Processo de Usinagem: Máquinas e Ferramentas

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DESCRIÇÃO
As máquinas-ferramentas e seus empregos nos principais processos de fabricação mecânica por usinagem, o estudo dos parâmetros de corte, os materiais e as ferramentas de corte,
e o estudo de forças e potências na usinagem.
PROPÓSITO
Compreender a importância do processo de fabricação por usinagem, através do estudo das operações que possibilitam a transformação de matéria-prima, bruta ou semiacabada,
em componentes mecânicos empregados nos mais diversos segmentos da indústria.
PREPARAÇÃO
Antes de iniciar o conteúdo deste tema, tenha em mãos uma calculadora científica.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Identificar as principais máquinas-ferramentas, seus componentes e suas aplicações
MÓDULO 2
Reconhecer o comportamento das operações de usinagem a partir dos parâmetros de corte
MÓDULO 3
Identificar os ângulos formadores da geometria da ferramenta de corte e os principais materiais empregados
MÓDULO 4
Calcular a força e a potência de usinagem no torneamento
INTRODUÇÃO
Neste tema, vamos aprender os fundamentos do processo de fabricação mecânica por usinagem. Identificaremos as principais máquinas-ferramentas onde a usinagem é realizada,
bem como a geometria das ferramentas utilizadas e os materiais empregados nas ferramentas.
Também vamos conhecer e calcular os principais parâmetros de usinagem que são ajustados direta ou indiretamente nas máquinas-ferramentas e, por fim, aprenderemos a calcular a
força e potência de usinagem na operação torneamento.
VÍDEO INTRODUTÓRIO
Introdução ao processo de usinagem e sua importância
MÓDULO 1
 Identificar as principais máquinas-ferramentas, seus componentes e suas aplicações
MÁQUINAS-FERRAMENTAS
Identificação das máquinas-ferramentas
O processo de fabricação por usinagem consiste em conferir à matéria-prima forma, dimensões e acabamento, ou uma combinação dessas, para produzir uma peça ou um
componente.
A PRINCIPAL CARACTERÍSTICA DA USINAGEM É A FABRICAÇÃO DE PEÇAS POR REMOÇÃO DE MATERIAL SOB A
FORMA DE CAVACO.
O cavaco caracteriza-se por possuir forma irregular, sendo retirado da matéria-prima, bruta ou semiacabada, por ferramenta de corte especialmente projetada para tal finalidade.
Fonte: Shutterstock.com
 Cavaco: material removido da peça
 VOCÊ SABIA
Dentre todos os processos de fabricação existentes, o processo de fabricação por usinagem é o que permite obtenção do melhor acabamento superficial da peça e,
consequentemente, a menor tolerância dimensional do produto acabado.
As máquinas-ferramentas são os equipamentos onde o processo de fabricação por usinagem ocorre a partir do contato da matéria-prima com a ferramenta, de acordo com
parâmetros de corte adequados para a operação que se deseja.
As principais máquinas-ferramentas utilizadas no processo de fabricação por usinagem são:
1 Torno mecânico
2 Fresadora
3 Furadeira
4 Plaina limadora
5 Retificadora
6 Brochadeira
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
TORNO MECÂNICO
DEFINIÇÃO
Máquina-ferramenta destinada à usinagem de sólidos de revolução. Em geral, os tornos mecânicos são utilizados para a usinagem de componentes mecânicos cuja seção reta é
circular.
Fonte: Shutterstock.com
 Operação de Torneamento Longitudinal no Torno mecânico
PARTES COMPONENTES
As principais partes componentes do torno mecânico universal são:
Fonte: Shutterstock.com
 Torno mecânico universal
CLASSIFICAÇÃO E CARACTERÍSTICAS DE EMPREGO DOS TORNOS MECÂNICOS
Para atender aos mais diversos perfis e dimensões de componentes mecânicos a fabricar, a indústria metalmecânica dispõe de uma variedade de tornos, cujas concepções diferem
entre si pelas dimensões, características técnicas, formas construtivas, aplicações, entre outras.
NA SELEÇÃO ADEQUADA DO TIPO DE TORNO DEVE-SE CONSIDERAR:
As dimensões e geometria das peças a serem produzidas.
A quantidade de peças a produzir.
O grau de precisão exigido.
A potência instalada no motor principal do Torno Mecânico.
Quanto à classificação, os principais tipos são: Torno Horizontal (universal), Torno Vertical, Torno Revólver, Torno Automático e Torno CNC.
