa do fluxo de abrasivo, a pressão do 
gás e o tipo de abrasivo.
Quando se necessita de grande precisão, o bico é posicionado muito próximo 
à peça (normalmente 0,8 mm). Nesses casos, minimiza-se a conicidade e o 
sobrecorte do jato.
Aumentando a distância bico/peça de 5 para 12,5 mm, o jato abrasivo é “alargado”, 
sendo indicado para operações de limpeza. Para operações leves, tal como 
produzir superfícies foscas em vidro, utilização de distâncias de 25 a 75 mm.
A taxa de fluxo de pó abrasivo está diretamente relacionada com a taxa de remoção 
de material (TRM). Quanto maior a taxa de fluxo, maior será a TRM. As taxas de 
remoção de material para este processo são consideradas baixas, normalmente, 
0,016 cm3/min. Porém, a habilidade para produzir detalhes intrínsecos em 
materiais duros e frágeis compensa a baixa taxa de remoção de material.
Cavidades de 0,12 a 0,25 mm podem ser produzidas quando o fluxo de corte 
é minimizado em bicos retangulares. Tolerâncias de ± 0,12 mm são facilmente 
obtidas, entretanto tolerâncias de ± 0,05 mm podem ser alcançadas com técnicas 
apropriadas. Acabamento da superfície usinada varia de 10 a 50 mm. Não existem 
problemas com desgaste de ferramentas para este processo.
No Quadro 4, apresentamos algumas vantagens, desvantagens e aplicações da 
usinagem por jato abrasivo.
Quadro 4: Vantagens, desvantagens e aplicações da usinagem por jato abrasivo
Vantagens Desvantagens Aplicações
Boa dissipação do calor ge-
rado pelo gás
Possível alojamento de par-
tículas abrasivas na peça
Cortes de perfis complica-
dos em materiais duros e 
frágeis
Corte de materiais frágeis Baixa taxa de remoção Rebarbação
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Fonte: (ABRÃO, 2007).
3.2.2 Usinagem por fluxo abrasivo
Registrando
Esta operação consiste na extrusão do fluido abrasivo através da peça e matriz 
por meio de dois cilindros opostos (Figura 8). A repetição da operação através 
de passagens restritas provoca a abrasão da peça e permite a fabricação de até 
milhares de peças por hora.
Com esta técnica, é possível usinar diversas passagens inacessíveis simultanea-
mente, além de montar diversas peças em um único dispositivo. A ação asseme-
lha-se à retificação ou lapidação.
Não apresenta vibrações Dispersão do jato Limpeza e remoção de ca-
madas oxidadas
Eficaz para materiais duros
Vida pequena dos bicos 
injetores quando utilizados 
para corte
Acabamento de compo-
nentes eletrônicos
O bocal atinge locais de di-
fícil acesso
Conicidade em cortes pro-
fundos
Corte e furação de peque-
nas seções
Figura 8: Usinagem por fluxo abrasivo
Fonte: (CIMM, 2011).
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O equipamento deve fornecer uma pressão de 700 a 20000 kPa e vazão de 1 a 
50 l/min. Temperatura, viscosidade, pressão, desgaste e vazão são controlados 
durante a operação pelo sistema de automação da máquina. A matriz mantém a 
peça posicionada e direciona o fluido corretamente, restringindo sua passagem 
onde a abrasão deve ocorrer.
Neste caso, o fluido abrasivo é composto de um polímero com grãos abrasivos. 
O polímero é uma mistura de material similar à borracha com lubrificante. As 
propriedades do fluido são alteradas de acordo com o resultado desejado, ou seja, 
baixa vazão e alta viscosidade e são recomendadas para remoção mais uniforme, 
ao passo que para a produção de raios e cantos vivos se usa fluido abrasivo com 
vazão mais alta e menor viscosidade.
O principal tipo de abrasivo utilizado é o carboneto de silício (SiC), embora BC, 
Al2O3 e diamante também sejam utilizados. O tamanho das partículas varia de 
0,005 a 1,5 mm (quanto menor o grão abrasivo, melhor o acabamento, porém 
menor é a taxa de remoção). Em geral, o abrasivo pode ser usado por semanas, 
produzindo milhares de peças antes de ser substituído.
Aplicações típicas da usinagem por fluxo abrasivo compreendem a produção em 
massa de componentes de aeronaves, cirúrgicos, rebarbação, polimento, acaba-
mento de matrizes para conformação, além de acabamento de rotores maciços, 
discos de turbinas, engrenagens etc.
3.2.3 Usinagem por jato de água abrasivo
Registrando
Esta operação, também chamada de usinagem hidrodinâmica, emprega um jato de 
água a alta velocidade como ferramenta cortante. No caso de peças não metálicas, 
utiliza-se o jato de água sem abrasivo, entretanto, para o corte de materiais mais 
duros e densos (tais como metais, vidros e cerâmicas), deve-se acrescentar partí-
culas abrasivas à água.
Em geral, este processo utiliza um jato de água colimado que apresenta uma for-
ma especificada pelo bico injetor e atinge uma velocidade de 900 m/s.
Na Figura 9, apresentamos o corte por jato de água abrasivo de uma peça de aço 
carbono ABNT 1020.
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Figura 9: Usinagem por jato de água abrasivo 
Fonte: (M&S, 2011).
A adição de abrasivo junto ao jato de água torna este processo mais potente, 
sendo que, em alguns casos, os abrasivos chegam a ser responsáveis por 90 % 
do corte. 
No Quadro 5, apresentamos algumas aplicações da usinagem por jato de água 
com e sem abrasivo.
Quadro 5: Aplicações dos processos de usinagem com jato de água com e sem abrasivos
Jato de água sem abrasivo Jato de água com abrasivo
Corte de placas (inclusive de circuito impresso) Corte de aço ferramenta sem resí-
duos
Corte de plásticos reforçados com fibras
Corte de ligas de níquel
Decapagem de fios
Corte de materiais inflamáveis e de alimentos
Corte de fibras de carbono
Integração com sistemas robóticos
Fonte: (ABRÃO, 2007).
O equipamento consiste de uma unidade hidráulica completa, linha de transmis-
são, bocal e coletor. A pressão da bomba hidráulica (20 MPa) é elevada pelo in-
tensificador para até 380 MPa. A linha de transmissão é normalmente feita em aço 
inoxidável. Um acumulador garante a uniformidade da pressão fornecida. O bocal 
para o corte sem abrasivo possui um orifício em safira ou diamante sintético cujo 
diâmetro mínimo é de 0,075 mm. 
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Ponto-chave
Embora o bocal de diamante seja de 7 a 10 vezes mais caro, ele assegura uma vida 
10 vezes mais longa e não se desgasta durante a limpeza. 
No caso do jato de água com abrasivo, o bocal difere do anterior basicamente por 
apresentar uma entrada adicional para o abrasivo e uma câmara para mistura. O 
diâmetro do orifício varia de 0,75 a 2,5 mm e a potência na saída do bocal varia 
de 7 a 45 kW.
Os principais abrasivos naturais empregados são granada, crisólita e sílica 
(SiO2 - quartzo).
A seguir, são citadas algumas características que diferenciam a usinagem por jato 
de água abrasivo de outros processos:
• proporciona corte unidirecional em altas velocidades com qualidades de 
arestas (cantos) superiores a outros processos tradicionais de usinagem;
• não existem problemas com desgaste de ferramentas;
• minimiza o aparecimento de poeira tóxica no corte de alguns produtos;
• apresenta bom desempenho no corte de materiais porosos, fibras, granular, 
ou “moles”;
• dependendo do material, peças com até 250 mm de espessura podem ser 
cortadas;
• o acabamento das superfícies nas arestas (cantos) é bom, livre de rebarbas 
e íntegro com relação ao calor;
• a tolerância depende do tipo de material, normalmente na faixa de ± 0,1 a 
0,2mm.
No Quadro 6, apresentamos algumas vantagens e desvantagens do processo de 
usinagem por jato de água abrasivo.
Quadro 6: Vantagens e desvantagens do processo de usinagem por jato de água abrasivo
Vantagens Desvantagens
Sem custos com problemas ferramentais Não é bem aplicado para materiais duros e 
que não sejam porosos
Facilidade de automatizar o processo Equipamento moderadamente caro
Corte unidirecional Materiais frágeis podem trincar
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Não produz zona afetada pelo calor (ZAC) Ruídos e altas pressões requerem cuida-
dos em termos de segurança
Processo livre de poeira Água contaminada deve ser tratada antes 
de disponibilizada
Fonte: (MCGEOUGH,1988).
3.2.4 Usinagem por Ultrassom
Registrando
Neste processo, uma ferramenta é posta para vibrar sobre uma peça mergulhada 
em um meio líquido com pó abrasivo em suspensão, numa frequência que pode 
variar de 20 kHz a 100 kHz. Desde sua invenção, a usinagem por ultrassom tem 
sido desenvolvida e sua aplicação é crescente na resolução de problemas ligados 
à usinagem de materiais resistentes e, principalmente, frágeis.
A usinagem por ultrassom é um processo de remoção de material mecânico 
utilizado para erodir furos e cavidades em materiais duros e frágeis. Nesse 
processo utiliza-se uma ferramenta que vibra num movimento de alta frequência 
mecânica e uma pasta abrasiva. A ferramenta é aproximada da peça (mantendo 
uma pequena folga), martelando a pasta abrasiva contra a superfície da peça 
(Figura 10).
Figura 10: Usinagem por ultrassom. 
Fonte: Adaptado de Pandney e Shan (1980).
Durante este processo, a ferramenta pode ser estática ou rotativa. Na usinagem 
com ferramenta estática, uma mistura de abrasivo e água é injetada entre 
ferramenta e peça. A ferramenta é pressionada contra a peça por um sistema 
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pneumático, por molas ou contrapeso (mais simples), e a remoção se dá por 
microlascamento, cavitação e por meio da ação do abrasivoe da ferramenta contra 
a peça. A cavidade formada é o negativo da ferramenta e cavidades grandes são 
produzidas por trepanação.
A Figura 11 apresenta algumas variações do processo de usinagem por ultrassom.
Figura 11: Variações do processo de usinagem por ultrassom.
(a) Ferramenta estática.
(b) Ferramenta rotativa .
Fonte: (BENEDICT, 1987).
Na usinagem com ferramenta rotativa, além de vibrar em uma frequência 
ultrassônica, a ferramenta diamantada gira. A remoção de material ocorre 
essencialmente pelo cisalhamento causado pelos cristais de diamante, sendo 
acelerada pelo efeito ultrassônico. Abrasivos não são aplicados usando-se apenas 
água para refrigeração e remoção de resíduos. A amplitude de vibração varia 25 - 
50 μm e o sistema deve trabalhar a baixas pressões para evitar a quebra de peças 
frágeis.
No Quadro 7, apresentamos as principais aplicações das ferramentas estáticas e 
rotativas.
Quadro 7: Características das ferramentas estáticas e rotativas
Ferramenta estática Ferramenta rotativa
Corte de cerâmicas, quartzos e vidro (alta eficiência) Furação e retificação de mate-
riais não metálicos, como vidro, 
cerâmicas, quartzo, rubi e safira, 
além de alguns compósitos
Produção de geometrias irregulares e complexas
Furação de pequenos diâmetros e furação múltiplas
Fonte: (MCGEOUGH, 1988).
Movimento UltrassônicoMovimento Ultrassônico
Usinagem por ultrassom - USM Usinagem por ultrassom rotativo - RUM
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Devido à usinagem por ultrassom não ser um processo químico ou térmico, os 
materiais usinados não sofrem alterações em suas características químicas e 
metalúrgicas. Este processo é capaz de usinar, efetivamente, todos os materiais, 
independente de serem condutores ou isolantes elétricos.
A Figura 12 representa os principais equipamentos responsáveis por este tipo de 
usinagem.
Figura 12: Principais equipamentos responsáveis pelo processo de usinagem por ultrassom.
Fonte: (MCGeough, 1988).
Esta operação começa com a conversão da energia elétrica de baixa frequência em 
um sinal elétrico de alta frequência, o qual alimenta um transdutor. Este converte 
o sinal elétrico em movimento mecânico linear de alta frequência. O movimento 
mecânico de alta frequência é transmitido à ferramenta por meio de um acoplador 
mecânico conhecido como porta-ferramenta ou sonotrodo.
A ferramenta vibra com amplitudes de apenas centésimos de milímetro na direção 
do eixo paralelo ao avanço dela. Em linhas gerais, o equipamento consiste de 
uma fonte de frequência ultrassônica (f = 20 kHz) e potência de 150 – 2500 W 
para usinagem com ferramenta estática e 450 W para ferramenta rotativa. Um 
transdutor piezoelétrico (ou magnetoestritivo) é responsável pela conversão de 
energia elétrica em mecânica. Além disso, faz-se necessário um amplificador de 
amplitude (também chamado de concentrador ou cone) e, finalmente, a ferramenta, 
cujo diâmetro máximo não deve ser superior a 50 mm.
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O sonotrodo e a ferramenta devem ser projetados de forma que o conjunto 
apresente uma frequência de ressonância dentro da faixa de frequências do 
equipamento. A ressonância é alcançada quando a frequência de vibração 
coincide com a frequência natural necessária para gerar uma onda sônica padrão 
dentro do conjunto ferramenta/sonotrodo, tendo como resultado, dessa forma, 
uma amplitude de vibração máxima e uma eficiência de remoção de material 
também máxima.
A ferramenta e a peça são, então, posicionadas, de tal forma que uma pequena 
distância seja mantida. Esta região é banhada por uma pasta abrasiva (pequena 
quantidade de partículas abrasivas em solução aquosa) que é martelada contra a 
superfície da peça. Se o material da peça for frágil, cada impacto produzirá uma 
cratera na peça.
O equipamento deste processo está disponível em configurações que variam 
desde pequeno porte até máquinas comandadas numericamente. Os principais 
componentes de um equipamento de usinagem por ultrassom são:
• fonte de potência;
• transdutores;
• porta/ferramentas (sonotrodos);
• ferramentas;
• abrasivos.
A potência dos equipamentos de usinagem por ultrassom varia entre 40 e 2400 
W. A taxa de remoção de material está diretamente relacionada com a potência do 
equipamento. A fonte de potência usada é caracterizada como um gerador de alta 
potência que possui um controlador tanto da potência como da frequência do sinal 
gerado. A fonte converte a baixa frequência da rede (normalmente 60 Hz) em alta 
frequência de aproximadamente 20 kHz.
O transdutor converte a energia elétrica em movimento mecânico. Os tipos de 
conversão mais utilizados são: a magnetostricção e o material piezoelétrico. 
Transdutores piezoelétricos geram um movimento mecânico através do efeito 
da piezoeletricidade de certos materiais (como o quartzo e o titanato zirconato 
de chumbo - LZT), ou seja, materiais que geram uma pequena intensidade de 
corrente elétrica quando estão sendo comprimidos.
Inversamente, quando estes materiais são submetidos a uma corrente elétrica, 
eles aumentam minimamente seu tamanho. Quando a corrente é cortada, esses 
materiais voltam ao tamanho normal. Transdutores piezoelétricos, por natureza, 
apresentam uma eficiência de conversão eletromecânica acima de 96 %, o que 
elimina a necessidade de refrigeração dos transdutores.
O sonotrodo serve como um acoplamento entre a ferramenta e o transdutor. Ele 
transmite a energia sônica para a ferramenta e, muitas vezes amplifica o sinal. O 
material para a fabricação do sonotrodo deve possuir boas propriedades acústicas 
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e, principalmente, ser resistente à fadiga. Os materiais mais utilizados na fabricação 
dessas peças são ligas de bronze, titânio e aço inoxidável. O sonotrodo serve 
como um acoplamento entre a ferramenta e o transdutor.
Para minimizar o desgaste das ferramentas, essas devem ser fabricadas com 
materiais relativamente dúcteis, como o aço inoxidável, o latão e, algumas vezes, 
os aços carbono. Quanto maior a dureza da ferramenta, maior será o desgaste. 
Dependendo do material da peça e da ferramenta, relações de desgastes (peça/
ferramenta) podem variar de 1:1 até 100:1. Nesse processo, também deve ser 
considerado o sobrecorte lateral no projeto da ferramenta. Muitos abrasivos com 
tamanhos de partículas variados estão disponíveis neste processo.
Os critérios para a seleção do abrasivo em uma aplicação particular incluem a 
dureza, a vida, o custo e o tamanho das partículas. Os abrasivos mais utilizados 
são: o carboneto de boro, carboneto de silício e o óxido de alumínio. A dureza do 
abrasivo deve ser maior que a dureza do material da peça; caso contrário, a vida 
do abrasivo diminuirá sensivelmente. O tamanho do abrasivo influencia a taxa de 
remoção de material e o acabamento superficial.
A precisão conseguida nas peças usinadas gira em torno de 25 mm, porém, em 
casos especiais, em que se tem o controle de concentração de abrasivo e um bom 
sistema de distribuição do abrasivo, conseguem-se tolerâncias de até 7 mm. A 
relação entre profundidade/diâmetro dos furos usináveis tem proporções em torno 
de 40:1. Quando a profundidade excede 12 mm, a taxa de remoção de material é 
reduzida grandemente. A taxa de avanço da ferramenta varia em torno de 25 mm/
min. Esse valor depende da forma da peça a ser usinada, dos parâmetros de corte 
e das propriedades do material.
O acabamento superficial é função primordial do tamanho do grão abrasivo. 
O melhor acabamento é conseguido usando partículas abrasivas, tendo sua 
rugosidade superficial próxima de 0,25 mm (Ra). Outro aspecto importante é a 
textura superficial que não denota marcas de usinagem como na retífica com 
rebolo de diamante.
As grandes aplicações deste processo são na usinagem de materiais cerâmicosnão condutores de eletricidade. A escolha da usinagem por ultrassom está 
diretamente ligada a limitações de outros processos, principalmente quando se 
necessita de materiais livres de trincas.
No Quadro 8, indicamos algumas vantagens e desvantagens da usinagem por 
ultrassom.
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Quadro 8: Vantagens e desvantagens da usinagem por ultrassom
Vantagens Desvantagens
Independente das propriedades elétricas da 
peça Custo de ferramental elevado
Não oferece riscos Baixa taxa de remoção
Geração de calor muito baixa Ineficiente em materiais dúcteis
Induz tensões compressivas (aumenta resis-
tência à fadiga) Necessidade de reposição do abrasivo
Bom acabamento Existe o desgaste da ferramenta
Fonte: (METALS HANDBOOK, 2002).
3.3 Processos elétricos
Registrando
Este grupo de operações é limitado a materiais condutores elétricos. As operações 
são capazes de produzir peças com geometria complexa em um único passe e, em 
muitos casos, a ferramenta não apresenta qualquer desgaste.
3.3.1 Usinagem eletroquímica
Registrando
Trata-se da retirada controlada de material de uma peça (usinagem) como 
consequência de reações eletroquímicas entre o material da peça (colocada 
no polo positivo de uma célula eletrolítica) e alguns ânions dissociados do 
eletrólito.
Neste processo, utiliza-se uma fonte de energia de alta potência para fornecer 
corrente elétrica de alta intensidade, em que o polo positivo é ligado à peça 
(ânodo) e o polo negativo é ligado à ferramenta (cátodo).
O processo de usinagem eletroquímica pode ser dividido em quatro processos:
• formação eletroquímica;
• rebarbação eletroquímica;
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• retificação eletroquímica;
• associações com outros processos (eletroerosão, ultrassom, por exemplo).
No caso da rebarbação eletroquímica (ou polimento eletroquímico), as peças 
geralmente são fabricadas por outros processos, tanto tradicionais como não 
tradicionais, e somente o acabamento final é feito pelo processo eletroquímico. 
As taxas de remoção de material nestas aplicações geralmente são pequenas 
quando comparadas com as taxas de formação eletroquímica.
A associação da usinagem eletroquímica com outros processos não tradicionais, 
como eletroerosão e ultrassom, tem como objetivo incorporar as vantagens destes 
processos, melhorando o desempenho da usinagem eletroquímica.
Ponto-chave
Este processo é executado em peças de material condutor de eletricidade que 
sejam de difícil usinagem por processos tradicionais e que requeiram, ainda, 
altas exigências de integridade superficial, como em certos casos da indústria 
aeroespacial, biomédica, automobilística, entre outras.
A usinagem eletroquímica tem como princípio básico a eletrólise. Na Figura 13, 
representamos o esquema de uma célula eletrolítica, que é o local onde ocorre o 
fenômeno eletroquímico. Esta célula apresenta dois eletrodos condutores ligados 
a uma fonte de corrente elétrica e mergulhados em uma solução líquida à base de 
sais (neste caso, NaCl). 
Esta solução, conhecida como eletrólito, tem três funções básicas: agir como condutor 
para facilitar a passagem de corrente elétrica entre a ferramenta e a peça, remover os re-
síduos formados durante a usinagem e resfriar a região entre a ferramenta e a peça (gap).
Figura 13: Esquema de uma célula eletrolítica apresentando as principais reações catódicas 
e anódicas.
Fonte: (MARTY, 1971).
´ ^
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As reações químicas que ocorrem após a dissociação eletroquímica levam à forma-
ção de hidrogênio gasoso na região catódica e precipitados de hidróxidos metálicos. 
São essas reações, ditas anódicas, que provocam a retirada de material da peça. O 
material da ferramenta não participa da principal reação que ocorre ao seu redor e 
isso leva à primeira vantagem do processo (a ferramenta não desgasta).
Apesar disso, é importante escolher materiais de ferramentas que, além de con-
dutores, sejam resistentes à corrosão, em virtude da possibilidade de ocorrência 
de reações secundárias durante o processo. Outra observação importante é que a 
taxa de remoção depende, entre outros fatores, da natureza do eletrólito.
Na Figura 14, apresentamos um esquema simplificado de um equipamento de 
usinagem para formação eletroquímica com seus componentes básicos apresen-
tados na legenda.
Figura 14: Esquema de um sistema de usinagem eletroquímica.
Fonte: Adaptado de Rumyantsev (1989).
Como se pode observar, da Figura 14, a ferramenta 2 é ligada ao polo negativo 
da fonte de energia 1 e a peça 3 ligada ao polo positivo dela. A usinagem ocorre 
na cuba eletrolítica 5, fixada sobre a mesa da máquina e, para que tal usinagem 
ocorra, é necessário que um eletrólito (em geral uma solução salina) banhe a 
interface ferramenta/peça em fluxo contínuo promovido pela bomba 8, que o 
succiona do reservatório 6 após passar pelo filtro 7. O cabeçote porta/ferramenta 
10 se movimenta em direção à peça devido à ação do sistema de avanço 9, pelo 
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qual é mantida constante a distância ferramenta/peça (gap), espaço no qual 
ocorrem as reações eletroquímicas.