Fonte: Shutterstock.com
TORNO HORIZONTAL
Também conhecido como Torno Universal, é o mais comum entre os tipos de tornos, podendo realizar usinagem de superfícies externas e internas. Por apresentar poucas opções de
fixação para troca rápida de ferramentas, não oferece boas condições para uso na fabricação em série. Pode ser empregado para a usinagem de peças com pequenas, médias e
grandes dimensões, possibilitando boa precisão dimensional e bom acabamento superficial. Requer operador (mão de obra) qualificado no controle dos movimentos necessários à
remoção contínua de material da peça (cavaco).
Fonte: sivasakthi p/Shutterstock.com
TORNO VERTICAL
Torno indicado para a usinagem de peças com grande peso e de difícil manuseio e deslocamento (mecânica pesada). Se caracteriza por ter a placa de fixação da peça na vertical,
com ferramenta fixada em um carro que se desloca na horizontal através de um braço. Requer operador (mão de obra) qualificado no controle dos movimentos necessários à
remoção contínua de material da peça (cavaco).
Fonte: M&S Materiais Industriais
TORNO REVÓLVER
O Torno Revólver tem como característica a fabricação seriada de peças. Sua peculiaridade é o cabeçote múltiplo móvel que permite a fixação de várias ferramentas com troca
rápida, possibilitando a execução de operações de usinagem com rapidez, preferencialmente em peças de pequenas dimensões. Requer operador (mão de obra) qualificado no
controle dos movimentos necessários à remoção contínua de material da peça (cavaco).
Fonte: Shutterstock.com
TORNO AUTOMÁTICO
O Torno Automático permite a fabricação de peças de formas cilíndricas automaticamente, de maneira seriada e contínua, desde a entrada da matéria-prima até a elaboração do
produto final, sem interferência humana durante o processo de fabricação. Os primeiros tornos automáticos eram totalmente mecânicos e os carros porta-ferramenta acionados por
cames, sendo utilizados até hoje para a fabricação de peças de geometria simples e para a produção de um número grande de peças. Requer operador (mão de obra) altamente
qualificado e experiente para a preparação de máquina, uma vez que os movimentos necessários à remoção contínua de material da peça (cavaco) são automatizados.
Fonte: Shutterstock.com
TORNO CNC (COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO)
O Torno CNC é uma máquina-ferramenta cujos movimentos necessários à remoção de material da peça são controlados por um equipamento eletrônico denominado Controle ou
Comando Numérico. A programação desse equipamento permite a usinagem de peças com alta precisão dimensional e de acabamento superficial. Seu emprego é recomendado na
produção de médias quantidades de peças, com pequenas e médias dimensões, em que a precisão dimensional e qualidade de acabamento superficial são importantes requisitos de
projeto.
 SAIBA MAIS
Existem ainda os Tornos Semi-automáticos, Platô, Copiadores e Detalonadores. Informações sobre as características e aplicações dessas máquinas-ferramentas poderão ser
encontradas pesquisando-se na internet e nos catálogos dos fabricantes.
A SEGUIR APRESENTA-SE ALGUMAS DAS PRINCIPAIS OPERAÇÕES DE USINAGEM
REALIZADAS EM UM TORNO MECÂNICO
Fonte: Sandvik Coromant(esquerda) e Shutterstock.com(direita)
Torneamento externo longitudinal (1) , curvilíneo (2) e de faceamento (3)
Fonte: Sandvik Coromant
Sangramento radial e sangramento axial
Fonte: Sandvik Coromant
Perfilamento
Fonte: Sandvik Coromant
Rosqueamento externo e interno
 ATENÇÃO
Além dessas operações, podem ser realizadas também:
furação de centro com broca de centro;
furação passante ou não passante com broca helicoidal;
rosqueamento interno (com macho) e externo (com cossinete);
recartilhado, entre outros.
FRESADORA
DEFINIÇÃO
As fresadoras são máquinas destinadas à usinagem de peças com superfícies planas, perfis complexos, ranhuras, rasgos de chaveta, perfis constantes comode corte.
E) A área da seção de corte é inversamente proporcional à potência de corte.
2. PARA UM TORNEAMENTO CILÍNDRICO EXTERNO DE UMA PEÇA DE AÇO ABNT 1035 COM DIÂMETRO DE 85 MM, EMPREGANDO UMA
PROFUNDIDADE DE CORTE DE 2 MM, UM AVANÇO DE 0,4 MM/ROTAÇÃO, UMA FERRAMENTA COM ÂNGULO DE SAÍDA DE 12° E ÂNGULO
DE POSIÇÃO DE 45⁰ E VELOCIDADE DE CORTE DE 140 M/MIN, O VALOR DA POTÊNCIA DE CORTE, EM CV, SEGUNDO TAYLOR, ASME, AWF
E KIENZLE, VALE RESPECTIVAMENTE:
A) 5,00 CV; 6,40 CV; 5,29 CV; 6,15 CV
B) 5,70 CV; 6,80 CV; 5,75 CV; 6,00 CV
C) 6,25 CV; 5,10 CV; 6,45 CV; 5,86 CV
D) 6,92 CV; 5,59 CV; 6,05 CV; 5,23 CV
E) 5,30 CV; 6,00 CV; 5,39 CV; 6,26 CV
GABARITO
1. A força existente entre a ferramenta de corte e a peça-obra durante a usinagem é gerada em função da separação do cavaco da peça-obra. Em função das velocidades
envolvidas, a potência de usinagem gerada durante o processo deve ser suprida pelo motor da máquina-ferramenta. Para o cálculo da potência de usinagem, podemos
afirmar que:
A alternativa "A " está correta.
A potência de avanço é uma parcela muito pequena da potência de usinagem, podendo ser desconsiderada para fins de cálculo da potência de usinagem. Para dado par ferramenta-
peça, resta saber como varia a pressão específica de corte em função da área e da forma da seção de corte. Todas as formulações para estimar a pressão específica de corte têm
relação direta com o avanço. Pela formulação, observamos que a área da seção de corte é diretamente proporcional à força de corte (Pc=ks∙s).
2. Para um torneamento cilíndrico externo de uma peça de aço ABNT 1035 com diâmetro de 85 mm, empregando uma profundidade de corte de 2 mm, um avanço de 0,4
mm/rotação, uma ferramenta com ângulo de saída de 12° e ângulo de posição de 45⁰ e velocidade de corte de 140 m/min, o valor da potência de corte, em CV, segundo
Taylor, ASME, AWF e Kienzle, vale respectivamente:
A alternativa "E " está correta.
Iniciamos com o cálculo da pressão específica de corte:
TAYLOR:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
ASME:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
AWF:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
KIENZLE:
Kienzle já calcula a força de corte em sua formulação:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Onde:
ks1 e (1 - z) são constantes do material da peça
Da tabela, para aço 
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Correção da Pc devido ao ângulo de saída ( )
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
TAYLOR:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
ASME:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
AWF:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
A potência de corte segundo as formulações de Taylor, ASME, AWF e Kienzle é
TAYLOR:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
ASME:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
AWF:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
KIENZLE:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Obs: kienzle é considerada a formulação com maior precisão para a estimativa da força de corte.
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Apresentamos, neste tema, os conceitos dos processos de fabricação por usinagem e as principais máquinas-ferramentas utilizadas para realizar as operações de usinagem.
Como vimos, os parâmetros de usinagem podem ser ajustados na máquina-ferramenta de forma direta ou indireta para haver possibilidade de remoção contínua ou repetida de
cavaco e, de acordo com os parâmetros ajustados, obtém-se maior ou menor qualidade superficial da peça usinada e maior ou menor produtividade.
Além disso, conhecemos os ângulos que formam a geometria da cunha cortante e os materiais empregados nas ferramentas de corte, em especial o Metal Duro que corresponde à
maior parcela de materiais empregados na produção de ferramentas para usinagem.
Por fim, apresentamos os conceitos de força e potência de usinagem e as principais formulações para o cálculo da pressão específica de corte, parâmetro fundamental para estimar a
potência consumida durante a usinagem.
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
ASME Research Committee on Metal Cutting Data and Bibliography. Manual on Cutting of Metals: With Singlepoint Tools. ASME, 1952.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Conceitos da Técnica de Usinagem - Forças, Energia, Trabalho e Potências - Terminologia. NBR-12545. São Paulo,
1991.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Grandezas básicas em usinagem e retificação. Parte 1: Geometria da parte cortante das ferramentas de corte —
Termos gerais, sistemas de referência, ângulos da ferramenta e de trabalho e quebra-cavacos. NBR-3002-1. São Paulo, 2013.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Usinagem - Processos mecânicos. NBR-6175. São Paulo, 2015.