O eletrólito apresenta três funções básicas:
• deve agir como condutor;
• deve ser refrigerante para retirar a pequena quantidade de calor gerado pelo 
efeito Joule;
• deve fluir na região de usinagem para retirar os detritos que ficam acumulados 
no gap.
Geralmente, a ferramenta é que determina a forma do furo ou cavidade gerada na 
peça. As considerações mais importantes com relação à ferramenta são o projeto 
do ferramental e o material a ser fabricada. As características desejadas para os 
materiais de ferramenta são: boa usinabilidade, serem resistentes à corrosão e 
serem bons condutores de eletricidade.
Alguns materiais comumente utilizados são cobre, latão, bronze, aço inoxidável, 
ligas cobre-tungstênio, cobre-níquel e titânio.
Este processo é capaz de usinar todos os materiais condutores de eletricidade in-
dependentemente de sua dureza, podendo atingir valores de tolerâncias de apro-
ximadamente 12 µm. O acabamento superficial depende fundamentalmente do 
material da peça, do ferramental, do fluxo do eletrólito e da densidade de corrente. 
Uma das principais características desse processo é a inexistência de tensões 
residuais nos componentes usinados.
Os equipamentos de usinagem eletroquímica devem ter como características bá-
sicas alta rigidez estrutural para minimizar as vibrações transmitidas à ferramenta 
e apresentar em sua estrutura materiais resistentes à corrosão.
3.4 Processos químicos
Registrando
Os processos químicos são, geralmente, caracterizados pelo alto volume de produ-
ção e, consequentemente, pela alta produtividade.
Durante a ação química não há forças de usinagem atuando, o que permite a utiliza-
ção destes processos para a usinagem de peças extremamente delgadas.
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3.4.1 Usinagem química
Registrando
Esta operação se baseia no ataque químico controlado. A remoção de material pode 
ser parcial (redução de espessura) ou total. Antes da imersão da peça no tanque 
com o agente responsável pelo ataque, um revestimento é usado para proteger as 
partes que não devem ser atacadas.
A operação é geralmente empregada em peças nas quais a razão resistência 
sobre peso é elevada e raramente é assistida por corrente elétrica. Os elementos 
chave são o agente corrosivo (solução ácida ou alcalina) e a máscara de proteção 
(elastômeros de fácil manuseio e resistentes ao ataque). Qualquer metal pode 
ser usinado quimicamente, sendo o alumínio trabalhado mais facilmente e as 
superligas os mais difíceis.
Na Figura 15, são apresentadasde fabricação, conhecida pelo homem, 
data do tempo do homem das cavernas, quando esse utilizava como 
ferramenta uma pedra moldando outra, de resistência menor, para ter o 
formato que desejava, utilizando como fonte de energia o próprio músculo 
para movimentar a ferramenta sobre a peça.
Existem relatos dos egípcios também utilizando ferramentas movidas por 
arcos para fazer furos, ou seja, o processo de furação em que um equipamento 
intermediário era usado para diminuir a força necessária para se remover 
material até chegar a uma forma desejada da peça.
Após o aparecimento das ferramentas de aço, as peças fabricadas puderam 
ser de geometria mais complexa, os mecanismos de transmissão de energia 
e a própria fonte de energia mudaram ao longo dos tempos, fazendo com 
que o número de peças fabricado fosse maior e o tempo gasto para finalizá-
las cada vez menor. 
Fazendo-se uma análise da história por si mesma, algumas pessoas come-
çaram a criar termos próprios para esse tipo de situação, desde os mais sim-
ples, que depois foram transformados em termos técnicos indispensáveis em 
determinadas áreas da atualidade, tais como peça, ferramenta, mecanismo 
de transmissão de energia, até as análises desses termos em conjunto, por 
exemplo:
1
Daniel Fernandes da Cunha
Introdução
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2
• tempo gasto na produção de uma peça (envolvendo o tempo gasto 
para troca de ferramenta ou outros acessórios que possam estar 
desgastados, posicionamento da peça a ser trabalhada);
• custo de produção (mão de obra, custo máquina/tempo trabalhado, 
manutenção de equipamentos);
• rendimento do processo (depende dos mecanismos de transmissão 
de energia e do próprio tipo de energia empregado, a relação da 
quantidade de peça produzida pelo tempo gasto).
Todos esses termos podem ser resumidos a um único que engloba todos os 
outros de uma maneira simples: linha de produção.
Em sua evolução histórica, a linha de produção consiste em um conjunto de 
atividades que conduzem a transformação de um bem tangível, ou não, em 
outro de maior utilidade, dentro de um determinado cenário. 
Antes da Revolução Industrial, a organização da fabricação de peças era 
realizada por uma única pessoa, como na idade das cavernas, seguida 
posteriormente da organização de artesãos com ofícios ou profissões 
elementares (mestres ou aprendizes).
Após a Revolução, pensadores criaram teorias sobre como administrar os 
processos envolvidos em uma linha de produção, em que a economia de 
tempo era a ideia fundamental junto com o aumento da produção.
Este capítulo possui como finalidade apresentar ao aluno, de forma sucinta, 
os processos de fabricação mais comuns dentro de uma empresa, mais 
especificamente os mecanismos presentes na linha de produção associados 
à parte econômica dos processos.
Desta forma, ao final deste capítulo, esperamos que você seja capaz de:
• discutir sobre a origem dos processos que estão presentes nas linhas 
de produção de empresas;
• identificar os principais parâmetros que podem influenciar os custos 
dos processos, com base nas fórmulas apresentadas;
• saber interagir nos processos para reduzir o tempo de produção.
Objetivos
Esquema
1.1 Administração da produção
1.2 Processos de fabricação
1.3 Redução do tempo de fabricação
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3
1.1 Administração da produção
1.1.1 Histórico
Os sistemas caseiros de produção, que remontam aos anos 1700, eram realizados 
em cabanas ou dentro da casa dos próprios artesãos, que orientavam seus 
aprendizes no trabalho, que era exclusivamente manual.
Na Inglaterra, o sistema de produção sofreu uma mudança revolucionária, 
principalmente devido à descoberta da máquina a vapor, por James Watt, no ano 
de 1764. Esse fato desencadeou um impulso na produção quando teve início:
• a substituição do trabalho humano e utilização da força da água para uma 
força motora mecanizada;
• estabelecimento do sistema fabril.
Geralmente, na Antiguidade, as fábricas eram construídas perto de rios, com a 
finalidade de utilizar a água para movimentar as máquinas presentes na linha de 
produção. Com a utilização do motor a vapor como fonte motriz das máquinas, 
essa necessidade ficou obsoleta e, com a mudança do local delas, começou a 
existir a necessidade de uma organização lógica dos trabalhadores no local de 
trabalho.
Além da independência do local de construção da fábrica e do novo arranjo de 
trabalhadores, houve uma necessidade também de mudar a forma como os 
produtos eram fabricados:
• produtos e processos padronizados;
• mão de obra devidamente habilitada e capacitada quanto às respectivas 
funções;
• controle financeiro e planejamento da fabricação da linha de produção;
• divisão de responsabilidades e hierarquia de cargos (gerência, supervisão);
• implantação de técnicas de venda do produto acabado.
Com a padronização dos produtos, houve a necessidade de desenvolvimento 
de desenhos e projetos para facilitar o entendimento das operações a serem 
utilizadas na fabricação do produto.
Em 1800, após o desenvolvimento do motor de combustão interna movido à ga-
solina e do advento da eletricidade, a substituição do sistema caseiro para o fabril 
foi reforçada. Na Tabela 1, são apresentados os principais colaboradores para 
efetivação destas mudanças.
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4
Tabela 1: Colaboradores da impulsão da Revolução Industrial
Contribuinte Contribuições
Frederick Taylor
(1856 – 1915)
Princípios de administração científica, princípio da 
exceção, estudo do tempo, análise de métodos, 
padrões, planejamento e controle
Frank B. Gilbreth
(1868 – 1934)
Estudo dos movimentos, métodos, contratos de 
construção e consultoria
Lílian M. Gilbreth
(1878 – 1973)
Estudos da fatiga, ergonomia, seleção e treinamento 
de empregados
Henry L. Gantt
(1861 – 1919)
Gráficos de Gantt, sistemas de pagamento por incentivo, 
abordagem humanística ao trabalho, treinamento
Carl G. Barth
(1860 – 1939)
Análise matemática, régua de cálculo, estudos de 
suprimentos e velocidade, consultoria para a indústria 
automobilística
Harrington Emerson
(1885 – 1931)
Princípios da eficiência, economia de milhões de 
dólares em ferrovias, método de controle
Morris L. Cooke
(1872 – 1960)
Aplicação da administração científica à educação e ao 
governo
Fonte: Universidade Católica de Goiás - Profª. Selma Maria da Silva
A partir de 1960, foram refinados os sistemas de produção, com utilização de 
sistemas flexíveis (redes), manufatura integrada por computador (CIM) que engloba 
os sistemas CAD (Computer Aided Design), CAE (Computer Aided Engeniering), 
CAM (Computer Aided Manufacture), o sistema de melhoria contínua (Kaizen), 
planejamento de recursos da empresa, sistemas integrados de gestão e cadeias 
de suprimento. 
Todos os sistemas citados anteriormente são atualmente utilizados nas linhas 
de produção e estão em melhoria contínua devido à globalização, mas não 
somente a administração da produção precisa ser monitorada e melhorada; 
devido à saturação de melhorias, com o passar do tempo, surge a necessidade, 
junto à administração, de desenvolver mão de obra capacitada e qualificada para 
monitoramento e melhoramento dos processos envolvidos na linha de produção, 
tais como os processos de usinagem e de soldagem.
1.1.2 Administração voltada a macroprocessos
O principal objetivo desta atividade é a identificação de possíveis processos de 
fabricação e o ferramental envolvido em tais processos. Os fatores ligados aos 
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5
processos de manufatura, ao serem considerados adequadamente no projeto, 
garantem que os projetos finais sejam reprodutíveis e que os processos de 
produção sejam desenvolvidos com as necessidades de longo prazo.as principais etapas de execução da usinagem 
química.
Figura 15: Principais etapas de execução da usinagem química.
Fonte: Adaptado de Abrão (1999).
A limpeza pode ser feita com solventes comuns, produtos específicos ou mesmo 
jato abrasivo, de acordo com a necessidade. A máscara é aplicada através da 
imersão da peça em tanques ou aerosol. Além de resistir ao ataque, ela deve 
possuir elevada aderência ao metal.
O tempo de cura, que pode chegar a 12 horas a temperatura ambiente, é reduzido 
quando ela feita em forno (acima de 50 °C). A espessura do filme é de 0,2 – 0,4 
mm (em casos especiais 0,025 – 0,075 mm).
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A traçagem pode ser feita através de facas ou laser e o ataque químico é realizado 
em tanques e normalmente é interrompido para determinação do tempo necessário 
para atingir as dimensões finais. A liberação de gases pode criar bolsões e 
prejudicar a remoção uniforme de material, o que requer a constante mudança 
de posição da peça. O produto usado deve garantir bom acabamento da peça, 
remoção uniforme, evitar ataque seletivo ou intergranular, ser seguro, apresentar 
baixo custo, ser reutilizável ou facilmente neutralizado.
A usinagem química permite uma taxa de remoção de aproximadamente 0,025 
mm/min e produz um acabamento com Ra entre 0,75 e 3,74 μm e tolerâncias 
de ± 0,05 a ± 0,08 mm para chapas de alumínio. Os principais agentes químicos 
usados são: NaOH (ligas Al), HNO3 (aços), HNO3, HCl e HF (ligas Ni, Co e Ti).
As grandes aplicações de processo são na fabricação de componentes estruturais 
aeroespaciais (inclusive fuselagem), dutos para ventilação, tubos de plataformas 
para lançamento de mísseis, fabricação de circuitos impressos, produção 
de paredes finas em peças usinadas, fundidas ou conformadas, remoção de 
determinados filmes (camadas descarburizadas, refundidas) que se formam sobre 
a superfície de certos materiais e remoção de defeitos superficiais (riscos, falhas), 
além de rebarbação (0,03 – 0,13 mm) de peças complexas.
No Quadro 9, indicamos algumas vantagens e desvantagens deste processo.
Quadro 9: Vantagens e desvantagens da usinagem química
Vantagens Desvantagens
Produz formas complexas Material é removido em todas as direções
Produz superfícies extremamente finas Ineficiente para cortes muito profundos
Não afeta a dureza nem a tenacidade da 
peça
Bons resultados exigem uma estrutura ho-
mogênea
Produz bom acabamento e tolerâncias 
apertadas
Polimento subsequente pode ser neces-
sário
Baixo custo de ferramental e de manuten-
ção Produtos químicos perigosos
Fonte: (BENEDICT, 1987).
3.4.2 Usinagem fotoquímica
Registrando
Este processo é semelhante à usinagem química, entretanto a máscara é feita de 
material fotossensível.
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É usado para a produção de peças complexas e com tolerâncias estreitas (± 0,05 
%) em chapas finas de metal (0,01 a 1,6 µm). Na Figura 16, são apresentadas as 
etapas de confecção das peças empregadas neste processo.
Figura 16: Principais etapas de execução da usinagem fotoquímica.
Fonte: Adaptado de McGeough (1988).
O material fotossensível pode ser aplicado na forma líquida (o que requer 
posterior secagem) ou sólida (laminado sob pressão/temperatura). O ataque é 
feito com soluções de cloreto cúprico ou férrico em quantidades cuidadosamente 
controladas de ácido hidroclórico. Uma vez removida a superfície externa da peça, 
o ataque ocorre em todas as direções. A taxa de remoção varia de 0,01 a 0,05 
mm/min.
Alguns materiais, tais como cobre, latão e aços ao carbono, apresentam boa 
usinabilidade fotoquímica. Aços inoxidáveis apresentam resultados razoáveis, 
enquanto tungstênio e titânio apresentam baixa usinabilidade.
As principais aplicações da usinagem fotoquímica é na fabricação de máscaras 
para tubos de TV, produção de peças pequenas, finas e complexas para eletrônica, 
fabricação de circuitos integrados e lâminas para cabeçotes de gravação e discos 
para encoders, além de peças para motores elétricos. No Quadro 10, indicamos 
algumas vantagens e desvantagens deste processo.
Quadro 10: Vantagens e desvantagens da usinagem fotoquímica
Vantagens Desvantagens
Não afeta as propriedades físicas e 
magnéticas da peça Requer habilidade do operador
Baixo custo ferramental Cuidados com manuseio de produtos tóxi-
cos e corrosivos
Tempo curto entre o fim do projeto e o 
início da produção Instalação para fotografia
Sem rebarbas Espessura máxima a ser usinada
Permite alta flexibilidade no projeto Não produz cantos vivos
Fonte: (BENEDICT, 1987).
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3.5 Processos térmicos
Essa é a área que apresentou maior crescimento nos últimos anos, particularmente 
as operações de usinagem a laser e por eletroerosão.
Registrando
Neste grupo, a energia é aplicada na forma de fótons, elétrons, faiscamento etc. Os 
processos geralmente não são afetados pelas propriedades físicas da peça. Por 
outro lado, estas operações produzem profundas zonas termicamente afetadas na 
peça, o que é um fator limitante grave por comprometer o desempenho em serviço 
do componente.
3.5.1 Usinagem por eletroerosão
O processo de eletroerosão (conhecido pela sigla EDM – Electrical Discharge 
Machining) é caracterizado pela remoção de material proveniente de sucessões de 
descargas elétricas que ocorrem entre um eletrodo e uma peça, por meio de um 
líquido dielétrico.
Registrando
A peça é submersa em um líquido, em que não existe força de corte, pois não 
há contato entre a ferramenta e a peça, não formando as tensões comuns dos 
processos convencionais de usinagem. Este processo permite a usinagem de furos, 
ranhuras e superfícies, nas formas complexas, em materiais condutores elétricos, 
especialmente aqueles que apresentam alta dureza, que seriam impossíveis de 
serem fabricados pelos processos tradicionais de usinagem.
Para que a eletroerosão ocorra, é necessário que os materiais envolvidos sejam 
bons condutores de eletricidade. O fluido dielétrico é essencial para o êxito do 
processo, pois além de agir como isolante até que a tensão atinja o valor adequado 
e a descarga seja conduzida, ele é responsável pela eliminação dos resíduos e 
da refrigeração da peça. Entre as propriedades desejáveis, destacam-se baixa 
viscosidade, alto ponto de fulgor e baixo custo.
Na Figura 17, mostramos um esquema simplificado do processo de eletroerosão 
por penetração.
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Figura 17: Esquema dos principais elementos constituintes do processo de usinagem 
por eletroerosão. 
Fonte: (CRUZ et al., 1999).
Note, na Figura 17, que a ferramenta é colocada próxima à peça a ser usinada, 
sendo separada dessa por uma distância muito pequena denominada “gap”, que 
é preenchido por um fluido dielétrico, bombeado e filtrado de um reservatório à 
região de usinagem.
As descargas elétricas que ocorrem entre a ferramenta e a peça, que são 
responsáveis pela usinagem, surgem da elevada tensão da fonte de energia 
elétrica acoplada ao equipamento. Normalmente, a peça é ligada ao polo positivo 
e a ferramenta, ao polo negativo da fonte. O avanço da ferramenta em direção à 
peça é controlado por um servo/mecanismo que atua no sentido de manter o “gap” 
constante, tornando possível a execução de furos e outras formas geométricas 
desejadas.
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101
As maiores aplicações do processo estão na fabricação de matrizes para 
estampagem, forjamento, extrusão, fieiras para trefilação, moldes de injeção 
de plásticos e mesmo na afiação de ferramentas ultraduras (CBN e PCD, por 
exemplo). Este processo viabiliza, também, a usinagem de peças com prévio 
tratamento térmico, o que evitaos desvios de forma ou o empenamento que estes 
tratamentos normalmente produzem.
Outro benefício adicional é que, por não haver contato entre a ferramenta (eletrodo) 
e a peça, não há geração de forças de corte. Este é um recurso valioso para a 
usinagem de peças extremamente frágeis sem nenhum risco de fratura.
O princípio fundamental deste processo é a remoção do material pelo efeito 
térmico das descargas provocadas pela abertura de arco de plasma, ou seja, 
pela ionização do dielétrico. O calor de cada descarga funde e vaporiza partes 
micrométricas dos materiais mais próximos à região do “gap”, isto é, da peça e 
da própria ferramenta. Com isso, tem-se que, como na maioria dos processos de 
usinagem, neste, também, a ferramenta se desgasta.
No entanto, como geralmente a peça está ligada ao polo positivo (ânodo), ela 
recebe os impactos dos elétrons, ao passo que a ferramenta, ligada ao polo 
negativo (cátodo), recebe os impactos dos íons positivos, mais pesados que 
os elétrons. Porém, os íons positivos têm muito menos energia cinética que os 
elétrons, por serem muito menos velozes, assim, transferem uma energia de 
impacto muito menor à ferramenta. Desta forma, muito menos calor é gerado na 
ferramenta e, consequentemente, menor a remoção de material dela.
Na Figura 18, apresentamos o exato momento da usinagem por eletroerosão por 
penetração.
Figura 18: Usinagem por eletroerosão por penetração.
Fonte: (CIMM, 2011).
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Além da taxa de remoção de material e do acabamento superficial, que normalmente 
são os parâmetros de avaliação de qualquer processo de usinagem, a relação de 
desgaste (relação entre o volume de material removido da peça e o volume de 
material removido da ferramenta) também se torna fundamental neste processo.
Um processo de usinagem por eletroerosão, via de regra, é tão melhor quanto 
maior for a taxa de remoção de material e a relação de desgaste e quanto menores 
forem os valores de rugosidade superficial. Entretanto, estes parâmetros de 
avaliação são influenciados por alguns parâmetros do processo, entre os quais, 
estão o material da peça, o material da ferramenta, o regime de operação e o 
ferramental empregado.
Material da peça: quanto maior for o ponto de fusão e vaporização do material da 
peça, menor é a taxa de remoção, a relação de desgaste e melhor o acabamento 
superficial.
Materiais, como alumínio, chumbo, magnésio, e suas ligas são fáceis de serem 
usinados por este processo, por causa dos seus baixos ponto de fusão e 
vaporização. O contrário ocorre com materiais, como o tungstênio, titânio, ósmio 
e suas ligas, que têm elevados pontos de fusão e vaporização. Outra propriedade 
do material bastante influente é a condutibilidade elétrica. Quanto melhor condutor 
elétrico for o material, maior é a taxa de remoção.
Material da ferramenta: há uma extensa lista de materiais empregados para 
ferramentas de usinagem por eletroerosão, porém os mais usados são o cobre 
(excelente condutor e grande facilidade de fabricação de ferramentas de pequenas 
dimensões) e o grafite (alto ponto de fusão e dificuldade para fabricação de 
ferramentas de pequenas dimensões por ser relativamente frágil).
A escolha do melhor material de ferramenta depende de uma série de fatores, mas 
a influência maior é a relação de desgaste. Normalmente, os melhores valores são 
obtidos com o grafite, pelo seu ponto de fusão mais alto, entretanto, como o grafite 
é um material que se contamina com muita facilidade e pode ser adquirido com 
diferentes porosidades, nem sempre se pode garantir seu bom desempenho em 
relação à taxa de desgaste. Neste caso, prefere-se usar o cobre pela sua melhor 
condutibilidade elétrica.
São empregados dois tipos de máquinas diferentes neste processo: a eletroerosão 
por penetração e a eletroerosão a fio. Por ser mais tradicional, o segundo tipo 
de equipamento emprega uma variante do processo clássico de eletroerosão por 
penetração. Tanto assim que todo seu conteúdo diz respeito exclusivamente ao 
processo por penetração.
A máquina de usinagem por penetração é similar a uma furadeira ou fresadora 
vertical, com mesa, coluna, base, cabeçote, diferenciando-se basicamente pela 
cuba adaptada à mesa em que se faz a usinagem de peça. Outros compartimentos 
específicos fazem parte do equipamento: o circuito dielétrico (com bombas, 
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filtros, trocadores de calor), circuito eletro-hidráulico, que comanda o avanço da 
ferramenta em relação à peça, e uma fonte de energia pulsada, que controla os 
parâmetros de energia do pulso e a forma do pulso.
No processo de eletroerosão a fio (Figura 19), a ferramenta de corte é um fio 
(geralmente de cobre), com diâmetro de 0,05 – 0,3 mm. Este processo é usado 
basicamente para cortes de chapas e blocos. O fato do processo não requerer a 
fabricação de ferramentas de forma pesa bastante na escolha da melhor forma 
de usinar.
Por outro lado, deve-se adotar máquinas com vários graus de liberdade, pois a 
forma geométrica resultante, muitas vezes complexa, requer esta característica 
do equipamento.