AWF, Kurzausgabe der AWF-Blätter Nr 158, Ausschuss für Wirtschaftliche Fertigung, Berlim, 1949.
CARBIDE, MITSUBISHI. Ferramentas de Metal Duro para Usinagem. São Paulo: Catálogo, v. 2002, n. 2001, p. 560, 2001.
COROMANT, Sandvik. Manual técnico de treinamento da Sandvik. SANDVIK COROMANT, 2019.
COROMANT, Sandvik. Catálogo de ferramentas para torneamento. SANDVIK COROMANT, 1995.
DINIZ, Anselmo Eduardo; MARCONDES, Francisco Carlos; COPPINI, Nivaldo Lemos. Tecnologia da usinagem dos materiais. Artliber Editora, 2006.
FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos Metais. Editora blucher, 1970.
FREIRE, José de Mendonça. Tecnologia mecânica. Livros Técnicos e Científicos, 1976.
KIENZLE, O. Die bestimmung von kräften und Leistungen an spanenden Werkzeugen und Werkzeugmaschinen. VDI-Z, v. 94, n. 11, p. 299-305, 1952.
LIXANDRÃO FERNANDO, P. H. Máquinas Operatrizes. 1. ed. Porto Alegre: Sagah Educação, 2018.
Mitshubshi Materials. Ferramentas de Corte: Torneamento, Fresamento e Furação. São Paulo. Catálogo. 2020-2021.
TOOLS, Iscar Cutting Tools-Metal Working; TOOLS, Metal Working. Iscar Catalog: Hole Making-Deep drill. Iscar Drill, p. 1-2, 2009.
EXPLORE+
Para saber mais sobre os assuntos tratados neste tema, pesquise sobre: 
Operações de furação, nos catálogos dos fabricantes SANDVIK COROMANT, ISCAR, entre outros.
As características e aplicações das máquinas-ferramentas, nos catálogos dos fabricantes ROMI, NARDINI, CLARK, entre outras marcas estrangeiras.
Os cursos disponíveis no site da SANDVIK COROMANT BRASIL
Assista:
Uma perspectiva sobre o futuro da manufatura – Sandvik Coromant. Sobre o futuro da usinagem e dos processos industriais.
Os vídeos da SANDVIK COROMANT disponíveis na internet
Os vídeos do TELECURSO 2000 - Mecânica
CONTEUDISTA
Gustavo Simão Rodrigues
 CURRÍCULO LATTES
vc  =   =   = π ⋅ d ⋅ n( )= ( )percurso de corte
unidade de tempo
lc
min
mm
min
π⋅d⋅n
1000
m
min
vf = =   = f ⋅ n( )percurso de avanço
unidade de tempo
lf
min
mm
min
ve  =  √(vc)
2
+  (vf)
2
−  2.  vc .  vf .   cosφ
φ φ
φ
tg η  =  
sen φ
cos  φ + 
vc
vf
tg η  =    = =
vf
vc
f⋅n
π⋅d⋅n
f
π⋅d
tc = = =
lf
vf
lf
f⋅n
π⋅d⋅lf
1000⋅f⋅vc
fz =        na   qual    f = zc ⋅ fz
f
zc
fc  =  fz ⋅ senφ  =   ⋅ senφ
f
zc
ap  =  
ØDinicial − ØDfinal
2
ap  = Li  −  Lf
ap  = largura do bedame
ap  =  
Ø  D (Diâmetro da broca)
2
b =
ap
sen (χ )
χ
h = fc ⋅ sen(χ)
s = fc ⋅ ap
φ
 ap  =   =   = 1,5 mm
ØDinicial − ØDfinal
2
50,8 − 47,8
2
 vc = = =  51, 07  ≈  51, 1 m/minπdn
1000
π.  50,8 .  320
1000
vf = f ∙ n  =  0, 15.  320  =  48 mm/min
tc = =     ≈  1,85 min
lf
vf
89
48
vc =  onde  n  =     =     =  361 RPMπdn
1000
1000 .  vc  
πd
1000 . 85  
π.  75
[vf =   f .   n]    f  =  zc ⋅ fz
vf = zc ∙ fz  ∙ n   =   6.  0,02 .  360  =  43,3 mm/min
α
γ α
β α  +  β  +  γ  =  90º
γ
α γ β = 90º− α − γ
β
β
χ (h =  fc .  sen χ  =  fz.   sen φ .  sen χ )
λ λ λ
β
β
Nc =
Pc⋅vc
60⋅75
Nc =
Pc⋅vc
60000
Nf =
Pf ⋅vf
60⋅75⋅1000
Ne =
Pe⋅ve
60⋅75
Ne = Nc + Nf
= 1000 ⋅
Nc
Nf
Pc⋅vc
Pf ⋅vf
= ⋅ = ⋅
Nc
Nf
Pc
Pf
π⋅d⋅n
f⋅n
Pc
Pf
π⋅d
f
Pc ≅4, 5 P f
≅4,5 ⋅ ≅707
Nc
Nf
π⋅50
1 Nc  >>>>>  Nf
Ne ≅Nc
Pc = ks ⋅ s
ks = 88
f 0,25⋅a0,07
p
ks = 138
f 0,25⋅a0,07
p
ks = 200
f 0,07
ks =
Ca
f n
ks =
Cw
f 0,477
Pc = ks1 ⋅ h1−z ⋅ b
γ
γ γ
γ
Pc (corrigida) = Pc  .   (1  −  (1, 5% (Ɣ− Ɣkienzle)
Nm =
Nc
ηmec
ks = = = 213,25 200
f 0,07
200
0,40,07
kgf
mm2
ks = = = 241,43
Ca
f n
201
0,40,2
kgf
mm2
ks = = = 216,74 
Cw
f 0,477
140
0,40,477
kgf
mm2
Pc = ks1. b.h(1−z) = 199. 2, 828. (0, 283)
0,74
= 221, 13(kgf)
ABNT  1035 {
ks1 = 199
(1 − z)  =  0, 74
b = = = 2, 828mm
ap
senχ
2
sen45o
h = fc. senχ = 0, 4. sen45o = 0, 283mm(no torneamento fc = f)
γ
Pc corrigida = Pc(1 −( (12o − 6o))= 221, 13. 0, 91 = 201, 2kgf
1,5
100
Pc = ks ∙ s = 213,25 ∙ 0,8 = 170,6 kgf
Pc = ks ∙ s = 241,43 ∙ 0,8 = 193,14 kgf
Pc = ks ∙ s = 216,74 ∙ 0,8 = 173,39 kgf
Nc = = = 5,30 CV
Pc∙vc
60∙75
170,6∙140
60∙75
Nc = = = 6,00 CV
Pc∙vc
60∙75
193,14∙140
60∙75
Nc = = = 5,39 CV
Pc∙vc
60∙75
173,39∙140
60∙75
Nc = = = 6,26 CV
Pc∙vc
60∙75
201,2∙140
60∙75
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0);
javascript:void(0);os dentes de
engrenagens, canais e roscas, entre outros, onde a remoção de cavaco é realizada por uma ferramenta multicortante denominada fresa.
A OPERAÇÃO DE USINAGEM REALIZADA NA FRESADORA DENOMINA-SE FRESAMENTO, PODENDO SER:
Fresamento cilíndrico tangencial;
Fresamento frontal ou de topo.
PARTES COMPONENTES
As principais partes componentes da fresadora são:
Fonte: Shutterstock.com
 Fresadora
CLASSIFICAÇÃO DAS FRESADORAS
Assim como os tornos mecânicos, a indústria metalmecânica dispõe de fresadoras cujas concepções diferem entre si pelas dimensões, características técnicas, formas construtivas,
aplicações, entre outros.
COMO EM QUALQUER MÁQUINA-FERRAMENTA, NA SELEÇÃO ADEQUADA DO TIPO DE FRESADORA DEVE-SE
CONSIDERAR:
As dimensões e geometria das peças a serem produzidas.
A quantidade de peças a produzir.
O grau de precisão exigido.
A potência instalada no motor principal da Fresadora.
Os principais tipos de fresadoras são: Fresadora Universal e Fresadora Vertical.
Fonte: WESS Máquinas
FRESADORA UNIVERSAL
A Fresadora Universal se caracteriza por dispor de cabeçotes com eixos-árvore na horizontal e na vertical, podendo realizar tanto operações de fresamento tangencial quanto
operações de fresamento frontal.

Fonte: WESS Máquinas
FRESADORA VERTICAL
A Fresadora Vertical dispõe somente de cabeçote com eixo-árvore vertical, podendo realizar operações de fresamento frontal ou de topo.