Figura 19: Representação esquemática da região de corte do processo de usinagem 
por eletroerosão a fio.
Fonte: Adaptado de Kobayashi (1995).
A fabricação de matrizes para estampas de corte, fieiras para trefilação e usinagem 
de ferramentas de metal duro são outras aplicações deste processo. No Quadro 11, 
apresentamos algumas vantagens e desvantagens da usinagem por eletroerosão.
Quadro 11: Vantagens e desvantagens da usinagem por eletroerosão
 Vantagens Desvantagens
Usinagem de peças com formas complexas Dificuldade no descarte dos fluidos utili-
zados no processo
Usinagem sem distorções (sem alterações 
microestruturais)
Produção de superfícies com camadas 
refundidas
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Corte unidirecional Baixa taxa de remoção quando compara-
dos com a usinagem convencional
Promove texturização de superfícies Limitações nas dimensões máxima da peça
Fonte: (CROOKALL; HEUVELMAN, 1971, LIMA, 1997).
O fluido dielétrico normalmente é a água deionizada, com baixa viscosidade e 
grande poder de refrigeração. Modernamente, porém, já existe óleo dielétrico 
de baixa viscosidade próprio para a eletroerosão a fio. As vantagens da baixa 
viscosidade é facilitar a remoção do material usinado, além de gerar camadas 
refundidas extremamente finas e aumentar a precisão da peça. O óleo tem 
sido preferido, ultimamente, por apresentar menor corrosividade e não exigir o 
deionizador necessário para produzir a água deionizada.
3.5.2 Usinagem por feixe de elétrons
Nesta operação, um feixe de elétrons atinge a peça a alta velocidade causando a 
fusão e vaporização do material.
Registrando
O equipamento, representado na Figura 20, consiste de um canhão que gera o feixe 
de elétrons que se encontra a uma velocidade de, aproximadamente, 60 % da velo-
cidade da luz ao atingir a peça. Os elétrons livres são produzidos através do aqueci-
mento de um filamento de tungstênio (cátodo) a temperaturas entre 2500 e 3000 °C, 
através da passagem de corrente elétrica. 
A alta tensão entre cátodo e ânodo faz com que os elétrons sejam acelerados contra o último. 
O ânodo possui um furo que permite a passagem dos elétrons atingindo, assim, a peça. Filtros 
e lentes são usados para focalizar e direcionar o feixe. Todo sistema opera a vácuo (1 Pa).
Figura 20: Esquema do processo de usinagem por feixe de elé-
trons.
Fonte: Adaptado de McGeouch (1988).
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O equipamento opera com uma fonte de alta tensão (120 - 150 kV) e baixa corrente 
(25 - 100 mA), o que resulta em uma densidade de potência de aproximadamente 
1,55 MW/mm2(potência inferior a 12 kW por pulso) e uma densidade de corrente que 
varia de 5 – 10 A/cm2. A duração do pulso vai de 0,05 a 100 ms e a velocidade da mesa 
onde é fixada a peça é de 100 mm/s.
Um sistema computadorizado integrado é necessário para garantir o posiciona-
mento exato da peça e controle dos parâmetros de corte. Na Figura 21, observe 
que, dependendo da posição do foco do feixe, pode-se obter uma soldagem, um 
tratamento superficial ou até mesmo um corte da peça submetido a este processo.
Figura 21: Soldagem, tratamento superficial e corte obtido pelo processo de usina-
gem por feixe de elétrons.
Fonte: Adaptado de Benedict (1987).
A usinagem de materiais de qualquer tipo de material (sem restrição de propriedades: 
dureza, condutividade térmica e elétrica etc.), a furação de precisão (Ø 0,1 - 1 mm) em 
materiais metálicos, especialmente para um elevado número de furos com pequeno 
diâmetro (cúpula de combustão de motor a jato em aço Cr/Ni/Co/Mo/W: 3800 furos de 
Ø 0,9 x 1,1 mm por minuto, por exemplo) e a fabricação de máscaras para produção 
de circuitos integrados são algumas das aplicações deste processo.
No Quadro 12, indicamos algumas vantagens e desvantagens da usinagem por 
feixes de elétrons.
Quadro 12: Vantagens e desvantagens da usinagem por feixe de elétrons
Vantagens Desvantagens
Produção de até 4000 furos/s Custo de equipamento elevado
Sem limitação de propriedades da peça Tempos improdutivos (evacuação da câmara)
Sem força de corte (distorções) Camada fundida
Alta exatidão e repetibilidade Requer suporte técnico
Flexibilidade de parâmetros Industrialmente ainda inviável para materiais 
não metálicos ou corte não retilíneo
Fonte: (KÖNIG, 1990)
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3.5.3 Usinagem a laser
O nome laser é uma sigla formada pelas letras iniciais das palavras Light Amplifi-
cation by Stimulated Emission of Radiation, que em português quer dizer: amplifi-
cação da luz por emissão estimulada da radiação.
A usinagem a laser ocorre quando há interação entre um feixe intenso e coerente 
de luz monocromática e a peça, causando a remoção do material por vaporização.
Registrando
A eficiência do processo depende da frequência e focalização do feixe, além da 
refletividade, coeficiente de absorção, condutividade térmica, calor específico e 
calor de vaporização da peça.
Na Figura 22, apresentamos algumas aplicações do laser na indústria.
Figura 22: Aplicação do laser na indústria.
(a) Usinagem de metais.
(b) Corte de materiais de alta resistência.
Fonte: (LIMA, 2009).
O princípio básico de funcionamento baseia-se em dois espelhos paralelos entre 
os quais o feixe de luz sofre reflexões múltiplas mantendo a mesma fase. A 
cavidade entre os dois é preenchida com um meio amplificador (gasoso ou sólido) 
que garante o crescimento da onda de luz.
Na Figura 23, apresentamos um esquema do equipamento responsável pelo 
processo de usinagem a laser.
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Figura 23: Equipamentos responsáveis pela produção do laser.
Fonte: (LIMA, 2009).
Os tipos de laser mais conhecidos são de CO2 e o de NdYAG. O laser CO2 apre-
senta maior potência (25 a 5000 W) que o NdYAG (100 - 500 W), porém este é ca-
paz de usinar ângulos e espessuras impraticáveis para aquele. A operação pode 
ainda ser assistida por um gás que irá auxiliar na remoção do material fundido. 
Inicialmente, a energia do feixe é absorvida pela peça e conduzida para seu 
interior. A elevação da temperatura provoca a fusão do material, seguida de sua 
vaporização. Zonas termicamente afetadas são inevitáveis chegando, em alguns 
casos, a 200 μm, embora possam ser minimizadas, aumentando a velocidade de 
avanço do feixe ou reduzindo a duração do pulso.
A resistência à fadiga também é drasticamente reduzida em comparação à 
usinagem convencional. A utilização do feixe pulsado no lugar do contínuo reduz 
consideravelmente os danos térmicos, contornados com o desenvolvimento do 
laser, com duração do pulso da ordem de 10-15 s. Outro aspecto que merece nota 
é a utilização de sistemas robóticos para o corte tridimensional.
Além da furação e corte, o laser é largamente empregado na soldagem, na 
marcação, Figura 24 (a), limpeza de superfícies, Figura 24 (b), texturização de 
ferramentas, Figura 24 (c), e no tratamento superficial de peças.
A furação pode ser em cheio para diâmetros menores que 1,3 mm ou por trepanação 
para quaisquer diâmetros maiores que este. A furação em cheio empregando o 
laser NdYAG com potência de 100 a 250 W e duração do pulso de 0,5 a 2 ms 
(frequência de 5 a 100 Hz) tem sua eficiência aumentada quando assistida por 
oxigênio. A razão comprimento/diâmetro pode chegar a 40, mas geralmente varia 
de 10 a 20, entretanto a reflexão interna do feixe nas paredes do furo causa o 
desvio do feixe.
1. Feixe de laser
2. Espelho de saída
3. Nd: YAG
4.Lâmpadas de
bombeamento
5. Espelho posterior
6. Óptica fixa
7. Fibra
8. Switch
9. Câmera CCD
10. Espelho de 
direcionamento do
feixe
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(a) (b) (c) 
Figura 24: Aplicação do laser.
(a) Marcação em componentes eletrônicos.
(b) Limpeza de superfície.
(c) Texturização de ferramentas.
Fonte: (LIMA, 2009).
3.5.4 Usinagem por arco plasma
O plasma é, praticamente, um gás aquecido a temperaturas da ordem de 3000 
°C, que nesta condição é ionizado pela liberação de elétrons dos átomos do gás.
Ao atingir a peça, o plasma provoca a fusão e vaporização do metal além da remoção 
dos resíduos. Um pequeno fluxo de argônio passa através do bocal constritor para 
formar a chama de plasma (Figura 25). 
Registrando
Este sistema é o mais utilizado. A proteção do plasma e da poça de fusão é feita 
por um gás fornecido pelo bocal externo. A chama do plasma é iniciada com o 
auxílio de um arco piloto de baixa corrente mantido entre o eletrodo e o bocal. 
As possíveis configurações deste processo são: dois gases, água injetada e ar 
comprimido.
Figura 25: Processo por arco plasma. 
Fonte: (MODENESI e MARQUES, 2006).
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109
No sistema dual, um gás adicional é usado para proteger o gás de corte da influência 
atmosférica. Em geral, o gás de corte é nitrogênio ou argônio e o gás de proteção, 
hidrogênio (para aço inoxidável e metais não ferrosos), CO2 (metais em geral) ou oxi-
gênio. O sistema com água injetada usa nitrogênio para o corte e água para proteção. 
O efeito refrigerante da água reduz a largura de corte, mas melhora a qualidade do 
corte. Finalmente, no sistema a ar comprimido, ele é usado para o corte.
A presença de oxigênio faz com que a velocidade de avanço seja aumentada em 25 
% no corte de metais ferrosos. Em contrapartida, uma superfície altamente oxidada 
é obtida. No lugar de tungstênio (reativo com oxigênio), são usados catodos de Hf/
Cu ou Zr. Este método é empregado somente para materiais condutores elétricos.
O corte a plasma permite taxas de remoção bem superiores ao corte oxiacetilênico 
(velocidades de avanço de 2,5 contra 0,5 m/min) no corte de chapas de aço de 12 
mm de espessura, mas consumindo uma potência em torno de 220 kW. Enquanto 
no torneamento convencional de uma liga de níquel tem-se uma taxa de remoção 
de 128 mm3/s, no corte a plasma obtêm-se 1365 e 546 mm3/s, para desbaste e 
acabamento, respectivamente.
A integridade da peça produzida é caracterizada por baixas tolerâncias (1,6 mm). 
A superfície é lisa, porém com uma camada de material fundido (0,15 mm) e 
uma ZTA que varia de 0,25 a 1,25 mm. A possibilidade de ocorrência de trincas é 
elevada devido ao rápido resfriamento.
O corte de chapas planas (inox, ligas de Al e Cu) com espessura de 6 a 25 mm 
(velocidade de avanço de 4x corte oxiacetilênico), a produção de chanfros para a 
subsequente soldagem(10 a 30 vezes mais rápido do que o corte convencional), 
o auxílio ao torneamento de materiais de difícil usinagem e o corte submerso em 
água (redução de ruído e gases) são algumas aplicações deste processo.
A usinagem é a tecnologia que se ocupa do arrancamento controlado de material de 
uma peça com o objetivo de produzir peças com formas e características superficiais 
predeterminadas.
Desde há muito tempo, todos os processos de usinagem usavam o contato físico 
entre a ferramenta e a peça para o arrancamento de cavacos utilizando basica-
mente dois mecanismos: o do cisalhamento (casos do torneamento, fresamento, 
furação, entre outros) e a abrasão (no caso da família dos processos abrasivos).
Apesar de todo o avanço tecnológico ocorrido nas últimas décadas, esses pro-
cessos têm sérias limitações, principalmente em casos de utilização de materiais 
duros e quando se deseja a obtenção de formas complexas.
Por outro lado, a necessidade humana obrigou a pesquisa a desenvolver novos 
materiais normalmente de difícil usinagem por esses processos tradicionais. Sur-
Resumo
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110
Atividades
Atividade 1
Escreva qual é a diferença da definição técnica e da definição em termos de 
produção para manufatura na indústria em geral.
Atividade 2
Escreva quais necessidades levaram à criação dos processos não convencionais 
de usinagem e cite exemplos.
Atividade 3
Escreva quais são as diferenças entre os processos tradicionais e não tradicionais 
de usinagem.
Atividade 4
Escreva quais são as novas tecnologias que fizeram evoluir significativamente os 
processos de usinagem não convencionais nas duas últimas décadas.
Atividade 5
Escreva o que se pode dizer sobre os custos de equipamentos de usinagem não 
tradicionais em relação aos equipamentos tradicionais.
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Universidade Federal de Minas Gerais, 2007.
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Graduação em Engenharia Mecânica, UFU, Uberlândia, MG, 2008.
giram novos aços-ligas, as superligas, as cerâmicas finas, os compósitos, entre 
outros, que passaram a exigir novos processos especiais de manufatura. Parale-
lamente, novas geometrias e formas crescentemente mais complexas e diminutas 
foram sendo exigidas pelo mercado. Com isso, mais um motivo passou a existir 
para que novos processos fossem desenvolvidos.
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FUNDAMENTOS 
E APLICAÇÃO DO 
CONTROLE NUMÉRICO 
COMPUTADORIZADO
Este capítulo apresenta uma abordagem, de maneira resumida, das origens 
da programação numérica computadorizada e exemplifica alguns dos pro-
cessos mais importantes em usinagem, nos quais esta tecnologia é aplicada.
Abrange também os princípios de funcionamento de cada um destes pro-
cessos e mostra, através de situações hipotéticas, o dia a dia nas linhas de 
produção das grandes empresas fabris.
A escrita deste capítulo parte do princípio que o estudante conhece o que 
é uma máquina movimentada por coordenadas, por exemplo, um torno 
mecânico, máquina/ferramenta utilizada para modelar objetos por revolução.
O intuito é mostrar que o Controle Numérico Computadorizado – CNC é o 
caminho para aperfeiçoar tempos de produção e diminuir perdas de sucata, 
no caso da fabricação.
Nesta linha de pensamento, o engenheiro que conhece as partes de uma 
máquina CNC, os tipos de máquinas disponíveis no mercado e os tipos de 
programação terá capacidade de implementar soluções em uma linha de 
produção baseando-se nas abrangências e limitações do CNC.
Desejamos, desde já, bons estudos!
4
Mauro Paipa Suarez
Introdução
Ao final deste capítulo, esperamos que você seja capaz de:
• definir os conceitos relativos ao CNC;
• entender as diferentes aplicações possíves do CNC nas indústrias;
• analisar as vantagens e desvantagens do uso do CNC;
• operar, de maneira adequada e segura, um equipamento comandado 
por CNC.
Objetivos
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114
Esquema
4.1 A história do CNC
4.2 Tipos de máquinas de controle numérico
4.3 Análise de implantação e aplicabilidade de uma máquina CNC
4.4 Fatoresqualitativos da implantação de uma máquina CNC
4.5 Fatores diversos da implantação de uma máquina CNC
4.6 Segurança no funcionamento das máquinas CNC 
Antes de adentrarmos nos fundamentos do CNC, vamos conhecer suas origens. Se 
relevarmos a velocidade de evolução e implantação do CNC no mercado, podemos ter 
uma ideia acerca do futuro desta tecnologia.
A máquina controlada numericamente
Na indústria, a luta pela liderança é o combustível de qualquer desenvolvimento 
tecnológico e o NC (numerical control), que posteriormente evolucionou para CNC 
(computer numerical control), é um deles. Por mais de 30 anos, o CNC tem revo-
lucionado a maneira como os fabricantes produzem seus produtos.
De fato, a ideia de se aplicar CN em máquinas operatrizes não começou somente 
há 30 anos. No início do século XIX, já existiam lâminas puncionadas ou pré-
furadas como uma maneira de controlar o tipo de tecido gerado por uma máquina 
têxtil. A presença ou não de cada agulha era controlada pela presença ou não de 
um furo em uma lâmina ou cartão. Assim, quando trocado o cartão da máquina, o 
tipo de tecido gerado era diferente.
O primeiro computador
Partindo desta data e dando um salto de mais de 100 anos, surgiu a descoberta 
que impulsionaria rapidamente a tecnologia CNC. Em 1943, foi desenvolvido o 
primeiro computador, uma máquina monstruosa que ocupava uma área superior 
a 150 m² e gerava um calor excessivo devido aos 18000 tubos de vácuo contidos 
nela, esta máquina, dotada com enormes painéis cheios de botoeiras on/off, 
conseguia realizar operações básicas de processamento.
Atualmente, uma calculadora descartável, ou como dizem no meu país, na Colôm-
bia, uma suma pollos, ou seja, uma soma frangos, consegue realizar, em segun-
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115
dos, tarefas que levariam longos períodos de processamento para o ENIAC, como 
foi batizado este primeiro protótipo.
Os sistemas transistorizados
Rapidamente, em 1948, nasceu o transistor e, posteriormente, em 1959, os circuitos 
integrados, partes indispensáveis do computador atual. Estes dispositivos ainda 
eram de tamanho considerável e, mesmo assim, muito menores que os tubos 
de vácuo. Em 1974, o microprocessador foi inventado e com ele o computador 
tornou-se mais acessível e potente.
A integração máquina-computador
Por fim, a partir dos anos 50, devido à necessidade de produção em série, a 
padronização de peças fabricadas e tolerâncias dimensionais cada vez mais 
diminutas resultou na integração da máquina com a capacidade de análise 
e armazenagem de informação do computador. Os responsáveis por essa 
integração foram pesquisadores do MIT (Massachusetts Institute of Technology), 
sob o comando de Jonh Parsons, que já trabalhava em uma técnica para criar 
padrões de movimento de máquinas com o uso de cartões perfurados. 
O servo motor
A grande jogada foi a criação de um motor que tivesse um torque elevado para 
movimentar os eixos da máquina com potência suficiente, que, por sua vez, 
retornasse à sua posição em cada movimento. O desenvolvimento do servo motor 
satisfez essas características.
O incremento do torque foi implementado usando multiplicadores de força, através 
do uso de vários jogos de engrenagens, acopladas ao eixo de giro do motor, uma 
engrenagem de menor diâmetro acoplada a uma de diâmetro maior é capaz de 
transformar um movimento de rotação veloz e sem torque em um movimento de 
rotação mais lento, porém, com torque multiplicado, dependendo da relação entre 
o número de dentes das engrenagens.
“Mas, e a posição?” Ao adicionar um potenciômetro (resistência variável) ao eixo 
que movimenta a máquina, foi possível determinar uma relação entre o valor de 
impedância (valor de resistência) e a posição do motor.
A Figura 1 mostra de maneira gráfica este princípio.
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Figura 1: Servo motor atual.
Fonte: Disponível em: . Acessado em: 12 Jun. 2011. 
Na atualidade, as máquinas comandadas numericamente variam nos seus meca-
nismos, mas o princípio é sempre o mesmo. O deslocamento ou a inclinação de 
uma mesa usando um eixo sem-fim é controlado usando um sistema adaptado a 
um computador para determinar a posição da mesa.
A Figura 2 mostra esquematicamente esse princípio de controle.
Figura 2: Princípio de controle de movimento de um eixo, em uma máquina CNC.
Fonte: Yeung (2006).
A linguagem de máquina
Em 1952, o centro de pesquisa do MIT acoplou estes servomecanismos a uma 
fresa vertical e obteve o controle dos três eixos da máquina com sucesso. O 
seguinte passo foi criar uma linguagem para ditar os comandos para a máquina, a 
qual funciona à base de números binários, ou seja, 0 (zeros) e 1 (uns) (1010001). 
Desta maneira, em 1954, nasceu o APT (Automatically Programmed Tool), que 
trata da programação com comandos baseados em palavras da língua inglesa, 
por exemplo, “GO TO”, que significa “ir para”. Posteriormente, nasceram diferentes 
linguagens de programação derivadas da APT, entre as mais importantes, temos:
• derivadas do APT:
• ADAPT (IBM);
• IFAPT (França);
• MINIAPT (Alemanha);
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Parada obrigatória
• Compact II;
• Autospot;
• SPLIT.
Até 1976, o conjunto máquina-ferramenta e os controles dos eixos, através de 
programação básica, eram chamados de máquina NC. Em 1976, foram produzidas 
as chamadas máquinas de controle numérico computadorizado; essas máquinas, 
diferentes das NC, usavam microprocessadores que davam a elas uma maior 
capacidade de processamento e armazenagem. As NCs, basicamente, liam e 
executavam uma linha de cada vez, ao contrário das suas sucessoras, as CNCs, 
que podiam armazenar e executar programas inteiros de uma rotina de movimento.
A aplicação desta tecnologia não se limitou ao uso de fresas e tornos, esse controle 
era aplicado de maneira geral em máquinas de movimento cartesiano.
Abordando especificamente aplicações nos processos de fabricação, vários 
exemplos podem ser citados.
4.2 Tipos de máquinas de controle numérico
No mercado industrial, mais de 50% das máquinas CNC são tornos e centros de 
usinagem. 
Outros exemplos de máquinas que são comandadas com controle numérico:
• eletroerosão CNC;
• cortadoras a LASER CNC;
• cortadoras a plasma CNC;
• enroladeira/dobradeira CNC;
• dobradeira CNC;
• puncionadeira CNC;
• além das máquinas-ferramenta com mais de três eixos.
 O princípio de funcionamento das máquinas listadas é muito similar; por um lado, 
temos a ferramenta ou energia que vai transformar o material da peça e, do outro 
lado, temos o movimento relativo à peça, isso sem considerar os parâmetros para 
realizar o corte (velocidades de avanço, correntes, distâncias etc.) chamados de 
parâmetros de usinagem.
Dependendo do processo de usinagem, será o acabamento da peça, ou seja, o tipo 
de remoção de material (com usinagem convencional - remoção de material por 
contacto usando ferramenta de geometria definida, ou não convencional - remoção 
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de material usando ferramentas de geometria não definida ou fenômenos físico-
químicos) que irá determinar a qualidade da superfície usinada; logicamente, os 
parâmetros de usinagem devem ser ajustados e o material da peça deve possuir 
características que permitam a obtenção destas superfícies de qualidade.
A Figura 3 apresenta faixas de acabamento para os processos de usinagem mais 
utilizados.
Figura 3: Faixas de acabamento da superfície usinada em micrômetros dependendo do 
tipo de processo de fabricação utilizado.
Fonte: Whitehouse (1994).
Imaginem um processo pelo qual se consegue usinar um furo com formato 
complexo, isto é, estrela ( ), triângulo ( ),ou qualquer formato diferente de 
círculo. A máquina de eletroerosão usina materiais que são condutores elétricos. 
O fenômeno de corte atua principalmente no calor gerado pelo passo da corrente 
elétrica entre eletrodo e a peça, a qual é usada como energia de corte.
O EDM (Electrical Discharge Machining), como conhecido popularmente, é um pro-
cesso térmico de fabricação, caracterizado pela remoção de material devido a re-
petidas descargas elétricas que ocorrem entre um eletrodo e a peça, através de um 
fluido dielétrico (líquido isolante elétrico) que refrigera e limpa a superfície usinada.
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A Figura 4 apresenta o princípio de funcionamento de remoção de material por 
eletroerosão e alguns exemplos de usinagem com este método.
a)
b)
Figura 4: Usinagem por eletroerosão.
a) Princípio de funcionamento.
b) Exemplos de peças usinadas por este processo.
Fonte: Superfícies Usinadas, 2011.
Se considerarmos um eletrodo com geometria complexa, a movimentação desta 
ferramenta (eletrodo) seria basicamente no eixo z, ou seja, penetrando a peça, 
no entanto o eletrodo pode ter vários formatos. Uma variação da eletroerosão é a 
eletroerosão a fio; neste caso, o eletrodo é um fio de cobre de diâmetro que oscila 
entre 0,15 e 0,30 mm. A remoção de material acontece por descargas elétricas 
entre o material da peça, carregada com um polo elétrico, e o fio, carregado 
com o polo oposto. O movimento relativo entre a peça e o fio produz o corte de 
material, sendo que existe um GAP ou espaço entre o fio e a peça, esta distância 
vai depender dos parâmetros de usinagem programados. Com esta variação 
da eletroerosão, facilita-se o corte na forma de contornos e cortes inclinados, 
dependendo da estratégia de corte e os graus de liberdade da máquina. 
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4.2.2 Cortadora a LASER CNC
A sigla LASER, do inglês Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, 
significa amplificação da luz por emissão estimulada de radiação. Mas, o que 
é isso? Um laser é um dispositivo que produz radiação eletromagnética com 
características muito especiais: é monocromático (possui comprimento de onda 
muito bem definido), coerente (todas as ondas dos fótons que compõem o feixe 
que estão em fase) e colimado (propaga-se como um feixe de ondas praticamente 
paralelas) (ARROYO, 2009). Essas características dão ao feixe de luz grande 
quantidade de energia concentrada em uma pequena área. Dependendo do tipo 
de laser, existem várias aplicações. 
Como já explicado, a energia é gerada por amplificação da radiação chegando 
a níveis tais que a energia propagada por este fenômeno é usada como uma 
ferramenta de corte com capacidade de agitar, na escala atômica, qualquer 
elemento que absorva luz, essa agitação leva a fenômenos de fundição, evaporação 
ou extração, dependendo da quantidade de energia aplicada (DUMITRU, 2005). 
O corte de material consegue uma precisão muito elevada com esta técnica.
A Figura 5 mostra um exemplo de corte a laser em uma lâmina de alumínio, material 
difícil de cortar por processos térmicos, devido a sua alta condutividade térmica. 
Figura 5: Corte a laser.
Fonte: Film Laser Trumpf, 2011.
A diferença entre o corte utilizando EDM e as cortadoras a laser está na forma 
de aplicação dessa, também em materiais não condutores elétricos, tais como 
polímeros, madeiras e cerâmicos. O corte a laser é ideal para fabricação de perfis 
em lâminas e tecidos com uma velocidade elevada. A integração com o controle 
numérico facilita a criação de perfis de corte com tolerâncias dimensionais 
diminutas. Comumente, sistemas de otimização para cálculo da área cortada 
recriam a melhor estratégia para diminuir o descarte de material. Além do corte, 
essa técnica é utilizada também na marcação de qualquer material, tratamentos 
superficiais, polimento, além de grandes aplicações na medicina.
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4.2.3 Cortadora a plasma CNC
Os três estados da matéria são: sólido, líquido e gasoso. Para uma substância 
conhecida como a água, temos o gelo, a água (propriamente dita) e o vapor. Se 
adicionarmos energia em forma de calor ao sólido (gelo), teremos a mudança 
de estado para o líquido (água) e, se mais calor for adicionado, teremos o gás 
(vapor). Quando uma quantidade substancial de calor for adicionado ao gás 
a ponto de alinhar íons contidos nele, obteremos o quarto estado da matéria, 
conhecido como plasma.
A Figura 6 apresenta graficamente este princípio, mostrando as fases da água e 
um exemplo do corte a plasma.
a) b)
Figura 6: Exemplificando as fases da matéria.
a) Formação de plasma.
b) Fotografia corte a plasma.
Fonte: ESAB, 2011.
Para recriar um plasma, é necessário uma energia muito elevada. Um belo exem-
plo dessa quantidade de energia é encontrado no cotidiano, o relâmpago. Este 
fenômeno acontece devido a uma gigantesca diferença de potencial entre as nu-
vens e a terra; este potencial consegue ionizar os gases presentes no ar a ponto 
de formar uma linha condutora que abre brecha para passagem da eletricidade na 
forma de um raio. Esta descarga eleva a temperatura a 30000 graus Celsius, calor 
suficiente para dar origem à formação do plasma.
Graças à enorme quantidade de calor gerado, o plasma pode ser usado para 
cortar diferentes tipos de materiais com grande rapidez. As cortadoras a plasma 
CNC usam correntes entre o eletrodo e a peça, que vão de 20 a 1000 amperes, 
facilitando o corte de placas entre 0,5 e 160 mm de espessura. Os gases do 
plasma são ar comprimido, nitrogênio, oxigênio ou argônio/ hidrogênio, usados 
para cortar aços de liga leve e alta liga, alumínio, cobre e outros metais e ligas.
A diferença de potencial aplicada ao processo é proporcional à distância entre o bico 
e a peça a ser cortada; é assim que cortes mais complexos são adequadamente 
assistidos com máquinas de controle numérico, as quais garantem uma trajetória 
correta descrita pela tocha.
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4.2.4 Enroladeira e dobradeira CNC
Como seu próprio nome diz, uma máquina de enrolar e dobrar CNC possibilita 
a criação de formas complexas através da deformação plástica (dobragem) de 
materiais metálicos, normalmente na forma de fita ou cilindro para a criação de 
molas.
As máquinas dobradeiras de largo porte são comumente utilizadas para confor-
mação de lâminas metálicas. Entre as aplicações mais comuns, temos a criação 
de partes de automóveis e armações de máquinas.
A deformação controlada acontece devido ao posicionamento de moldes movi-
mentados numericamente, com velocidades de dobragem que são ajustadas de-
pendendo da natureza do material a ser trabalhado. Dessa maneira, uma máquina 
pode ser programada para reproduzir diferentes tipos de forma em altas velocida-
des.
A Figura 7 mostra um exemplo de uma máquina enroladeira/dobradeira e algumas 
das suas aplicações.
Figura 7: Máquina enroladeira/dobradeira e exemplos de peças fabricadas.
a) Máquina enroladeira/dobradeira.
b) Exemplos de peças fabricadas.
Fonte: CNC, 2011
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4.2.5 Puncionadeira CNC
No passado, era necessário construir uma matriz para estampagem de uma peça. 
Essa matriz era adequada para um único formato de estampagem, sendo que 
a sua fabricação demandava elevado tempo de produção. O custo da matriz é 
proporcionalmente incrementado com o tamanho da estampagem. Se alguma 
mudança no projeto de estampagem for solicitada, a matriz deve ser trocada ou 
reaproveitada, quando possível, incidindo em mais altos tempos de adaptação e 
custos elevados.
Atualmente, uma puncionadeira CNC é programável. Punções de diferentes formas 
etamanhos podem ser carregadas dentro de uma máquina CNC. Um programa 
de controle numérico controla os punções a serem realizadas simultaneamente ao 
controle de posicionamento da lâmina a ser puncionada. As punções são utilizadas 
para fabricar furos, canais, ou formas características internas da peça, além de 
cortar o material que sobra na chapa. Nesta operação, o único tempo demandado 
é para planejar as punções a serem realizadas e a criação do programa. Se 
alguma mudança no projeto é solicitada, o programa é facilmente alterado. 
O uso deste tipo de máquina exemplifica de maneira adequada a definição de 
sistema flexível. Na indústria metal-mecânica, o formato das peças fabricadas 
muda constantemente. Muitas vezes, um mesmo produto é alterado várias 
vezes, na procura de recriar, inovar, melhorar a ergonomia etc. Com este tipo de 
máquina, uma empresa consegue se adaptar a grandes mudanças nos projetos, 
sem depender dos altos custos que seriam assumidos antigamente.
A Figura 8 mostra um exemplo de lâminas sendo puncionadas, em uma máquina 
de controle numérico.
Figura 8: Exemplo de lâminas sendo puncionadas em uma máquina CNC.
Fonte: Red Maq Máquinas e Equipamentos, 2011.
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a) Puncionadeira CNC.
b) Exemplo de chapa puncionada.
c) Tipos de punções.
Este tipo de aplicação das máquinas CNC renovou o mercado de estampagem de 
peças. A programação numérica trouxe consigo melhorias também na otimização 
do aproveitamento de material bruto conhecido no mercado como part nesting. Ou 
seja, maiores quantidades de peças podiam ser feitas com o mínimo de material 
descartado.
4.2.6 Centros de usinagem CNC
As máquinas de controle numérico podem ser classificadas pela potência, pelo 
tamanho e pela aplicação, mas normalmente uma classificação generalizada é 
dada pelo número de eixos ou direções de movimento que podem ser manipulados 
na peça ou na ferramenta. Em outras palavras, o número de graus de liberdade 
que a ferramenta possui, para realizar um corte. 
Normalmente, tornos são utilizados para fabricar peças por revolução e fresas 
são as mais adequadas para confecção de peças prismáticas. O princípio de 
funcionamento destas máquinas obedece à “lei da mão direita”.
Veja a Figura 9 que ilustra este princípio. 
Figura 9: Lei da mão direira mostrando os eixos rotacionais positivos, aplicados 
em máquinas CNC.
Fonte: CEFAC/CNC1, 2011.
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Se apontarmos o dedão da mão direita na direção do eixo linear, obteremos o eixo 
rotacional positivo indicado pelos dedos da nossa mão.
Os centros de usinagem comumente são equipados com controle de dois a cinco 
eixos. As máquinas de quatro e cinco eixos incorporam uma mesa com eixos de 
deslocamento complementares, paralelos a (x, y e z), designados em programação 
de CN por U, V, W. Os eixos com capacidade de girar ou inclinar a mesa ao redor 
dos eixos translacionais são chamados de eixos rotacionais, sendo designados 
em programação CN por A, B e C; esses eixos giram em torno dos eixos (x, y e 
z), respectivamente .
Todos os eixos traslacionais, complementares e rotacionais são controlados de 
forma independente. A sua velocidade é também regulada de forma autônoma. 
Quando algum dos eixos rotacionais não pode ser movimentado simultaneamente, 
esta máquina recebe a classificação de meio eixo, por exemplo, quando uma 
máquina se movimenta em dois eixos simultaneamente, quando os outros dois 
estiverem parados, esta máquina é classificada como sendo de dois eixos e meio. 
Os centros de usinagem são ideais na fabricação de moldes e matrizes, furação de 
motores e usinagem de peças pré-fabricadas por fundição. Quanto maior o número 
de eixos da máquina, melhor é a flexibilidade para fabricar formas complexas.
Veja o exemplo da Figura 10, do molde de um rosto humano, usinado em uma 
fresa de 3 eixos.
Figura 10: Usinagem de um rosto humano em uma fresa de 3 eixos.
Fonte: Youtube, 2011.
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4.2.6.1 Fresa
A representação básica dos eixos de uma fresa CNC, com seus respectivos 
sentidos de translação e rotação, é ilustrada na Figura 11. Os três eixos básicos 
são x, y e z. Os três eixos rotacionais são A, B, C. Note que cada um dos eixos 
rotacionais tem sua rotação em função dos eixos básicos, sendo o sentido definido 
por um sinal de mais (+), ou menos (-) caso contrário, representado na frente da 
letra que indica o eixo.
Figura 11: Ilustração de três eixos translacionais e quatro rotacionais em uma fresa.
4.2.6.2 Torno 
Os tornos e centros de torneamento são mais adequados na retificação de cilindros 
e fabricação de peças geradas por revolução; entre elas, podemos citar peças 
cilíndricas e cônicas. Os tornos CNC convencionais possuem dois eixos, sendo o 
primeiro paralelo ao eixo de giro da peça e designado comumente como eixo x e 
um segundo, perpendicular ao eixo de giro da peça, comumente designado como 
eixo y. Ambos os eixos são controlados simultaneamente, permitindo a confecção 
de perfis por revolução.
A Figura 12 ilustra o exemplo de um torno com 4 eixos de liberdade. 
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Figura 12: Ilustração de dois eixos translacionais e dois rotacionais em um torno.
No exemplo anterior, além de mostrar o corpo gerado por revolução (barra cilindrada), 
mostra-se também uma operação de rebaixo da peça. Para realizar essa operação, 
faz-se necessário o controle de giro do eixo de revolução da barra. No torneamento, 
este controle é característico das máquinas com mais de dois eixos de liberdade. 
A Figura 13 mostra um exemplo de usinagem mais complexa usando um torno de 
4 eixos.
Figura 13: Exemplo de usinagem com torno de 4 eixos.
Fonte: MTC Robótica Usinagem 3D com o 4º Eixo, 2011.
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4.2.7 Sistema flexível de manufatura
Para a linha de produção de uma empresa, é benéfico acoplar as capacidades 
das diferentes máquinas CNC de maneira organizada. A maneira de realizar o 
processo de fabricação até chegar ao produto terminado com o mínimo de paradas 
de fabricação é chamada de sistema flexível.
A Figura 14 apresenta um exemplo básico de sistema flexível ilustrando um sistema 
com duas máquinas CNC e dois braços robôs que funcionam como alimentadores 
e armazenadores de matéria-prima e peças terminadas, respectivamente. 
Figura 14: Sistema de flexível de manufatura.
Fonte: Maziero,2010
Um sistema flexível de manufatura é um conjunto de equipamentos composto 
basicamente por diferentes tipos de máquinas-ferramenta de controle numérico e 
de robôs (destinados à carga, descarga e movimentação dos materiais em cursos 
de produção entre equipamentos que fazem a usinagem).
Normalmente, os sistemas de fabricação flexível são usados na produção em 
pequena escala (como de bens de capital) e, no limite, podem prescindir quase 
completamente da atividade humana para seu funcionamento regular. Neste 
caso, trata-se de uma automação quase total da fabricação em pequena escala 
(TAUILE, 2001 apud GOELLNER, 2005).
A título de exemplo, imagine a situação representada na Figura 14. 
Existem vários aspectos de sincronização ou restrições a se considerar, assumindo 
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as seguintes premissas. Veja duas situações ou estratégias diferentes e analise-
as:
• um CNC só pode usinar uma peça de cada vez;
• um robô só pode segurar uma peça de cada vez;
• um buffer só pode ser acessado por um robô de cada vez;
• um CNC só pode ser acessado por um robô de cada vez, seja para carga 
ou descarga;
• qualquer robô pode acessar qualquer CNCe qualquer buffer.
Situação 1: Nesta situação, há um torno e um robô:
• as peças a serem usinadas chegam ao buffer 1 e as peças já usinadas 
são retiradas do buffer 2, através de processos externos que não são 
necessários simular;
• o robô continuamente pega peças do buffer 1 e coloca no CNC para 
usinar; após a usinagem, o robô descarrega a peça do CNC e a 
coloca no buffer 2;
• cada buffer é implementado por um vetor de inteiros. O robô e o torno 
são implementados por threads separados;
• uma usinagem demora um tempo aleatório entre 1s e 5s. Uma 
operação de carga ou descarga de peça do torno ou de um buffer 
demora 1s cada.
Situação 2: nesta situação, há três CNCs e dois robôs trabalhando 
totalmente em paralelo: qualquer robô pode carregar/descarregar qualquer 
CNC. O restante é idêntico à situação anterior. 
Parada obrigatória
Avaliação de desempenho: para medir o desempenho das soluções propostas, 
sugere-se seguir o seguinte procedimento: 
• definir tempos fixos para os procedimentos de usinagem, carga e descarga;
• encerrar o programa quando N peças tiverem sido depositadas no buffer 2.
Desta forma, é possível medir o tempo necessário para processar N peças e, por 
consequência, a eficiência da solução implementada. Por exemplo, considerando 
20 peças, 1s para cada operação de carga/descarga e 5s para cada usinagem de 
peça, podem ser calculados os seguintes tempos mínimos teóricos: 
• para um robô e um CNC: 20 * (1s + 1s + 5s + 1s + 1s) = 180s;
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• para dois robôs e três CNC: 180s / 3 = 60s (considerando que os tornos 
nunca ficam parados, de forma que essa situação talvez não possa ser 
alcançada).
Assim como mostrado no exemplo (de maneira simplificada e idealizada), conhecer 
as capacidades de uma máquina CNC frente a uma máquina de operação manual 
é de grande importância para avaliar em quais situações é conveniente mudar 
de tecnologia abdicando o uso de máquinas manuais e partindo para inclusão de 
sistemas de controle numérico.
4.3 Análise de implantação e aplicabilidade de uma máquina 
CNC
A crescente globalização do mercado demanda um processo contínuo de 
inovação dos sistemas de manufatura, motivando as empresas a implementar 
novas tecnologias para manter a vantagem competitiva. De acordo com Neves 
(2005), a utilização de máquinas CNC tem um papel importante na flexibilização 
da produção, já que, quando um programa é testado e aprovado, podem ser 
produzidos um ou N produtos idênticos, tendo grande precisão e repetibilidade. 
Por outro lado, a flexibilidade das máquinas-ferramenta CNC facilita a mudança 
do projeto para próximo tipo de produto a ser fabricado, havendo trocas rápidas 
na preparação da máquina (set up) e variações nos programas, que podem ser 
carregadas facilmente.
Devido a esse cenário, muitas empresas buscam a competitividade na compra de 
maquinários modernos. No entanto, todos estes recursos tecnológicos, na maioria 
das vezes, são subutilizados, pois esbarram em uma aplicação ineficiente das 
técnicas de suporte relacionadas ao apoio e à preparação da máquina-ferramenta. 
Usar uma máquina CNC não significa substituir o operador por um computador. Um 
operário qualificado pode fabricar peças complexas, comparáveis às fabricadas 
em uma máquina CNC em máquinas convencionais. O fator que os diferencia 
é a produtividade e a repetibilidade das peças, sendo que em alguns casos a 
diferença de tempos pode ser considerada infinita, pois a complexidade das peças 
pode exigir um empenho sobre-humano do operador. 
Ao se referir a esta tecnologia desta maneira, pode-se até entender que o ganho 
do CNC sobre o convencional não é tão grande, porém isso é um equívoco, pois, 
a partir do advento do CNC, foi possível criar peças com geometrias de grande 
complexidade em tempo recorde, cuja fabricação era possível apenas nas mãos 
experientes de um exímio mestre modelador e sem possibilidade de repetibilidade. 
Podemos perceber isso nas linhas aerodinâmicas dos automóveis modernos 
com formas complexas e chamativas que são alteradas com muita rapidez. No 
início da fabricação dos automóveis em série, os modelos T de Henry Ford, por 
exemplo, eram todos iguais em formato e cor, o consumidor não tinha alternativas 
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de variedade automotiva. Hoje, a colocação de um novo modelo no mercado é 
tão constante que a variação de um modelo para um próximo é de ano em ano, 
dependendo da sua aceitação.
Um grande motivador para o uso de máquinas mais autônomas foi a diminuição 
no preço de uma máquina de CNC, isso graças ao incremento na demanda, por 
parte da indústria de manufatura.
É importante planejar muito bem quando se deseja implantar máquinas CNC 
em um parque preexistente de máquinas convencionais, ou mesmo, montar um 
parque de máquinas CNC a partir do zero. O lucro é certo, se toda estratégia for 
bem estipulada.
No entanto, tal planejamento exige estudos, como demonstrado a seguir.
4.3.1 Pesquisa do tipo de máquina que o mercado ou a própria empresa 
precisa
Empresas que fornecem exclusivamente serviço de usinagem devem estar atentas 
às necessidades de seus consumidores, tais como: complexidade geométrica, 
tolerâncias dimensionais, tamanho e tempo de fabricação do produto, assim como 
volume de produção deles mesmos. Analisando esses itens, é possível determinar 
o tipo de máquinas que se deve usar.
Por outro lado, se o setor de usinagem fizer parte da empresa, e os serviços 
de usinagem participam da concepção do produto, o estudo pode ser definido 
corretamente, pois ter-se-iam as perspectivas necessárias para a definição do tipo 
de máquina ideal.
4.3.2 Análise de custo x benefício das máquinas elegíveis
Posterior à definição do tipo de máquina que satisfaz as necessidades da 
empresa, é preciso estudar as ofertas no mercado, hierarquizar os custos versus 
os benefícios das máquinas disponíveis ou até adaptáveis às necessidades, 
abrangendo cada possibilidade.
4.3.3 Assistência apropriada à implantação desta tecnologia
Esta assessoria se torna imprescindível para a instalação da máquina e o 
suporte à produção nos primeiros meses de implantação. Conhecendo o nível de 
investimento e a aplicação dos recursos, pode-se planejar a melhor maneira de 
integrar aos sistemas fabris com o novo meio produtivo.
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A aquisição desta nova tecnologia pode ser corretamente aproveitada se combi-
nada com os sistemas de hardware e software compatíveis com a máquina, entre 
eles:
• sistema de programação CNC - CAD/CAM;
• sistema de simulação - manufatura digital;
• pós-processador;
• sistema DNC - gerenciamento e transferência de programas (rede) para a 
máquina.
A inserção destes sistemas permitirá à empresa ganhar flexibilidade de desenho 
simulação e controle de qualidade dos novos produtos.
A nova máquina deve ser inserida ao layout da fábrica, visando à correta disposição 
na obtenção de um fluxo contínuo de aproveitamento dela. Ou seja, criar condições 
ideais de trabalho, isto é, concordância na linha de produção, fácil alimentação 
e retirada de matéria-prima, disposição adequada (espaço, iluminação) para 
manutenção mecânica e eletrônica.
É muito importante a preparação dos recursos humanos, comumente realizado 
através de cursos e programas de capacitação. Já que esta tecnologia exige 
pessoal especializado no projeto, programação, operação e serviços de suporte 
(porém o item de serviços de suporte pode ser terceirizado).
Considerando uma correta análise do mercado, a implantação das máquinas CNC 
apresenta as seguintes vantagens:
• reduz tempo para entrega de peças;
• menor tempo para começar a produção;
• menor tempo de trabalho das máquinas (maiores taxas de remoção de 
material);
• diminui tempo desde desenho/redesenhoaté produção incrementar quanto 
à produtividade;
• reduz custo da mão de obra (menor número de operários);
• reduz rotinas manuais;
• melhora a segurança dos funcionários;
• melhora a qualidade do produto;
• maior versatilidade do processo;
• repetibilidade dentro dos limites próprios da máquina;
• demanda menor de controle de qualidade;
• menor estoque de peças em razão da rapidez de fabricação;
• rápido intercâmbio de informações entre os setores de planejamento e 
produção;
• troca rápida de ferramentas;
• executa processos que não podem ser realizados manualmente.
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Entre os aspectos limitantes da inserção de máquinas CNC, tem-se:
• investimento inicial elevado (70.000 a 3.500.000 de reais);
• manutenção exigente e especializada;
• não elimina completamente os erros humanos;
• necessita de operadores mais especializados;
• o incremento em potência e as maiores velocidades de usinagem tornam 
fundamentais exigências de segurança mais rigorosas para a empresa;
• não há vantagens tão evidentes para séries pequenas e muito pequenas.
Listadas as vantagens e limitações do uso de uma máquina de CNC, vamos 
aprofundar um pouco o detalhamento de alguns fatores.
4.4 Fatores qualitativos da implantação de uma máquina CNC
Existem especialistas em CNC que afirmam que a compra desse equipamento não 
deve ser baseada somente em uma demonstração de economia, comparado ao 
sistema convencional. O critério de avaliação deve ser mais completo, envolvendo 
todas as áreas em que a CNC influi. Esta análise compreende uma análise do 
ciclo de produção, considerando os efeitos do CNC nos custos de manuseio 
de material, controle de qualidade, compras, inventários, projeto e aplicação de 
ferramentas, programação de controle de produção, engenharia de produto e de 
fábrica.
Quando bem estruturado, o CNC pode, inclusive, resultar em uma reintegração 
das diversas funções, tanto humanas quanto de capital, obtendo-se assim um 
melhor rendimento e qualidade do produto.
4.4.1 Mão de obra direta e tempo de execução
Nesse fator, é considerada a vantagem sobre os sistemas convencionais quanto à 
velocidade de produção, influindo diretamente nos tempos de execução e maiores 
TRM (taxas de remoção de material).
A explicação para redução de tempo de execução está fundamentada em dois 
pontos:
• na redução direta do tempo de execução pela eliminação de tempos manuais, 
em que o operador é chamado para intervir, além da vantagem advinda do 
uso do CNC que induz quanto à utilização do melhor ciclo;
• as máquinas CNC englobam operações diminuindo os tempos mortos 
intermediários, devido a sua alta versatilidade.
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Para uma melhor ilustração desta afirmação, podem ser citados alguns dos recur-
sos de um CNC que contribuem para este decréscimo de tempo:
• alta rigidez de construção (permite parâmetros severos de usinagem quando 
usadas as ferramentas adequadas);
• velocidade e avanços contínuos permitem trabalhar nas condições ideais 
de corte;
• troca de ferramenta automática;
• mesa com indexação automática;
• mesas intercambiáveis;
• ferramentas múltiplas de alta resistência ao desgaste, mas baixa tenacidade 
(o que faz necessário o uso de máquinas com alta rigidez);
• fixação da peça de maneira hidráulica ou pneumática;
• rápida preparação da máquina para o trabalho;
• fácil limpeza e retirada de cavaco (uso de esteiras direcionadoras do cavaco).
Esses itens consistem em uma das maiores vantagens do CNC aplicado a máquinas 
operatrizes de usinagem, levando à conclusão de viabilidade deste, mesmo em 
lotes de peças com quantidades mínimas, como é o caso da modelagem de 
protótipos, próteses etc.
A preparação de uma máquina CNC pode ser feita em até 80%, enquanto a 
mesa está funcionando. Isso graças ao uso de mesas adicionais intercambiáveis, 
em que todas as ferramentas são montadas e pressetadas fora da máquina. 
Convém notar que nem todas as máquinas possuem a versatilidade de uma mesa 
intercambiável.
Mas as vantagens inerentes à preparação estão diretamente ligadas à simplicidade 
da troca de serviços na própria máquina.
Em termos comparativos com uma máquina de alta produção com ciclos 
automatizados, utilizando mecanismos de acionamento hidráulico e pneumático, 
caso fosse requerida a troca do serviço, além do ajuste final, ainda seria necessário 
mudar os batentes sólidos, limitadores de curso, ajuste de todas as válvulas para 
as condições impostas pela nova peça, troca de padrões etc.
O CNC desde que bem assistido, com troca de programas e colocação de 
ferramentas e mesas, está pronto para iniciar o trabalho. Levando isso em termos 
comparativos de tempo, pode-se afirmar que o ganho de tempo supera facilmente 
uma redução de dez vezes no tempo de usinagem de uma máquina convencional. 
Normalmente, centros de torneamento e de usinagem são equipados com as 
ferramentas consideradas “normais”, deixando posições livres nos magazines, 
para montagem de ferramentas específicas de cada projeto executado na máquina.
O uso deste múltiplo ferramental precisa de um prévio referenciamento para cada 
ferramenta, o qual será armazenado na máquina e chamado logicamente cada 
vez que haja uma troca de ferramenta. 
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135
Exemplificando
Exemplificando
Exemplificando
4.4.2 Diminuição do custo do ferramental
É válido considerar que, à medida que se procura elevar a produção com recursos 
convencionais, existe a tendência de aumentar o custo do ferramental, ou parte-se 
para o aumento da produção especializando as máquinas e ferramentas.
Considera-se como ferramental desde as ferramentas perecíveis, os suportes e 
mandris, porta-ferramentas e os dispositivos de fixação, localização e de guia.
Para ilustrar esta ideia de aumento de custo em função do aumento de produtividade 
usando máquinas convencionais, pode-se criar vários exemplos.
Exemplo 1: Produção de chapas tipo painéis.
O sistema convencional usa recursos de traçagem, furação em máquinas 
universais, tais como furadeiras e prensas. Para aumentar a produção, pode-
se lançar mão de punções múltiplos, dispositivos tipo máscara para furações ou 
estampas progressivas.
Exemplo 2: Torneamento de eixos de transmissão
Para fazer eixos, normalmente usa-se um torno paralelo. Para aumentar a 
produtividade, o torno paralelo pode ser substituído por um torno com ferramentas 
múltiplas, copiadoras ou tornos especiais com alto grau de automatismo e 
operações simultâneas.
Exemplo 3: Usinagem de carcaças
Uma carcaça de precisão pode ser fabricada usando uma simples fresadora, 
furadeira e mandriladora. Para se obter um aumento da produção, pode-se 
construir dispositivos de localização e guia para as furações, ferramentas múltiplas, 
máquinas de múltiplas estações etc.
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136
Ponto-chave
Nesses três exemplos, o acréscimo no custo do ferramental empregado nos jogos 
de ferramentas múltiplas e especiais é consideravelmente grande.
Nos três casos, à medida que se aumenta a produção, aumenta-se a especialização, 
a qualidade, o custo dos equipamentos e máquinas e diminui-se a flexibilidade 
para mudar o serviço.
Com a aplicação do CNC nos três casos citados, usando-se ferramental “normal”, 
consegue-se da mesma maneira aumentar a produção, diminuir a especialização, 
aumentar a qualidade e diminuir custos, além de facilitar a flexibilidade de mudar 
de projeto. Os dispositivos usados em um CNC normalmente são padronizados e 
de rápida fixação.
Os três fatores citados: execução, preparação e ferramental são de grande 
significado no cálculo demonstrativo de economia e justificativa para aplicação 
desta nova tecnologia, porém há muitos casos em que essesnão perfazem sequer 
a metade do potencial de vantagens econômicas.
Por este motivo, recomenda-se levar em consideração alguns outros fatores, a 
maneira de quantificar melhor as vantagens.
4.5 Fatores diversos na implantação de uma máquina CNC
4.5.1 Vantagens para o projeto do produto
Liberdade para os projetos – versatilidade e flexibilidade
Para o engenheiro de produto criar, ele deve ser livre de restrições, muitas vezes 
impostas pelos recursos produtivos dos quais a empresa dispõe. Os sistemas 
de fabricação equipados com controle numérico computadorizado literalmente 
permitiram produzir peças com características impossíveis de recriar com 
máquinas convencionais, pois não somente existe uma barreira técnica, mas 
também os custos são elevados.
Protótipos mais baratos e maior versatilidade de produção 
Graças à flexibilidade das máquinas de controle numérico, a engenharia de produto 
pode lançar mão de modificações significativas, nos produtos já fabricados para 
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melhorá-los, sem causar perdas de ferramentas, dispositivos ou demanda de 
muito tempo para se ter uma nova resposta, ou seja, o produto modificado.
Grande quantidade de peças lançadas à fabricação para a criação de um protótipo 
podem ser usinadas em um CNC, sem incorrer na compra de dispositivos e 
ferramentas especiais.
Cada vez mais, o mercado exige maior velocidade de modificação dos produtos, 
devido ao desenvolvimento tecnológico, principalmente na eletrônica. Neste 
âmbito, o uso de máquinas de controle numérico se encaixa adequadamente.
Fidelidade na especificação
Quando o mercado solicita uma peça ou produto, este vem acompanhado de 
exigências de acabamento, peso, dureza etc. Muitas vezes as próprias caracterís-
ticas do material tornam quase impossível a fabricação dele usando uma máqui-
na convencional. Atualmente quando um produto é solicitado, a fabricação dele 
considera estratégias de fabricação e parâmetros de corte ideais que deixam o 
produto terminado muito próximo daquele que foi solicitado.
Além disso, após a fabricação de uma primeira peça, que cumpre as exigências 
do produto e que é aprovada pelo comprador, podem ser reproduzidos vários lotes 
das mesmas características e com índices de tolerância e repetibilidade exigentes. 
4.5.2 Vantagens para a produção
O conhecimento na empresa 
O CNC obviamente requer mais detalhes e estudos para o seu processamento, 
porém, uma vez desenvolvida uma programação, a tecnologia pode ser 
armazenada e poderá ser usada sem maiores alterações, sempre que a empresa 
requisitar. Rotinas para desbaste e acabamento podem ser também aproveitadas 
simplesmente mudando algumas coordenadas nos programas armazenados na 
máquina CNC.
O controle da qualidade 
Uma máquina de CNC permite realizar várias operações diferentes em uma única 
montagem, reduzindo consequentemente o número de inspeções.
Além disso, graças aos movimentos da máquina serem controlados numericamente, 
basta inspecionar a qualidade da primeira peça cuidadosamente e, a partir desta, 
repetir periodicamente uma inspeção de qualidade. Este intervalo deve levar em 
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138
consideração a vida média das ferramentas usadas no processo de fabricação. 
A economia em inspeção pode também resultar em uma menor necessidade de 
inspeção detalhada. 
Redução das operações secundárias e compactação de ciclos
O uso de uma máquina de CNC permite uma usinagem em velocidades mais 
elevadas e controle da movimentação da ponta da ferramenta com uma resolução 
em escala muito reduzida. Essas características permitem que o operário planeje 
ciclos de desbaste e acabamento em um único programa. Graças a esta vantagem, 
frente às máquinas convencionais, são reduzidos e, às vezes, eliminados os 
problemas de rebarbas e acabamentos superficiais pobres. 
Operações de rebarbação, retífica e acabamento podem ser dispensadas em 
alguns dos casos, isso dependendo da qualidade exigida e das propriedades do 
material da peça. Desta maneira, seriam reduzidos os tempos de produção e os 
custos de uso de outras máquinas operatrizes.
Redução de tempo de montagem
Assumindo a fabricação de um produto composto por mais de uma peça, por 
exemplo, um automóvel, as vantagens do uso do CNC recaem no alto grau de 
repetibilidade com a especificação de tolerâncias dimensionais, o qual garante um 
correto encaixe das peças, que somado à redução no tempo de inspeção resulta 
em uma redução do tempo de montagem sem necessidade de ajustes. 
Redução de inventário da produção
Graças à confiabilidade das máquinas CNC, quanto à questão em relação à 
velocidade de montagem, set-up da máquina, compactação de ciclos, versatilidade 
na usinagem de uma ampla gama de materiais etc, a redução nos inventários é 
relevante. As chances de ocorrem erros sistemáticos devido ao grande número 
de operações manuais, com o uso de maquinaria convencional, são diminuídas 
com o uso de máquinas CNC, tanto que os estoques de matéria-prima podem 
ser mais ajustados, baseados em um menor descarte de material devido a erros 
de fabricação. A redução do inventário de material em processo e ferramental 
especial é drástico.
Redução de manuseio de material
Como explicado anteriormente, a compactação de ciclos e processos reduz o 
manuseio de material em processo e, consequentemente, diminui os erros de 
fabricação.
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Redução da quantidade de máquinas e consequentemente da área uti-
lizável
A criação de máquinas com vários graus de liberdade, controlados numericamente, 
aglomera o número de operações de uma peça em uma única máquina. Embora 
o tamanho de um CNC seja maior, quando comparado com uma máquina 
convencional, a redução do número de máquinas é ainda maior, reduzindo o 
espaço ocupado no parque de usinagem, facilitando um melhor aproveitamento 
do espaço e seccionando a fabricação por áreas específicas. 
Possibilidade de melhor enquadramento para controle através do 
computador
Como seu próprio nome diz, a programação numérica é matematicamente definida, 
ficando muito mais viável a aplicação de sistemas gerenciadores para o controle 
do uso das máquinas, ou até mesmo para administrar o controle de fabricação de 
peças, isto é, controle dos programas de cada máquina desde um ponto servidor.
O uso do CNC praticamente elimina os eventos subjetivos, os eventos influenciáveis 
pela atitude do comportamento humano, tornando, portanto, muito mais confiável. 
Depois que o programa é criado, ele irá ser executado uma e outra vez com 
poucas chances de ser efetuado um erro que pare a produção.
O programador CNC
Como já foi abordado nos itens anteriores, os programas CNC são o produto 
intelectual de um parque de usinagem. Eles, muitas vezes, são desenvolvidos 
mentalmente por um programador. A efetividade destes programas vai repercutir 
em itens, tais como estratégia de usinagem, troca de ferramentas, segurança 
do trabalhador, tempos de usinagem, controle da qualidade, alimentação e 
armazenagem da matéria-prima e produto terminado, respectivamente.
Por este motivo, um programador, bem qualificado, deve possuir uma forte formação 
em materiais e processos de fabricação, conhecimentos tais que permitirão a ele 
desenvolver estratégias de corte baseadas na resistência dos materiais, geometria 
das ferramentas, temperaturas de corte, vibrações, atmosferas lubrorefrigerantes 
e esforços de usinagem, entre outras. Além dos conhecimentos, o programador 
deve estabelecer uma estreita comunicação com o pessoal de estoque, para 
determinar o pré-preparo da matéria-prima para usinagem, ou seja, confeccionar 
as peças de tal forma que possam ser colocadas e fixadas na máquina, sem afetar 
o produto final.
Eng Produção-NOVO.indd 139Eng Produção-NOVO.inddPara cada material, existe mais de um método adequado para a fabricação de um 
produto; entre eles, destacam-se:
• fundição: moldes consumíveis (feitos de areia, gesso, cerâmica) e permanen-
tes (metal);
• conformação e moldagem: laminação, estiramento, extrusão, forjamento, es-
tampagem, cunhagem, trefilação, corte, dobramento e curvamento, repuxa-
mento, rolamento, calandragem;
• usinagem: torneamento, limagem, rasqueteamento, corte, serramento, traça-
gem, roscamento, recartilhamento, fresagem, aplainamento, madrilamento, 
furação, alargamento, brochamento, retificação, brunimento, eletroerosão, 
usinagem química, usinagem eletroquímica, feixe de elétrons e ultrassom;
• união: por forma, força ou material (serão vistos nos próximos capítulos) e 
juntas mecânicas (parafusos, rebites etc.);
• operações de acabamento: esmerilhamento, rebarbação, polimento, lapida-
ção, tratamento superficial (pintura, anticorrosão, galvanização etc.), trata-
mento térmico (normalização, têmpera, revenido etc.).
Parada obrigatória
A seleção do material e o conhecimento de suas propriedades são uma etapa 
importante para a seleção do processo adequado a ser utilizado na fabricação de 
peças.
Tradicionalmente, peças de chapas metálicas são obtidas por corte, feitos por 
punções e estampos. Atualmente, esse processo está sendo substituído por cor-
tes a lazer.
Alguns fatores importantes no produto final influenciam a escolha do processo de 
fabricação, tais como condições superficiais, precisão dimensional, forma e sua 
complexidade, taxa de produção, custos e tamanhos.
Certos processos asseguram tolerâncias bem diminutas, enquanto outros nem 
tanto, principalmente devido a vibrações e deflexões entre peça e ferramenta, 
desgaste da ferramenta ou mudanças de temperatura. O custo de manufatura 
tende a aumentar exponencialmente com a diminuição das tolerâncias, como 
acabamento superficial, fato que torna a escolha dessas tolerâncias um fator de 
projeto que não pode ser superdimensionado.
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O tamanho e o peso das peças a serem fabricadas influenciam a escolha do 
processo, mas a forma também é limitante, pois para um torneamento cilíndrico 
externo, por exemplo, a peça necessita de uma simetria cilíndrica.
Alguns processos de manufaturas citados na Tabela 2, a seguir, podem ser rela-
cionados com os materiais da Tabela 3, demonstrando a adequação destes mate-
riais aos respectivos processos.
Sintetizando
Peças complexas são economicamente inviáveis de serem obtidas por meio de 
conformação e peças com parede fina não são recomendadas para serem feitas por 
fundição.
Tabela 2: Processos de manufatura e seus atributos
PROCESSOS
ATRIBUTOS
Acabamento
Superficial
Precisão
Dimensional
Complexidade Taxa de
Produção
Lote
Econômico
Custo
Relativo
Tamanho
(Área
Projetada)
Fundição em 
areia A M M B A/M/B A/M/B A/M/B
Fundição em 
casca B A A A/M A/M A/M M/B
Fundição em 
cera perdida B A A B A/M/B A/M/B M/B 
Fundição sob 
pressão B A A A/M A A M/B
Torneamento B A M A/M/B A/M/B A/M/B A/M/B
Fresamento B A A M/B A/M/B A/M/B A/M/B
Retificação B A M B M/B A/M M/B
Eletroerosão B A A B B A M/B
Moldagem por 
injeção B A A A/M A/M A/M/B M/B
Moldagem por 
sopro M M M A/M A/M A/M/B M/B
Estampagem B A A A/M A/M A/M/B B
Forjamento M M M A/M A/M A/M A/M/B
Moldagem por 
compressão B A M A/M A/M A/M A/M/B
Laminação B M A A A A/M A/M
Extrusão B A A A/M A/M A/M M/B
Metalurgia 
do pó B A A A/M A A/M B
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7
UNIDADES mm mm peças/h peças
A > 0.0064 100 >5000 Alto
M 00016
> 0.13
10
100 Médio
E 1,3 Baixo139 25/08/2021 09:21:3025/08/2021 09:21:30
140
Veja um exemplo que ilustra corretamente a falta de comunicação entre o progra-
mador e pessoal que subministra a matéria-prima.
Há uma variedade de componentes mecânicos de precisão, tais como 
rolamentos, engrenagens e injetores de combustível, que são feitas de aço 
endurecido, e que têm de ser usinados a um alto grau de precisão. Por causa 
do desempenho rigoroso e requisitos funcionais para estes componentes, a 
qualidade da superfície em termos de topografia da superfície, microdureza, 
microestrutura e tensões residuais deve ser especificada e alcançada através 
da sequência usando um apropriado processo de fabricação. 
Na usinagem deste tipo de materiais, uma empresa, que vamos chamar 
de empresa “A”, a qual estava dotada com tornos CNC, CN e máquinas 
convencionais, ganhou a licitação para reproduzir eixos para uma empresa da 
linha automotiva, a qual chamaremos de empresa “B”.
As negociações, entre as duas empresas, determinava que a empresa “A” 
se comprometesse a produzir 1000 eixos diários de um aço endurecido, com 
dureza de 60 Rocwell C, para a linha de montagem automotiva da empresa “B”, 
e a empresa “B” se comprometia a fornecer a matéria-prima para a fabricação 
dos eixos.
Como primeira instância, os engenheiros da empresa “A” estudaram as 
propriedades do material endurecido e, baseados em manuais que mostravam 
as capacidades das máquinas CNC, concluíram que podiam cumprir com o 
serviço.
Dessa maneira, marcou-se uma reunião entre os membros das duas empresas, 
em que a única exigência da empresa “A” para cumprir com o serviço era que a 
empresa “B” entregasse a matéria-prima em tarugos de comprimento no máximo 
de 500 mm por 250 mm de diâmetro, visando evitar o pré-preparo da matéria-
prima para a usinagem nos tornos CNC, pois a dureza do material era tal que 
esse não poderia ser cortado nas máquinas convencionais.
As datas de cumprimento foram estipuladas e o contrato foi assinado. Veja, de 
maneira gráfica, a ilustração do material fornecido pela empresa “B” e o produto 
que seria maquinado pela empresa “A”.
Ponto-chave
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141
Figura 15: Materiais para serem usinados.
a) Material bruto (fornecido pela empresa B, aço beneficiado de dureza 60 Rocwell C).
b) Produto final.
Para realizar uma operação de torneamento em uma barra comprida, como neste 
caso, é necessária a usinagem de um furo de centro (furo de geometria cônica 
e escalada, alinhado com o eixo de giro da peça) para ajudar na fixação dela e 
garantir um torneamento concêntrico ao eixo de giro e paralelo aos movimentos 
dos eixos da máquina.
Com a matéria-prima em estoque, a empresa “A” chamou seu programador para 
desenvolver o programa de controle numérico rapidamente e depois de alguns 
cálculos matemáticos o programador repassou para a empresa a geometria da 
peça necessária para realizar a usinagem em máquina CNC, os tarugos de 500 
mm poderiam ser usinados sempre e quando tivessem furos de centro.
Veja a Figura 16. 
a)
b)
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Figura 16: CAD especificação de formato da matéria-prima necessário.
Quando foi solicitada, para a área de máquinas, a realização deste furo, nenhuma 
das máquinas tinha condições de fabricá-lo, devido à alta dureza do material, 
comparável com as ferramentas de aço rápido disponíveis na empresa com, 
aproximadamente, 62 Rokwell C.
A empresa não conseguiu produzir as peças no tempo estipulado, pois foi necessária 
a aquisição de ferramentas mais duras (metal duro) e um dispositivo chamado 
luneta, usado para centrar a peça entre pontas e usinar os furos de centro usando 
as novas ferramentas de metal duro.
Todo este inquérito teria sido resolvido se existisse uma maior integração entre 
as diferentes áreas da empresa. O simples fato de realizar um acordo para usinar 
os furos de centro antes de realizar uma têmpera no material teria resolvido o 
problema, pois a dureza dele antes do tratamento térmico é de apenas 38 Rocwell 
C.
Analisando o exemplo anterior, pode-se afirmar que: escrever um programa CNC 
é transformar em códigos uma usinagem que o programador realiza mentalmente, 
mas estes cálculos são baseados em uma série de restrições que devem ser 
conhecidas pela área de fabricação. Para programar uma máquina de controle 
numérico corretamente, é necessário elaborar um fluxograma hierarquizando as 
informações e operações que transformarão a matéria-prima no produto terminado.
Para um melhor entendimento da correta criação de um programa CNC, é possível 
encontrar na literatura o livro do professor Fernando A. Cassaniga, instrutor de 
treinamento da Heller e autor do livro: "Fácil programação do controle numérico".
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143
4.6 Segurança no funcionamento das máquinas CNC 
Embora seja este o último item deste capítulo, consideramo-lo o mais importante. 
O uso de máquinas de controle numérico envolve grande responsabilidade e de-
manda grande atenção nas ações preventivas na hora de idealizar e executar um 
programa de controle numérico.
Se considerarmos a mudança de uma máquina convencional que atinge uma 
rotação x e uma potência y para uma máquina de controle numérico que possui 
uma capacidade de giro entre 3 e 10x e potência de 2 a 4y, ou mais, em alguns 
casos particulares, o perigo para um operário que não considera as ações 
preventivas de execução é multiplicado na mesma proporção. 
Este item de segurança, longe de substituir a experiência consolidada dos profis-
sionais diretamente ligados a estes equipamentos, ou esgotar o tema, destina-se 
a fortalecer, reciclar ou enriquecer o patrimônio de conhecimentos técnicos rela-
cionados à operação das máquinas-ferramenta CNC. O objetivo principal é que 
todo o seu conteúdo seja lido e estudado, mas principalmente aplicado no seu dia 
a dia, de forma a favorecer a produtividade e o bom funcionamento do equipamen-
to de forma continuada. 
Como primeira instância, é de vital importância possuir os manuais de funciona-
mento, manutenção e programação da máquina CNC e estudá-los detalhadamen-
te. O operário deve fazer uso dos EPIs (Equipamentos de Proteção Individual) ou 
PPE do inglês (Personal Protective Equipment). Assumindo que as instalações da 
máquina seguem as normas de segurança, cabe ao operário da máquina o cui-
dado dela. Isso inclui limpeza dos filtros, abastecimento de óleo periodicamente, 
engraxamento das partes móveis e limpeza geral periódica da máquina, além de 
diligenciar uma manutenção preventiva periodicamente.
Observe que ainda não foi citada nenhuma tarefa a se realizar na operação da 
máquina, e sim as tarefas básicas que vão garantir o correto funcionamento da 
máquina e a segurança do operário.
A seguir, será estratificada a operação simplificada e generalizada em máquinas CNC.
4.6.1 Como operar corretamente uma máquina CNC?
Antes de ligar a máquina CNC, linhas pneumáticas e hidráulicas externas à má-
quina devem ser ligadas, pois a primeira tarefa realizada por ela, após ter sido 
energizada, será iniciar o sistema e referenciar a posição dos eixos e os magazi-
nes (armazenador automático de múltiplas ferramentas). 
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4.6.2 Modos de funcionamento da máquina
As máquinas com CNC permitem realizar operações em diferentes modos 
de funcionamento, que podem ser escolhidos de acordo com a necessidade 
do operador da máquina. Cada modo de funcionamento permite variações na 
forma de acionamento da máquina. Normalmente, o painel de controle possui um 
teclado, ou chave, que permite a seleção do modo de operação da máquina como 
ilustrado na Figura 17.
Figura 17: Modos de funcionamento de máquinas CNC. 
4.6.2.1 Modo ManualGeralmente, é o primeiro modo a ser utilizado. No modo manual, a máquina permite 
ao operador efetuar movimentos dos eixos através dos volantes, a velocidade 
do movimento depende do ganho no avanço selecionado, desse modo, não há 
necessidade de programação. Esse modo é utilizado para movimentação da 
máquina, quando ela estiver em posição inadequada para operação. 
Por exemplo, o operador pode efetuar um movimento específico para medir ou 
limpar a peça, que não esteja previsto no programa CNC. Ou simplesmente está 
referenciando uma nova peça ou ferramenta, tangenciando a aresta da ferramenta 
com os vértices ou as características da peça.
Uma forma muito comum de colisão acontece no modo manual. Máquinas modernas 
possuem guias assistidas, hidráulica ou pneumaticamente, na movimentação dos 
seus eixos, ou seja, guias mais sensíveis ao movimento dos volantes com atritos 
reduzidos. Embora essa seja uma característica positiva das máquinas CNC, 
facilita também a colisão no caso de uma incorreta manipulação do operário. 
Alguns fabricantes projetam suas máquinas com finais de carreira e outros 
sensores a fim de evitar a colisão máquina – máquina. Apesar de possuir este 
tipo de proteção, a não colisão vai depender da montagem das ferramentas e dos 
acessórios ou projetos específicos em que as partes da máquina foram alteradas. 
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4.6.2.2 Modo JOG
Movimento em JOG, diferentemente do modo manual, realiza o movimento ou 
rotação através de uma tecla específica para selecionar o eixo (x, y ou z) ou (A, B 
ou C) e uma tecla que seleciona o sentido do movimento (+/-). Algumas máquinas 
possuem uma alavanca ou joystick que realiza a mesma tarefa. 
 A colisão ocorre quando há uma distração do operador que acaba apertando o 
sentido invertido, ou não percebe que o caminho do deslocamento está obstruído, 
ou aperta junto à tecla de movimento a tecla de movimento rápido, não dando 
tempo de ver que há obstrução de percurso. Então, a colisão é ocasionada.
Ação preventiva: diversos cuidados são necessários neste momento. Ao 
movimentar um eixo, o operador deve visualizar, com muita atenção para onde 
ele se movimenta e se existe alguma obstrução que possa provocar colisão. 
Outro cuidado que se deve ter na operação em JOG é quando for apertada uma 
das teclas de seleção do sentido do eixo de deslocamento (+/-), devendo limitar 
o movimento fechando a chave de ganho do avanço para a posição zero. Com a 
tecla “+” ou “-” apertada, abre-se lentamente a chave e, cuidadosamente, observa-
se o deslocamento.
Nunca apertar logo no início de movimento em JOG, simultaneamente com a tecla 
"+" ou "–", a tecla de avanço rápido. Fazer isso apenas quando o deslocamento 
lento já tenha se iniciado, e o operador já tenha observado que o deslocamento 
está fora de risco de colisão e que pode ser feito de forma rápida. Nunca aplicar 
este recurso no movimento de aproximação "rápida" da ferramenta com peça e 
dispositivo de fixação, utilizar apenas em afastamento livre de colisão.
4.6.2.3 Modo MDI (Manual Input Mode)
Geralmente esse é o segundo modo a ser utilizado. O modo MDI nas máquinas 
CNC permite ao operário realizar pequenos programas sem alterar os dados 
armazenados na memória da máquina.
Este modo de funcionamento permite ao operador efetuar movimentos programa-
dos em uma única linha de comando, executando funções de máquina programa-
das pelo próprio operador. Neste modo, também é possível a execução de ciclos 
fixos, aumentando a versatilidade de operação. 
Este modo é bastante utilizado para verificações de posição, execução de de-
talhes específicos de peças ou pequenos lotes de peças, reduzindo o tempo de 
preparação da máquina. Normalmente o setup de ferramentas é realizado neste 
modo, já que permite a verificação do referenciamento do conjunto ferramenta-
-peça através de programas manuais.
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As Figuras 18 e 19 ilustram uma opção de referenciamento adequada para 
dois dos processos mais comuns em usinagem, na qual o risco de colisão é 
substancialmente reduzido.
Figura 18: Referenciando o torneamento.
Figura 19: Referenciando o fresamento.
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Perceba que o ponto de referência é determinado de tal maneira que, na eventual 
troca da máquina ou da peça, o ponto de referência vai garantir o mesmo percurso 
do programa CNC. Quando o ponto de referência é localizado na base da peça, 
torna-se preciso adaptar o programa às dimensões dela, dificultando a tarefa do 
operário e incrementando as chances de erro. 
4.6.2.4 Modo Edit
Como seu nome indica, o modo Edit permite ao operário editar o programa, cabe ao 
operário a responsabilidade pela total atenção nas modificações realizadas neste 
modo. É conveniente comentar o programa e prestar uma atenção preferencial 
no relacionamento das ferramentas montadas no magazine e ferramentas 
programadas no código. Este tipo de erro tem sido comprovado várias vezes 
como sendo motivo de uma colisão entre a máquina e a ferramenta.
Na edição do programa, deve-se certificar o referenciamento de cada ferramenta 
utilizada no programa. Normalmente, o cabeçalho do programa determina uns 
70% da informação pertinente, assim como o sistema de medidas, pontos de 
referência, movimentos de aproximação iniciais e características particulares do 
programa, ferramenta e peça, assim como os comentários gerais.
É de suma importância ressaltar que, uma vez modificada uma linha de código, 
ao passar para o modo automático, a máquina começará a executar o programa 
a partir da linha na qual se encontra o cursor, por esse motivo deve se apertar a 
tecla reset quando se deseja executar o programa desde o começo. 
4.6.2.5 Modo Automático
Esse sempre será o último modo a ser executado; nesta altura da movimentação 
da CNC, o operário deve estar 100% seguro de ter ajustado todos os parâmetros 
de corte e distâncias a serem percorridas. Alguns tipos de comandos permitem 
executar testes de programa, verificando a sintaxe correta das instruções. Além 
disso, recomenda-se sempre que possível a prévia simulação do programa, 
acompanhando de perto os movimentos simulados pela interface gráfica. 
No modo automático, como seu nome indica, a máquina executa as operações 
automatica e continuamente, logo após ter sido pressionado o botão de partida 
da máquina (START). O programa CNC controla a máquina somente parando 
quando apertada a parada de emergência da máquina, a parada do ciclo, o reset 
ou fechando o ganho do avanço.
Porém, podem ser programadas paradas através de instruções específicas do 
programa, por exemplo, a função M00, comando utilizado para dar uma parada no 
meio do programa, útil na verificação de limpeza ou medição da peça de trabalho. 
Para executar a linha seguinte ao comando M00, é necessário que o botão de 
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partida (START) seja pressionado. Ao final do programa, a CNC fica aguardando 
novamente que seja pressionado o botão de partida, para executar novamente o 
programa. 
Este modo de execução é utilizado para produção de grandes lotes de peças, 
quando o programa já estiver funcionando de forma adequada, maximizando a 
produtividade e evitando paradas desnecessárias. A máquina executa a usinagem 
sem a interferência do operador.
A primeira execução de um programa deve ser feita com os mesmos cuidados, 
tanto num programa "novo" quanto num "alterado".
A tecla "single block" é de grande ajuda para uma primeira revista do programa, 
pois ela permite a execução de uma linha de código de cada vez, solicitando 
a tecla START para executar a próxima linha. Se controlarmos o avanço da 
máquina, através do ganho, e houver alguma sentençaque contenha uma ação 
de deslocamento, os movimentos ficarão retidos e os valores a serem deslocados 
serão mostrados na tela de operação. Neste caso o operador poderá observar 
qual eixo vai se movimentar, quanto e para onde vai ocorrer o deslocamento. 
4.6.3 Colisões em máquinas de CNC
O risco de uma colisão é um evento muito provável quando analisados fatores, como 
a inexperiência do operário, ou a aquisição de novas tecnologias. Isso representa 
uma grande preocupação para aqueles que realizam grandes investimentos na 
troca de máquinas convencionais pelas máquinas de controle numérico.
Mas, como diminuir essa probabilidade? É possível garantir que a minha máquina 
não vai colidir? Essas são algumas das perguntas que surgem. A resposta é 
evidente, quanto mais organizado e preventivo for o processo de programação 
da máquina, menores serão as chances de uma colisão. 
Se analisarmos os tipos de movimentação realizados pelas máquinas citadas 
neste capítulo, a colisão é um choque provocado entre partes da máquina em 
movimento relativo com outras partes envolvidas na usinagem (peça, ferramenta 
e partes fixas da própria máquina) que não foram consideradas pelo programador; 
em outras palavras, uma colisão acontece quando o operador da máquina libera um 
movimento que considera estar sob controle, ou seja, considera que a sequência 
de movimentos se desenvolverá por percursos conhecidos e sem obstrução e que 
por uma razão lógica previsível realiza um movimento inesperado, provocando a 
colisão.
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Na maioria das vezes, isso acontece na pior situação, ou seja, quando há um 
deslocamento na velocidade máxima da máquina. Em máquinas CNC comuns, 
esta velocidade de avanço supera os 5000 mm/min; isso diminui a possibilidade 
de reação para conseguir uma parada de emergência por parte do operário.
A maioria dos casos de colisão acontece em uma das seguintes situações.
4.6.3.1 Teste de programa
Existem duas situações de processamento de programas que podem ser conside-
radas em teste. A primeira é quando o programa é totalmente novo e todas as sen-
tenças são de processamento em nível de teste. Nesta situação, ao ser proces-
sado, o programa é considerado situação de risco, da primeira à última sentença. 
Outro caso é quando um programa, já aprovado e testado em trabalho, em opera-
ção de produção, e, por alguma razão, por exemplo otimização, alteração de pro-
duto ou processo, ou outra qualquer, recebe uma alteração numa simples palavra 
ou até em diversas sentenças.
Neste caso, mesmo que seja apenas uma simples palavra alterada, passa a ser 
considerada uma sentença em teste. Todas as sentenças em que houve alguma 
alteração, por pequena e simples que seja, também é considerada em teste, por-
tanto situação de risco.
A colisão pode ocorrer em qualquer um dos dois casos, quando se considera que 
a programação da sentença em processamento está corretamente escrita e que o 
deslocamento está livre de colisão, mas, na realidade, há algum erro que coloca 
um movimento num percurso obstruído. Então, ocorre a colisão. 
4.6.3.2 Retomada de ciclo
Quando um programa está sendo processado, diversas funções de atuação modal 
vão sendo memorizadas. 
Por diversas razões pode haver uma interrupção do processamento do programa, 
como uma parada de energia elétrica, supervisão de ferramentas (quebra, desgas-
te, vida útil), correção do programa, ou através da tecla "reset", a qual leva o cursor 
ao início do programa habilitando novamente a execução das funções básicas.
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Se a retomada do ciclo acontecer sem critério na seleção correta da linha de 
programa que seja apropriada para uma retomada segura e a tecla START for 
acionada no modo automático, o processamento pode partir da sentença em que 
parou, desprezando os comandos anteriores que necessitariam estar atuando. 
Por exemplo, uma variação na origem de coordenadas levará à colisão no 
deslocamento, ou se a ferramenta não estiver com o comprimento compensado, 
o deslocamento de penetração não é mais referência pela ponta da ferramenta, 
e sim pelo nariz da árvore das ferramentas rotativas, ou na face da torre em 
ferramentas estáticas, levando à colisão. 
É por esses motivos que, ao interromper o ciclo, deve-se de imediato afastar 
na distância máxima possível as partes (peças, dispositivos e ferramentas). A 
retomada deve ser feita em uma sentença especialmente escolhida, em que se 
possa dar continuidade à usinagem sem nenhum prejuízo ao processo.
É conveniente utilizar a tecla single-block e fechar o ganho do avanço, executando 
a retomada do programa passo a passo. 
4.6.3.3 Substituição de ferramenta no processo
O desgaste, ou quebra de ferramenta, exige troca por uma ferramenta nova; neste 
caso, quando a ferramenta é trocada e colocada em operação, passa a ser um 
elemento de risco, pois poderá haver erro na alimentação dos dados de correção 
para sua compensação. Verifique cuidadosamente, usando o ganho do avanço ou 
referencie novamente a ferramenta, para evitar erros nas dimensões da peça de 
trabalho ou colisões.
Quando um programa está sendo processado em modo automático contínuo, 
considera-se que todas as ferramentas que estão trabalhando no processo têm 
os respectivos corretores (geometria de pre-set) ajustados adequadamente para 
a obtenção das medidas desejadas nas superfícies usinadas. 
Por exemplo, num deslocamento programado com: G0 Z5, observar se a aresta 
referência se posicionou aproximadamente a 5 mm da face zero. Se vai haver 
correção de raio da ferramenta, checar no primeiro deslocamento dela mesma, 
com os mesmos critérios de segurança descritos para o comprimento.
4.6.3.4 Outros motivos de colisão 
Estatisticamente desconsiderados, existem alguns motivos que raramente provo-
cam colisão, mas que devem ser considerados. 
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Problemas pneumáticos ou hidráulicos da máquina podem levar a colisões 
inesperadas. Por exemplo, um tipo de colisão comum é apresentado em máquinas 
com mais de dez anos de uso, em que as mangueiras do sistema pneumático 
apresentam cristalização, produzindo quedas de pressão que levam à colisão na 
troca de uma ferramenta do magazine automático.
Uma queda de pressão pneumática ou hidráulica pode ocasionar uma incorreta 
fixação da peça, tornando-se um erro de alto risco no torneamento com altas 
velocidades de rotação da peça. Raramente ocorrem situações de riscos não 
consideradas nas observações anteriores. 
Alguns motivos independem da parte operacional, referindo-se mais ao processo 
e à manutenção da máquina. Colisões por falha de sensores eletrônicos, falha 
de processamento de CLPs, software ou similar, dispositivo que soltou a peça 
na usinagem etc. podem ser evitados via manutenção preventiva com pessoal 
qualificado.
Para evitar problemas de posicionamento de peças, pode-se usar um apalpador 
de medição para localizar e fazer verificações de posicionamentos e origens.
No caso de peças carregadas automaticamente por robô ou mesmo pelo operador, 
pode-se supervisionar a exata localização e assento da peça na placa do torno ou 
dispositivo de fixação em centros de usinagem, utilizando o controle de assento 
(air check). Essa técnica consiste em supervisionar se a peça está devidamente 
encostada em uma superfície de referência do dispositivo.
Esta verificação é realizada por um circuito de ar que é soprado em diversos 
e pequenos orifícios desta superfície. A diferença da vazão/pressão nessa área 
quando a peça está encostada varia. Quando a peça não está encostada, numa 
mesma vazão em área maior de saída de ar, faz com que a pressão seja menor, 
gerando um alarme que interrompe o ciclo, evitando colisões e erros dimensionais 
de usinagem. Isso poderá supervisionaruma peça fora de posição.
A fixação da peça e ferramenta realizadas pelo operador deve ser rigorosamente 
controlada, para que esteja de acordo com a necessidade do processo. 
Advertências na máquina CNC
As instruções são sinalizadas por um triângulo de advertência e, dependendo 
do nível de perigo, as advertências são apresentadas em ordem decrescente 
de gravidade: 
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• PERIGO: significa que haverá caso de morte ou lesões graves, caso 
as medidas de segurança correspondentes não sejam cumpridas. 
• AVISO: significa que pode haver caso de morte ou lesões graves, 
caso as medidas de segurança correspondentes não sejam cumpridas. 
• CUIDADO: com triângulo de alerta, indica um perigo iminente 
que pode resultar em lesões leves, caso as medidas de segurança 
correspondentes não sejam cumpridas. 
• ! CUIDADO: sem triângulo de advertência significa que pode ocorrer 
danos materiais, caso as medidas de segurança correspondentes não 
sejam cumpridas. 
• ! ATENÇÃO: significa que pode ocorrer um evento ou um estado não 
esperado, caso a instrução correspondente não for observada. 
Ao aparecerem vários níveis de perigo, sempre será utilizada a advertência de nível 
mais alto de gravidade. Quando é apresentada uma advertência acompanhada de 
um triângulo de advertência relativo a danos pessoais, também pode vir adicionada 
de uma advertência relativa a danos materiais. 
Este capítulo foi concebido para estudantes que desejam desenvolver um 
entendimento básico do controle numérico computadorizado, associado aos 
processos de manufatura. A produção em massa, ligada à constante necessidade 
de uma maior precisão na fabricação de produtos, permitiu a implantação da 
tecnologia do controle numérico computadorizado. 
Este capítulo guia o estudante, através de definições, exemplos e ilustrações, ao 
entendimento do controle numérico computadorizado que servirá como base para 
o entendimento futuro da programação em máquinas CNC. 
O capítulo inclui uma resenha histórica do CNC e a evolução dele. As origens e a 
evolução desta tecnologia são apresentadas de maneira sucinta. O conteúdo do 
capítulo serve como guia na escolha e implantação de maquinaria CNC. Exemplos 
de análises econômicas qualitativas de uma empresa que adquire este tipo de 
máquinas-ferramenta ajudam o estudante no correto entendimento do tema.
As abordagens simples, através de situações extraídas da indústria e exemplos 
direcionados, procuram desenvolver e resolver incógnitas no estudante em relação 
ao controle numérico computadorizado.
Resumo
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153
Atividade 1
Atividade 2
Atividade 3
Atividade 4
Atividade 5
Escreva o que é um servo motor.
Descreva sucintamente o que é o Controle Numérico Computadorizado.
Escreva dois exemplos de máquinas CNC e descreva seu funcionamento.
Elabore uma situação hipotética na qual é recomendada a implantação de 
máquinas CNC e uma na qual essa estratégia não é recomendada. 
Escreva a relação dos modos de funcionamento de uma máquina CNC.
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Referências
Atividades
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Eng Produção-NOVO.indd 156Eng Produção-NOVO.indd 156 25/08/2021 09:21:3325/08/2021 09:21:33empregadas nos processos de fabricação.
Fonte: (McGeough, 1988).
No mundo da usinagem, os processos raramente competem entre si, ou seja, 
possuem sua particularidade e cada um tem seu lugar bem definido. Porém, para 
se utilizar os processos corretamente, de uma maneira otimizada do tempo e dos 
custos, devemos ter conhecimento da natureza deles.
Conhecendo-se a natureza do processo, concluímos que:
• um processo tradicional, usualmente, não compete na linha de produção com 
um processo não tradicional;
• para uma situação específica em que um processo foi dito como adequado, 
não existe um processo substituto com um rendimento igual ou superior.
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11
Atualmente, têm sido desenvolvidos outros processos, geralmente por combina-
ção com os processos não tradicionais básicos da Figura 3. Desta forma, desen-
volveram-se, por exemplo, os processos AWJM (Abrasive Water Jet Machining), 
ECG (Electrochemical Grinding), EDG (Electrodischarge Grinding), LAU (Laser 
Assisted Ultrasonic), LAG (Laser Assisted Grinding), PCHM (Photochemical Ma-
chining), entre outros.
Os principais aspectos a serem observados na seleção de um processo são: 
• materiais a serem usinados; 
• forma da peça ( ou operações mais indicadas para o processo); 
• capabilidade do processo: Taxa de Remoção do Material (TRM);
• tolerância dimensional;
• acabamento superficial e Zona Afetada pelo Calor (ZAC);
• considerações econômicas.
Após análise dos fatores citados anteriormente, cabe ao engenheiro de produção 
aplicar o conhecimento técnico e tomar a decisão de qual processo é mais 
adequado. Quando se deseja, por exemplo, um acabamento superficial muito bom, 
um dos melhores métodos é o de usinagem química, pois a remoção de material 
se dá praticamente pela remoção de átomos, porém existe o fator limitante de 
tempo, já que o processo pode ser muito lento e a montagem do equipamento 
numa linha de produção não é conveniente. 
Após a seleção do processo, é necessária a escolha dos parâmetros adequados 
para a utilização das máquinas nos respectivos processos. Às vezes, nos proces-
sos de furação, alargamento, torneamento, nos processos de usinagem conven-
cionais normalmente, acelerar a linha de produção sem adequar os parâmetros 
de usinagem pode gerar prejuízo, tais como um desgaste maior da ferramenta de 
corte, quebra das partes da máquina devido a esforços maiores, gerando paradas 
desnecessárias não programadas, fazendo a produção toda parar.
Devido a uma ampla variedade de uso das estimativas de tempo que todas as 
organizações precisam fazer, algum tipo de estimativa da duração real é necessária 
para cada tarefa envolvida nos processos de usinagem.
1.2.1.2 Ciclo e tempos de usinagem
Um ciclo de usinagem refere-se aos trabalhos manuais ou de máquinas, que 
possibilitam a execução de uma dada operação de corte. De acordo com Ferraresi 
(1977), o ciclo de usinagem de uma peça pertence a um lote Z de peças, constituído 
diretamente pelas seguintes fases:
 
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12
1) colocação e fixação da peça;
2) aproximação ou posicionamento da ferramenta para o início de corte;
3) operação de corte da ferramenta;
4) afastamento da ferramenta;
5) inspeção (se necessária) e retirada da peça usinada;
Além dessas fases, tomam parte indireta no ciclo de usinagem as seguintes 
etapas:
1) preparo da máquina-ferramenta para a execução de Z peças, que só ocorre 
no início dela;
2) remoção da ferramenta de seu suporte, para afiação ou substituição. 
3) recolocação e ajustagem da ferramenta em seu suporte.
As fases de usinagem correspondem a cada trabalho executado antes, durante e 
após cada ciclo de usinagem.
Cada uma das fases anteriores pode ser denominada como a seguir:
 tt = tempo de usinagem para uma peça (min/pç)
Apresenta-se a seguir, conforme Ferraresi (1977) e Diniz et al. (2005), a equação 
(1) utilizada para cálculo do tempo total de fabricação para um lote de Z peças:
(1)
Sendo:
Nt = número de trocas de ferramentas;
tc = tempo de corte (fase 3 ) (min/pç);
ts = tempo secundário (inclui as fases 1 e 5 ) (min/pç);
ta = tempo de aproximação e afastamento (inclui as fases 2 e 4 ) (min/pç);
tp = tempo de preparo da máquina (fase 6 ) (min);
tft = tempo de troca da ferramenta (fase 7 e 8 ) (min/pç);
Z = tamanho do lote de peças.
(2)
(3)
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13
Substituindo (2) e (3) em (1), temos:
(4)
A equação (4) pode ser simplificada para:
(5)
Sendo:
tc = o tempo de corte;
t1 = o tempo improdutivo (colocação e retirada e inspeção da peça, preparo da 
máquina);
t2 = o tempo relacionado à troca de ferramenta.
A curva de corte de máxima produção teórica se aproxima da Figura 4 a seguir.
Figura 4: Curva de corte teórica de máxima produção.
Para um torneamento cilíndrico externo de uma peça, temos:
(6)
(7)
(8)
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14
Sendo:
lf = o percurso de avanço (mm);
d = o diâmetro da peça (mm);
f = o avanço (velocidade mm/volta);
Vc = a de corte (m/min);
n = a rotação da peça (RPM);
Vf = a velocidade de avanço (m/min).
Substituindo-se (8) em (5), temos:
(9)
Substituindo a equação de Taylor (10) em (9):
(10)
(11)
É de conhecimento que não existem máximos ou inflexões na curva tt; portanto, 
para o cálculo de Vcmxp, basta igualar dtt/dVc a zero, assim temos:
(12)
A fórmula para o cálculo de Vcmxp é dada pela equação (13) abaixo.
(13)
Isolando o termo tt e substituindo (13) em (10), temos:
(14)
1.2.1.3 Custo de produção
Diversos são os custos envolvidos na produção de uma peça. Pode-se dividi-los 
em duas categorias: os decorrentes do processo propriamente dito, como custo 
das ferramentas e de ocupação das máquinas e dos operadores.
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15
Utilizaremos, nas descrições adiante, os seguintes termos:
• Kp = custo de produção por peça;
• Kus = custo da mão de obra de usinagem;
• Kuf = custo das ferramentas (depreciação, troca, afiação etc.);
• Kum = custo da máquina (manutenção, espaço ocupado, consumo, 
depreciação etc.)
E aqueles não diretamente envolvidos no processo, como custo de controle de 
qualidade, da matéria-prima, da mão de obra indireta etc. Para análise dos custos 
para obter a velocidade de corte mais econômica (velocidade de custo mínimo), 
só é necessário considerar a primeira categoria. 
De forma que:
(15)
(16)
Sendo Sh o salário (e encargos do operador por hora) e t o tempo total de 
confecção:
(17)
Sendo:
Vmi = valor inicial da máquina (R$);
M = idade da máquina em anos;
M = vida útil da máquina em anos;
J = taxa de juros por ano;
Kmc = custo de manutenção da máquina (R$/ano);
Em = área ocupada pela máquina em m2;
Ke = custo da área ocupada (R$/m2.ano);
Sm = custo total da máquina (R$/hora);
H = horas de trabalho por ano.
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16
Logo:
(18)
Para pastilhas que sejam intercambiáveis:
(19)
Sendo:
Nfp = vida média do porta-ferramentas, em quantidade de arestas de corte;
Nfp = custo de aquisição do porta-ferramenta;
Ns = número de arestas de corte da pastilha;
Kpi = custo de aquisição da pastilha.
Por peça, o custo da ferramenta pode ser calculado como sendo:
(20)
Nessa equação, Zt é o número total de peças usinadas em uma vida de uma 
ferramenta.
1.2.1.4 Vida econômica da ferramenta
Substituindo as equações (16), (18) e (20) em (15), temos:
(21)
Substituindo o termo tt na equação anterior, temos:
(22)
que pode ser reduzida a:
(23)
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17
Sendo:
C1 = independe de Vc (R$/peça);
C2 = soma das despesas com mão de obrae máquina diminui com Vc (R$/hora);
C3 = constante de custo relativo à ferramenta aumenta com Vc.
Para o torneamento cilíndrico externo, podemos fazer substituições em (22) e 
obtemos a fórmula específica para o processo.
(24)
Para T (Taylor), na equação anterior substituído, temos, então:
(25)
Figura 5: Comportamento das variáveis de tempo de 
fabricação por peça com a velocidade de corte.
De forma análoga, para encontrar Vcmxp:
(26)
(27)
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18
Substituindo (26) em Taylor:
(28)
1.2.1.5 Intervalo de máxima eficiência
Segundo Diniz et al. (2005), a escolha da velocidade de corte ideal, para um 
determinado sistema de usinagem, é de importância fundamental, pois existe 
um valor intermediário de velocidade de corte, entre a velocidade crítica e uma 
velocidade muito superior a ela, na qual se têm os menores custos de produção.
Neste ponto, a velocidade é chamada de velocidade de mínimo custo (Vco).
Por outro lado, existe também um valor intermediário de velocidade, em que há o 
menor tempo total de fabricação de uma peça.
Neste ponto, a velocidade de corte é chamada de velocidade de máxima produção 
(Vcmxp).
Um intervalo de máxima eficiência, portanto, é identificado e ele está situado entre 
o ponto de deflexão mínima da curva de custos e o ponto de deflexão máxima da 
curva de produção, como pode ser verificado na Figura 6 a seguir.
Figura 6: Curva de Custos x Produção – Intervalo de Máxima Eficiência.
Fonte: (DINIZ et al, 2005).
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19
1.2.1.6 Escolha da Vc dentro do Intervalo de Máxima Eficiência
Algumas considerações devem ser feitas para a escolha da velocidade de corte 
dentro da região do intervalo de máxima eficiência; entre elas, estão:
• Vc próxima de Vcmxp (nunca acima): usada quando há prazos de entrega 
críticos, alta produção;
• Vc próxima de Vco (nunca abaixo): períodos de baixa demanda, prazos de 
entrega “folgados”;
• uma boa forma de trabalhar no IME é usar valores de Vc próximos de Vcmxp, 
pois, como Vco (que é de difícil determinação) é sempre menor que Vcmxp, que 
é de fácil determinação, logo Vc estará dentro do IME;
• segundo Vilela (1989), o custo de trabalhar com Vcmxp, só é alto demais quando 
a ferramenta é muito cara. Em todos os outros casos, o custo por peça na 
Vcmxp não difere muito do custo na Vco, bastando, então, a determinação da 
Vcmxp.
Na equação (10) é apresentada a equação de Taylor; ela representa o tempo de 
vida de uma ferramenta para determinada velocidade de corte. Esse tipo de curva 
é fundamental para o estudo das condições econômicas de corte.
A curva fornece o tempo que uma ferramenta pode trabalhar até que se atinja o 
nível de desgaste estabelecido como critério de fim de vida.
Para se obter a curva de Tempo x Velocidade de corte, são necessários gráficos 
auxiliares que forneçam o desgaste da ferramenta em função do tempo de usinagem 
para várias velocidades de corte, como o apresentado na Figura 7.
Figura 7: Determinação da curva de vida de uma ferramenta T x Vc
Fonte: (MACHADO; SILVA, 2004).
Saiba mais
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20
Saiba mais
Fatores que influem na vida da ferramenta
PEÇA
• Composição química; 
• Tamanho do grão;
• Fusão e processo de fundição;
• Fabricação:
o Forjado;
o Fundido;
o Laminado;
o Trefilado.
• Tratamento térmico:
o Normalização;
o Têmpera;
o Outros.
• Propriedades:
o Dureza;
o Tenacidade;
o Resistência à tração;
o Encruabilidade;
o Empastamento.
• Microestrutura;
• Dimensões e formas.
FERRAMENTA
• Composição;
• Tratamento térmico;
• Dureza;
• Geometria;
• Tenacidade.
FLUIDO DE CORTE
• Propriedades lubrificantes e refrigeradoras.
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21
1.2.2 Soldagem
Comumente, a palavra soldagem é usada de modo errôneo, como um termo utili-
zado para dar ideia de união de peças. Em alguns casos, é pela soldagem que se 
utiliza apenas metal de adição fundido por cima de outros materiais com a finali-
dade de recobrimento ou apenas uma união de baixo grau de agregação, visando 
também à recuperação de peças desgastadas, tanto pelo seu tempo de utilização 
quanto pelo seu esforço. 
Aplicada em várias áreas do conhecimento, a soldagem não proporciona, ape-
nas operações de união de metais quanto a variações de seu processo inicial, 
proporciona também operações de corte, seja por energia elétrica, térmica, ou, 
simplesmente, por jato de água à alta pressão, como poderá ser visto mais adian-
te na diferenciação de processos convencionais de soldagem, processos de alta 
densidade de energia (comumente classificados como processos não convencio-
nais), processos híbridos, que envolvem a combinação de processos já existen-
tes, e processos, como difusão de estado sólido, como o caso da soldagem por 
explosão, ou, em que o material não é fundido, porém é transformado num estado 
pastoso, por meio de atrito.
Histórico
A raça humana se difere das demais formas de vida pelo fato de usar inteligência 
e ferramentas para criar objetos com a finalidade de fazer as atividades diárias 
mais fáceis e a vida mais prazerosa. Ao longo dos séculos, tanto as ferramentas 
quanto as energias usadas para mover tais ferramentas têm se desenvolvido para 
alcançar o alto grau de complexidade das ideias dos seres humanos.
As ferramentas antigas eram fabricadas de ferro, com apenas algumas tiras de 
aço soldado na parte cortante da ferramenta e endurecido por têmpera. No Orien-
te Médio, existem relatos de espadas feitas basicamente pelo mesmo processo, 
tiras alternadas de aço e ferro soldadas garantindo alta resistência e tenacidade 
à espada.
O avanço desta técnica se deve principalmente ao alto custo e à escassez do aço, 
além do reduzido tamanho de blocos de ferro obtidos por redução direta.
A soldagem por forjamento começou a ser substituída por outros processos de 
união, tais como o parafuso e o rebite, que eram mais adequados a peças feitas 
pelo processo de forjamento, que ganhava grande destaque na fabricação de 
peças.
Sir Humphery Davy conduziu experiências no período de 1801 – 1806 a respeito 
do arco elétrico. Edmund Davy descobriu o acetileno; desenvolveram-se as fontes 
produtoras de energia elétrica, após essas descobertas e mudanças de tecnologia 
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22
a soldagem deixou de ser um processo secundário de fabricação e começou a 
ganhar espaço, principalmente na união de equipamentos e estruturas.
Até a primeira grande guerra mundial, a soldagem tinha utilização na recuperação 
emergencial de equipamentos; nesse mesmo período, foi aprimorado um dos 
grandes processos de fabricação.
Algumas definições de soldagem são: 
• processo de união de metais em que haja fusão do metal base (quando 
ocorre fusão de apenas um metal, chamado de metal de adição, denomina-
se o processo de brasagem);
• segundo a American Welding Society (AWS), operação que visa obter a 
coalescência localizada produzida pelo aquecimento até uma temperatura 
adequada com ou sem a aplicação de pressão e de metal de adição.
Segundo Modenesi (2009), o custo de uma operação de soldagem será, em 
geral, calculado para: (a) preparar o orçamento de um serviço, (b) comparar 
procedimentos de soldagem entre si e com métodos alternativos de fabricação e 
(c) determinar a quantidade de consumíveis necessária para a execução de um 
serviço.
O objetivo aqui é mostrar como calcular de maneira simplificada o custo total (CT) 
de um processo qualquer de soldagem. Como parcela desse custo, temos:
• CMO = custo de mão de obra;
• CC = custo dos consumíveis;
• CE = custo de energia elétrica;
• CM = custo de manutenção;
• CD = custo de depreciação;• CMC = custo de outros materiais de consumo.
(29)
Ou seja:
Dos fatores citados anteriormente,o maior gerador de gastos é a mão de obra, 
entretanto nem todos os fatores necessitam serem levados em conta para o 
cálculo. Considerando-se os valores dos gastos fixos da empresa, somados 
aos consumíveis dos processos de soldagem, os gastos chegam à faixa de, 
aproximadamente, 93% dos gastos totais.
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23
Figura 8: Parcela do custo total.
Fonte: (MODENESI, 2009).
1.2.1 Custo de mão de obra
(30)
Overhead (ou custos fixos da empresa), encargos sociais e salários são 
contabilizados pelas empresas como sendo custos unitários. Esse custo é avaliado 
de modo setorial, mensal ou total, dependendo da política adotada por cada 
empresa, incluindo encargos sociais e dividindo-se pelo total de horas trabalhadas 
nas operações de soldagem no mês.
Assim como o custo unitário, os mesmos parâmetros são avaliados para o tempo 
de soldagem. Em ambos os casos, existe uma consideração que pode ou não 
ser considerada, como o tempo de parada do soldador para troca de eletrodos, 
retirada de escória do cordão de solda, eliminação dos respingos etc.
Mais especificamente, incluindo soldadores e o setor de montagem, apenas o 
pessoal designado para essas operações pode ser considerado para o cálculo do 
custo de mão de obra.
Para uma parcela específica a ser considerada, existem os gastos primários de 
conta de aluguel, telefone, energia, água, logísticas, vendas, que necessitam ser 
envolvidos, caso não sejam considerados nos gastos com mão de obra. 
1.2.2 Custo de consumíveis 
O custo dos consumíveis (CC) é dado pela soma dos custos do metal de adição 
(CMA), do fluxo (CF) e do gás de proteção (CG), se usados. Inicialmente, deve-se 
avaliar o custo do metal depositado (CMD), calculado pelo produto da massa de 
metal depositado pelo custo do eletrodo ou vareta.
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24
(31)
A massa do metal depositado (MMD) é calculada pelo produto da área da seção 
transversal da junta, do comprimento da solda e da densidade do material.
O tipo de chanfro utilizado influencia o cálculo da área da secção transversal.
(32)
Considerando-se o fator chamado de eficiência de deposição (φ), calcula-se o 
material perdido no processo de soldagem como forma de respingos, ou pontas 
descartadas etc. nos custos do metal de adição.
(33)
Há casos que, além do metal de adição, pode-se utilizar fluxos de soldagem, tais 
como os processos de arco submerso, MIG/MAG, TIG. 
O custo do fluxo (CF) pode ser estimado pela razão (massa de fluxo consumido)/
(massa de metal depositado), RMF, que pode ser obtida com os próprios 
fornecedores, normalmente variando entre 0,9 e 1,2.
(34)
(35)
(36)
Finalmente, o custo dos consumíveis CC é dado por:
(37)
1.2.3 Custo da energia
(38)
Sendo:
PE = preço da energia elétrica;
PES = potência elétrica de saída;
T = tempo de arco aberto;
E = eficiência elétrica do equipamento.
A potência e o rendimento dos equipamentos de soldagem são geralmente forne-
cidos por cada fabricante. 
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25
1.2.4 Custo de depreciação
(39)
Toda empresa precisa incluir em seu orçamento alguns valores que são básicos 
de quem possui um negócio independentemente de sua área de atuação.
Os equipamentos sempre depreciam seu valor com o passar do tempo, ou seja, 
sofrem desgaste ao longo de sua vida útil; por esse motivo, é necessário o cálculo 
de seu valor de depreciação. Para o valor que é adquirido após a venda do 
equipamento depreciado, dá-se o nome de valor residual.
1.2.5 Custo de manutenção
(40)
Para cada máquina existente num processo, existe o cálculo do CMM (custo médio 
de manutenção), calculado pelo gasto de cada equipamento num determinado 
período de tempo, dividido pelas horas de uso dele mesmo.
Para esse cálculo, pode-se levar em conta cada máquina, ou, então, um conjunto 
de máquinas, podendo ser calculado um custo médio de manutenção setorial.
1.2.6 Custos diversos
Para o custo total de soldagem, devem ser considerados, ainda, os gastos diver-
sos, como bicos de contato, roupas adequadas para serem usadas no processo, 
EPIs etc. 
1.3 Redução do tempo de fabricação
Os recursos produtivos são gerenciados de tal forma que não haja desperdícios e 
com a máxima simplicidade possível. Para tanto, são utilizadas técnicas capazes 
de garantir a concretização de tais reduções:
• migrar do layout funcional para o layout por fluxo;
• sincronização e redução das filas;
• balanceamento de linhas;
• redução do tempo de transporte e movimentação de materiais;
• redução do tempo de setup;
• otimização dos processos, pela redução dos tempos produtivos.
Não apenas o conhecimento da economia de gastos, ou da administração, ou da 
logística, deve ser considerado importante para redução do custo de produção. 
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26
Esse tipo de conhecimento social do processo produtivo é importante, porém 
não isoladamente. O conhecimento tecnológico sobre processamento, forma 
de concepção de projetos, características dos materiais, entre outros, também 
é importante. Os parâmetros de corte ou de solda são significativos para uma 
aceleração da linha de produção ou de redução de custos com a mesma qualidade 
desejada.
Este capítulo se destinou ao estudo das variáveis dos processos de fabricação que 
podem influenciar a linha de produção e contribuir para o aumento ou melhoria da 
qualidade, se possível ambos, demonstrando os fatores que influenciam a escolha 
dos processos. Uma vez definida a escolha dos melhores parâmetros, visa-se à 
otimização da fabricação, desde a escolha do material até a entrega do produto 
pronto.
O histórico da evolução da linha de produção na fabricação de peças contribui 
para um maior entendimento da organização do sistema fabril e processos a 
serem usados segundo objetivos definidos pela empresa.
Atividade 1
Atividade 2
Atividade 3
Atividade 4
Escreva quatro fatores decorrentes do aumento da produção que beneficiam as 
empresas e/ou órgãos e pessoas ligadas a ela (funcionários, comunidade etc.).
Escreva as fases que contribuem diretamente para a fabricação de uma peça 
pertencente a um determinado lote.
Com relação à questão anterior, escreva quais são os fatores que contribuem 
indiretamente.
No estudo da área de concentração da soldagem, geralmente associamos 
“soldagem” à união de chapas. Cite outra aplicação para a soldagem que não seja 
a união de metais e dê exemplos de como é feita a outra aplicação.
Resumo
Atividades
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27
Escreva o principal fator que diferencia os processos de soldagem e de usinagem 
convencional do não convencional.
Atividade 5
DINIZ, A. E. ; Da SILVA, M. B.; MOMBRU, R.; SCHROETER, R. B. Fluidos 
de corte em usinagem. In: Coleção Fábrica do Milênio. (Org.). Tecnologias 
avançadas de manufatura. São Paulo / SP: Novos Talentos, 2005, v. 1.
DINIZ, A. E; MARCONDES, F. C; COPPINI, N. L. Tecnologia da 
usinagem dos metais. 6. ed. São Paulo: Editora Artliber, 2008.
FERRARESI, D. Fundamentos da usinagem dos metais. 
São Paulo: Editora Edgard Blücher, 1977.
McGEOUGH, J. A. Advanced Methods of Machining. Chapman and Hall, 1988.
MARQUES, P.V; MODENESI, P. J; BRACARENSE, A. Q; Soldagem 
fundamentos e tecnologia. 3. ed. Belo Horizonte: Editora da UFMG, 2009.
ROZENFELD, H.; FORCELLINI, F. A.; AMARAL, D. C.; TOLEDO, J. C.; SILVA, 
S. L.; ALLIPRANDINI, D. H.; SCALICE, R. K.; Gestão de desenvolvimento de 
produtos. Uma referência para a melhoria do processo. São Paulo: Saraiva, 2006.
Referências
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USINAGEM 
CONVENCIONAL
Um processo de fabricação é composto por um conjunto de operações que ga-
rantem que a matéria-prima seja convertida no produto acabado, sendo assim, o 
componente básico do processo de fabricação é a operação (ÁLVARES, 2002).
Uma operação fica caracterizada quando é definido o equipamento e a peça 
em que é realizada e é constituída por um conjunto de operações elemen-
tares. Por sua vez, uma operação elementar fica caracterizada quando não 
há mudança da ferramenta, da superfície usinada e das condições de corte 
utilizadas, sendo composta por um conjunto de passes. Um passe é caracte-
rizado por um movimento único da ferramenta na direção do avanço ao longo 
da superfície usinada (ÁLVARES, 2002).
Na escolha do processo que melhor se aplica a determinado trabalho que 
deve ser feito, uma vez que determinados itens podem ser fabricados por 
mais de um processo de fabricação, deve-se levar em conta as informações 
das possibilidades e limitações de cada um desses processos. 
Deve-se analisar os parâmetros de corte, a sequência de usinagem da peça 
até seu estado final, a geometria da peça (saliências, reentrâncias, contornos, 
áreas planas, côncavas e convexas), as especificações de projeto, por 
exemplo, grau de acabamento e tolerâncias, além dos custos.
Segundo Kalpakjian (1984), na seleção do processo de fabricação mais 
adequado, deve-se levar em conta uma lista básica de fatores, que são:
• tipo de material a ser utilizado e suas propriedades;
• propriedades finais que se deseja ter após o trabalho;
• tolerâncias e acabamentos superficiais exigidos;
• tamanho, geometria e complexidade do componente;
• custo do ferramental utilizado na execução do trabalho;
• sucata resultante do trabalho;
2
Janaína Aparecida Pereira
Introdução
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30
• número de itens requeridos;
• taxa de produção requerida.
Deste modo, um processo para ser considerado o mais indicado para determinada 
peça a ser fabricada é aquele que atende às suas especificações de projeto, que 
consegue produzi-la em tempo razoável atendendo aos custos estimados.
As peças, depois de passarem pelos processos primários de fabricação (fundição, 
forjamento etc.), muitas vezes, apresentam superfícies grosseiras e não uniformes 
necessitando, com isso, passar por outros processos específicos que tornem seu 
aspecto mais bem acabado para satisfazer determinada aplicação. 
Pode-se listar como principais processos convencionais de usinagem o 
torneamento, o fresamento, a furação, o aplainamento e a retificação.
Dividem-se os processos de fabricação em dois grandes grupos:
1. Processos de fabricação com remoção de cavaco
Abrangem operações que, ao conferir forma, dimensões e tolerâncias 
preestabelecidas à determinada peça, o fazem retirando material 
na forma de cavaco. Essa é uma definição clássica do processo de 
usinagem.
Segundo Ferraresi (1977), definem-se operações de usinagem aquelas 
que conferem à peça forma, dimensões ou acabamento, ou ainda uma 
combinação qualquer desses três itens produz cavaco.
Para atingirem seu objetivo de conferir formas, tolerâncias e acabamen-
tos às peças, esses processos retiram porções de material na forma de 
cavaco. Cavaco, portanto, é a porção de material retirado pela ferra-
menta de corte.
2. Processos de fabricação sem remoção de cavaco
Abrangem os processos de fundição, soldagem, conformação, entre 
outros. Ou seja, são processos que atingem seu objetivo de dar forma 
e dimensões às peças ou aos componentes, sem retirada de material.
Os processos de fabricação com remoção de cavacos (processos de usinagem) 
subdividem-se em dois grupos, que são: 
1. Processos convencionais de usinagem
São processos que retiram material da peça utilizando-se de energia 
mecânica (atrito, deformação, ruptura). Nestes processos, a retirada de 
material ocorre com o efetivo contato da ferramenta de corte com a su-
perfície usinada.
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31
Este capítulo tem como objetivo principal definir os conceitos relacionados aos 
principais processos de usinagem convencional, e listar seus principais parâmetros 
e características de cada um deles. Ao final do capítulo, espera-se que o aluno 
saiba distinguir as principais características de cada processo, assim como sua 
utilização.
Objetivos
Esquema
Na usinagem por processos convencionais diz-se que a regra número 
um do processo deve ser respeitada para que ocorra o corte: a dureza 
do material da ferramenta deve ser maior que a dureza do material da 
peça.
2. Processos não convencionais de usinagem
Nesses processos, o material é retirado da peça utilizando energias 
diferentes da energia mecânica. A energia que retira material da peça em 
forma de cavaco pode ser térmica, elétrica, ondas sonoras ou energia 
química (reações químicas). 
Nos processos de usinagem não convencionais, as ferramentas de corte 
não precisam, necessariamente, estar em contato com a superfície do 
material para retirá-lo na forma de cavaco.
1.1 Conceitos gerais
1.2 Cavaco
1.3 Movimentos nas operações de usinagem
1.4 Ferramentas de corte
1.5 Parâmetros de usinagem
1.6 Fluidos de corte
1.7 Qualidade da peça usinada
1.8 Processos convencionais
1.8.1 Torneamento
1.8.2 Fresamento
1.8.3 Furação
1.8.4 Aplainamento
1.8.5 Retificação
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2.1 Conceitos gerais
Para uma boa compreensão dos aspectos mais importantes de cada processo 
de usinagem convencional, faz-se necessária a conceituação dos termos mais 
usuais utilizados para descrever os processos ou mecanismos que os compõem.
2.2 Cavaco
Cavaco, como visto anteriormente, é o termo utilizado para designar porções de 
material removidos da peça durante um processo de usinagem, pela ação de uma 
ferramenta de corte.
Os cavacos são caracterizados por apresentarem formato irregular. Podem ser 
classificados, quanto ao seu tipo, como sendo contínuos, parcialmente contínuos, 
descontínuos ou fragmentados. 
Com relação à sua forma, os cavacos são classificados em fita, helicoidais, 
espirais ou lascas (pedaços).
A Figura 1 mostra a classificação mais detalhada dos cavacos, segundo a norma 
ISO 3685.
Figura 1: Classificação dos cavacos 
Fonte: ISO 3685, 1977
Cavacos longos e contínuos oferecem perigo ao operador, podem prejudicar o 
acabamento da peça, prejudicar a lubrificação e refrigeração do sistema além de 
causarem o aumento da força de corte e o aumento da temperatura, desgastando 
mais rapidamente a ferramenta. Além disso, são difíceis de armazenar e manusear.
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As diferentes geometrias que os cavacos podem assumir dependem, entre outros 
fatores, das condições de corte, do material que está sendo usinado ou se a fer-
ramenta possui ou não quebra cavacos.
2.3 Movimentos nas operações de usinagem
No processo de retirada de material na forma de cavaco, estão envolvidos dois 
tipos de movimentos. São movimentos que atuam diretamente na remoção de 
material na forma de cavaco e movimentos que não tomam parte diretamente na 
formação do cavaco. 
Os movimentos ativos são os responsáveis diretamente pela retirada de material 
na forma de cavaco. O movimento de corte, o movimento de avanço e o movimento 
efetivo de corte são os movimentos ativos no torneamento, por exemplo.
Os movimentos passivos são os que não causam diretamente a remoção 
de material da peça. São os movimentos de aproximação e afastamento da 
ferramenta, movimentos de ajuste e movimentos de correção.
Em uma operação de desbaste, que pressupõe retirada de camadas mais espessas 
de material, é comum não ser possível a retiradadessa quantidade em apenas 
um passe, sendo necessário dividir esta retirada de material em tantos passes 
quantos forem necessários. O passe, portanto, pode ser considerado como sendo 
o movimento único da ferramenta, deslocando-se horizontalmente à peça sem 
alterar sua fixação, velocidade de corte ou avanço. 
Conceitua-se desbaste a operação de usinagem que visa conferir forma e 
dimensões próximas às finais desejadas para a peça em trabalho. Por outro lado, 
acabamento é a operação de usinagem que visa obter dimensões finais com 
acabamentos especificados para a peça que passou pela usinagem de desbaste.
2.4 Ferramentas de corte
Durante o processo de corte, à medida que se vai retirando material da peça, as 
ferramentas de corte podem sofrer diversas avarias. Entre as principais avarias 
que uma ferramenta pode sofrer, está o desgaste das suas arestas cortantes. 
Quando isso ocorre, diz-se que a ferramenta chegou ao seu fim de vida e deve 
ser substituída ou reafiada. 
O tempo que a ferramenta atua retirando material da peça sem perder suas 
características de corte é chamado de vida da ferramenta. Sendo assim, o fim 
de vida de uma ferramenta será definido pelo grau do desgaste que ocorrer nela 
tendo como parâmetro diversos fatores, que podem ser: possibilidade de quebra 
da ferramenta, excesso de vibração durante o corte, aumento excessivo da 
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temperatura de corte, acabamento superficial ou tolerâncias fora dos estipulados 
em projeto, aumento da potência requerida para o corte, entre outros. 
Condições de corte abusivas, ou seja, as que são escolhidas muito acima das 
determinadas pelo fabricante da ferramenta, podem acelerar o desgaste e muitas 
vezes levar a ferramenta à quebra (MACHADO et al, 2009). 
Em uma produção em série, é importante saber quais condições de corte serão as 
mais apropriadas para que um lote seja fabricado mantendo as especificações e 
gerando um custo de fabricação mínimo.
Assim, a escolha das condições de corte (velocidade de corte, avanço, profundidade 
de corte, fluido de corte etc.) deve ser feita levando-se em conta os vários fatores 
que influenciam o tempo total de fabricação da peça e o custo total da operação 
(custo da usinagem por peça, custo de tempos inativos da ferramenta e custo da 
própria ferramenta). 
Ferraresi (1977) cita em sua obra que, em 1898, surgiu uma importante contribuição 
no setor de materiais para ferramentas quando Fred W. Taylor juntamente com 
White, entre outros, após inúmeras experiências conduzidas nas oficinas da 
Benthlehem Steel Corporation, chegaram ao desenvolvimento de um tipo de aço 
recomendável para ferramentas de corte contendo 1,85% de carbono (C), 3,80% 
de cromo (Cr) e 8% de tungstênio (W). Mais tarde, em 1903, desenvolveu-se um 
aço contendo 0,7% de carbono e pelo menos 14% de tungstênio, sendo esse aço 
o precursor do atual aço rápido. 
Ferraresi (1977) salienta que as inúmeras pesquisas quanto a materiais de 
ferramentas são conduzidas na busca de desenvolver materiais que permitam 
condições de usinagem cada vez mais severas (maiores velocidades de corte, 
principalmente) visando aumentar o rendimento de fabricação.
Ao mesmo tempo em que se aperfeiçoavam os aços para emprego em ferramentas, 
outros materiais eram desenvolvidos com o mesmo objetivo, ou seja, permitirem 
condições de usinagem cada vez mais severas. Com isso, começaram a surgir as 
primeiras descobertas do material chamado metal duro, que consiste de um pó 
metalúrgico contendo partículas duras, resistentes ao desgaste, ou carbonetos 
ligados uns aos outros por um ligante metálico. Variam consideravelmente no que 
diz respeito às propriedades, sendo uns mais duros que os outros e alguns muito 
mais tenazes (SANDVIK COROMANT).
As ferramentas de usinagem são constituídas de arestas cortantes destinadas à 
remoção do cavaco. Dividem-se em ferramentas monocortantes (possuem apenas 
uma aresta ou superfície de corte) e em ferramentas multicortantes (possuem 
mais de uma aresta cortante).
Costa e Santos (2006) fazem algumas considerações a respeito das ferramentas 
de corte quanto ao seus princípios construtivos e materiais:
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• a ferramenta deve ser mais dura nas temperaturas de trabalho que o metal 
que ela estiver usinando (“dureza a quente”);
• a ferramenta deve ser dura, mas não a ponto de se tornar quebradiça e de 
perder resistência mecânica (tenacidade);
• o material da ferramenta deve ser resistente ao encruamento (endurecimento 
do metal após ter sofrido deformação plástica resultante do processo de 
conformação mecânica);
• o material da ferramenta deve ser resistente à microssoldagem (adesão de 
pequenas partículas de material usinado à aresta cortante da ferramenta).
Atualmente, existe uma infinidade de materiais para ferramentas de corte, sendo 
possível definir um material de ferramenta de acordo com a aplicação a que ela 
se destina. A Figura 2 exemplifica a variedade de materiais para ferramentas 
disponíveis.
Figura 2: Classificação dos materiais para ferramentas
Fonte: Stoeterau, Schroeter e Weingaertner, 2004
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2.5 Parâmetros de usinagem
Algumas considerações sobre velocidade de corte, profundidade de corte e 
avanço devem ser entendidas, para que se possa fazer uma boa escolha dos 
valores desses parâmetros e otimizar os custos de fabricação.
A velocidade, o avanço e a profundidade de corte são parâmetros que afetam a 
taxa de material removido e a vida da ferramenta. Um aumento desses parâmetros 
aumenta a taxa de remoção de material, mas diminui a vida da ferramenta. 
Esses parâmetros afetam igualmente a taxa de remoção, mas têm efeitos 
isolados diferentes sobre a vida da ferramenta (STOETERAU, SCHROETER e 
WEINGAERTNER, 2004).
Segundo Stoeterau, Schroeter e Weingaertner (2004), a profundidade de corte 
(ap) é o parâmetro que menos afeta a vida da ferramenta. Exerce pequeno efeito 
sobre a vida da ferramenta, para profundidades de corte 10 vezes menores que 
o avanço, por exemplo, um aumento de 50% no valor da profundidade de corte 
causará uma redução de apenas 15% na vida da ferramenta.
Stoeterau, Schroeter e Weingaertner (2004) afirmam, ainda, que aumentar os 
valores de ap é o melhor método para aumentar a taxa de remoção de material, 
porém este aumento deve ter como limitantes:
• potência disponível na máquina;
• rigidez do sistema máquina-peça-ferramenta;
• capacidade da ferramenta;
• acabamento superficial e precisão requerida;
• forma da peça.
Quanto ao avanço (f), os autores prelecionam que esse parâmetro tem grande 
efeito sobre a vida da ferramenta, exemplificando que para um aumento de 50% 
na taxa de avanço há uma redução de 60% na vida da ferramenta. 
O avanço tem o maior impacto sobre qualidade superficial, sendo que um aumento 
no raio de ponta da ferramenta ou redução no valor de avanço melhora a qualidade 
superficial.
Da mesma forma que enumeram limitações para a profundidade de corte, os 
autores o fazem para o avanço. No caso desse parâmetro, os incrementos nos 
valores de avanço são limitados pela máquina-ferramenta, peça, requisitos de 
qualidade superficial e setup para suportar as forças de corte.
Tratando-se da velocidade de corte (Vc), Stoeterau, Schroeter e Weingaertner 
(2004) apontam que é o parâmetro que exerce maior efeito sobre a vida da fer-
ramenta. Efeito maior que o avanço e a profundidade de corte, sendo de crítica 
seleção. 
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Os autores afirmam que, no geral, um aumento em 50% no valor da velocidade 
de corte resulta em uma redução de 90% na vida da ferramenta. Além disso, 
um alto valor de velocidade de corte pode gerar problemas de vibração, vidade 
componentes da máquina, produção e segurança.
Além de Stoeterau, Schroeter e Weingaertner (2004), que afirmam que criteriosas 
considerações devem ser feitas a respeito de aumentos na produção e custos/
peça, Machado et al (2009) também fazem apontamentos na direção de seleção 
adequada desses parâmetros a fim de gerar mínimos custos na fabricação.
Machado et al (2009) afirmam que um aumento no valor da velocidade de corte 
e avanço vão resultar em maior produção, isto é, redução no número de horas 
trabalhadas por peça, o que implica um custo de fabricação menor. Porém, maiores 
velocidades de corte e avanços irão aumentar o número de ferramentas utilizadas 
por peça, uma vez que o desgaste das ferramentas será acelerado elevando-se 
os valores destes parâmetros.
Na fabricação de um determinado lote de peças, Machado et al (2009) salientam 
que a escolha das condições de usinagem deve ser feita levando-se em conta 
diversos fatores relacionados com o tempo total e o custo total envolvidos no 
processo. 
O tempo total de fabricação da peça, em geral, é composto por dois fatores: 
tempo de operação e tempo improdutivo. O custo total de fabricação é composto 
por custo de usinagem por peça, custo do tempo improdutivo por peça e custo 
de ferramenta por peça. O tempo improdutivo e o custo do tempo improdutivo 
envolvem várias etapas de fabricação e dependem de cada caso.
2.6 Fluidos de corte
A função dos fluidos de corte é introduzir uma melhoria no processo de usinagem, 
seja ela de caráter funcional ou econômico. A melhoria funcional é constatada pelo 
melhor desempenho no mecanismo de formação do cavaco, pela facilidade de 
expulsão do cavaco produzido, pela maior possibilidade de se obter as dimensões 
desejadas na peça etc. A econômica é constatada pelo menor consumo de energia 
durante o processo, menor desgaste da ferramenta etc. (FERRARESI, 1977).
Os fluidos de corte podem ser dos seguintes tipos: 
• soluções (fluidos sintéticos);
• emulsões (óleos solúveis e fluidos semissintéticos);
• óleos (fluidos integrais);
• gases;
• sólidos.
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Como visto, a natureza dos fluidos de corte pode ser sólida, líquida ou gasosa. 
Como exemplos de fluidos líquidos, têm-se as soluções e emulsões. Como fluidos 
sólidos, pode-se citar o bissulfeto de molibdênio, sulfeto de zinco e a grafita. Os 
fluidos gasosos podem ser ar comprimido, argônio, hélio, nitrogênio e dióxido de 
carbono.
Entre os principais motivos que fazem com que a utilização dos fluidos de corte 
seja necessária em um processo de usinagem, estão (MACHADO et al, 2009):
• aumento da vida da ferramenta;
• redução dos valores das forças requeridas no corte;
• melhora no acabamento superficial da peça;
• auxílio na remoção do cavaco gerado da zona de corte.
A ação dos fluidos de corte pode ser dividida em dois efeitos principais:
1. Refrigeração
Quando se usina um material utilizando-se altos valores de velocidades 
de corte, a temperatura gerada no processo geralmente é alta e pode 
comprometer a integridade da peça e acelerar o desgaste da ferramenta 
de corte. Nessas situações, a função refrigerante do fluido de corte é 
fundamental e mais importante que sua função refrigerante, pois atua 
para diminuir a temperatura na região de corte retirando calor.
2. Lubrificação
Em baixas velocidades de corte, as temperaturas geralmente não são 
elevadas. Com isso, a ação refrigerante do fluido de corte fica em 
segundo plano, situação na qual a função lubrificante do fluido de corte 
se faz mais necessária no sentido de reduzir o atrito na interface cavaco-
ferramenta e ajudar a diminuir as forças requeridas para a usinagem.
Além de aturarem com características refrigerantes e/ou lubrificantes, os fluidos 
de corte também exercem importante função ao ajudarem a retirar o cavaco da 
região de corte e, muitas vezes, auxiliando na quebra desses cavacos contribuindo 
para que eles adquiram tamanhos menores.
A Figura 3 resume de maneira esquemática as principais funções dos fluidos de 
corte.
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Figura 3: Função dos fluidos de corte
Fonte: Stoeterau, Schroeter e Weingaertner, 2004
2.7 Qualidade da peça usinada
A condição de uma peça usinada depende de inúmeros fatores que envolvem, 
entre outros fatores, deformações plásticas, ruptura, recuperação elástica, geração 
de calor, vibração, tensões residuais (MACHADO et al, 2009).
A qualidade de uma peça usinada pode ser expressa sob a forma de parâmetros 
geométricos (dimensão, forma, acabamento superficial etc.), parâmetros físicos 
(condutividades elétrica, térmica e magnética etc.), parâmetros químicos (resis-
tência à corrosão etc.) e parâmetros mecânicos (dureza, resistência à fadiga etc.) 
(FERREIRA; GRIMA, 2006).
Estes parâmetros da peça são determinados pelo projetista, de acordo com as 
condições nas quais o produto irá funcionar. O grau de coincidência dos parâmetros 
reais obtidos depois que uma peça é fabricada, com os parâmetros definidos no 
projeto da peça, representa a qualidade da peça (FERREIRA; GRIMA, 2006).
A precisão de usinagem é expressa quantitativamente pela magnitude dos erros de 
usinagem. Um erro de usinagem é definido como a diferença entre os parâmetros 
;
;
.
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de uma peça usinada e aqueles de uma peça perfeita (absolutamente precisa) es-
pecificada no desenho. O erro de usinagem varia de peça para peça, mesmo num 
mesmo lote. Uma peça pode ser considerada aceitável, desde que a magnitude 
do erro de usinagem não exceda os limites de tolerância (FERREIRA; GRIMA, 
2006).
A precisão de usinagem é associada a uma certa quantidade de parâmetros macro 
geométricos e pode ser classificada como se segue (FERREIRA; GRIMA, 2006):
• Precisão de usinagem de superfícies da peça:
- precisão de dimensões de superfícies (precisão dos diâmetros de su-
perfícies cilíndricas e esféricas, ângulos de cones);
- precisão de formas de superfícies (planicidade, circularidade, cilindri-
cidade).
• Precisão de usinagem de posições relativas entre superfícies:
- precisão das dimensões entre superfícies (distância entre dois planos 
paralelos ou entre os centros de dois furos);
- precisão de relações posicionais entre superfícies (paralelismo e 
perpendicularismo entre dois planos ou dois eixos).
A Figura 4 traz, de maneira esquemática, os fatores que influenciam a qualidade 
de uma peça usinada.
Figura 4: Relações que envolvem a qualidade de uma peça usinada
Fonte: Stoeterau, Schroeter e Weingaertner, 2004
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2.8 Processos convencionais
2.8.1 Torneamento
O torneamento é um processo de fabricação que produz superfícies de revolução 
por meio de ferramentas monocortantes. A peça gira em torno do eixo principal 
de rotação da máquina (torno) enquanto a ferramenta se desloca paralelamente 
à peça.
Na operação de torneamento, a matéria-prima (blank ou tarugo) é, a princípio, de 
forma cilíndrica, sendo que, depois de trabalhada, ela tomará a forma cônica ou 
cilíndrica. 
O torneamento pode ser dividido em dois tipos:
1. Torneamento curvilíneo 
O torneamento curvilíneo é um processo em que a ferramenta se desloca 
segundo uma trajetória curvilínea.
2. Torneamento retilíneo
No torneamento retilíneo, a ferramenta se desloca segundo uma trajetória 
retilínea. Esse tipo de torneamento se subdivide em quatro tipos, que 
são o torneamento cilíndrico, torneamento cônico, torneamento radial e 
o perfilamento.
O torneamento cilíndrico é aquele em que a ferramenta se desloca segundo uma 
trajetória paralela ao eixo principal de rotação da máquina.
No torneamento cônico, a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, 
inclinada em relação ao eixo principal de rotação