São máquinas robustas e empregadas em serviços com necessidade de grandes potências devido à grande rigidez permitida pela forma da coluna e pela disposição da cadeia
cinemática (engrenagens, eixos e rolamentos).
PRINCIPAIS OPERAÇÕES DE USINAGEM REALIZADAS EM UMA FRESADORA
I. Fresamento cilíndrico tangencial
Pode ser:
Fonte: Sandvik Coromant
FRESAMENTO TANGENCIAL CONCORDANTE
No fresamento concordante o sentido de rotação da fresa coincide com o sentido do movimento de avanço da peça fixada sobre a mesa da fresadora. Esse tipo de
fresamento é recomendado quando se deseja um melhor acabamento superficial, uma vez que a peça é pressionada contra a mesa da fresadora assegurando uma boa fixação. No
entanto, requer que a quantidade de material removido em cada passe da ferramenta seja pequena para reduzir o choque sobre o dente da fresa no início do corte.

Fonte: Sandvik Coromant
FRESAMENTO TANGENCIAL DISCORDANTE
No fresamento discordante o sentido de rotação da fresa é contrário ao sentido do movimento de avanço da peça fixada sobre a mesa da fresadora. Nesse tipo de
fresamento o contato da ferramenta com a peça é mais suave, permitindo maior remoção de cavaco por passe da ferramenta. No entanto, requer um bom sistema de fixação da peça
na mesa da fresadora.
II. Fresamento frontal ou de topo
Fonte: Sandvik Coromant
FRESAMENTO FRONTAL DE CANTOS

Fonte: Sandvik Coromant
FRESAMENTO FRONTAL DE FACEAMENTO
III. Fresamento de engrenagens
Fonte: Sandvik Coromant
IV. Fresamento de canais
Fonte: Sandvik Coromant
FURADEIRA
DEFINIÇÃO
Furadeiras são máquinas destinadas à execução de furos passantes ou não passantes (cegos) em vários tipos de materiais de peça-obra. A ferramenta de corte desta máquina
denomina-se broca e existem diferentes tipos de furadeiras.
NA DEFINIÇÃO DA FURADEIRA MAIS ADEQUADA PARA O TRABALHO A SER REALIZADO, DEVEM SER AVALIADOS OS
SEGUINTES ASPECTOS:
Geometria e dimensões da peça.
Número e diversidade de furos a serem realizados.
Quantidade de peças a serem produzidas.
Grau de precisão requerido.
Potência instalada no motor principal da Furadeira.
PARTES COMPONENTES
As partes componentes de uma furadeira variam de acordo com a sua concepção (Furadeira Portátil, de Coluna, de Bancada, Radial, Sensitiva, entre outras). Em uma furadeira de
coluna as principais partes componentes são:
Fonte: Shutterstock.com
 Furadeira
CLASSIFICAÇÃO DAS FURADEIRAS
Fonte: Shutterstock.com
FURADEIRAS PORTÁTEIS (INDUSTRIAL OU RESIDENCIAL)
São furadeiras de fácil manuseio cujo motor realiza o movimento circular de corte da broca e o operador realiza o movimento de avanço. São empregadas quando há necessidade de
deslocamento da furadeira para a posição do furo.
Fonte: Shutterstock.com
FURADEIRAS DE COLUNA/BANCADA
São máquinas de produção unitária ou em série, empregadas quando há possibilidade de o operador movimentar a peça para a posição do furo, ou seja, quando a peça possui
pequenas e médias dimensões. Possuem uma coluna de união entre a base e o cabeçote porta-ferramenta, possibilitando a furação dos mais diversos tipos de perfis de peças.
Fonte: sivasakthi p/Shutterstock.com
FURADEIRAS RADIAL
São máquinas de produção unitária ou em série, empregadas em peças de grande porte (pesadas) onde há necessidade de o operador movimentar a broca para a posição do furo.
Essas furadeiras possuem um braço por onde se desloca o carro porta-ferramenta, possibilitando o deslocamento da broca para a posição do furo.
 SAIBA MAIS
Existem ainda as furadeiras sensitivas e com cabeçotes múltiplos. Faça uma pesquisa na internet para conhecer melhor essas classes de furadeiras.
PRINCIPAIS OPERAÇÕES DE USINAGEM REALIZADAS EM UMA FURADEIRA
Furação plena ou em cheio (o furo é realizado de uma só vez).
Furação com pré-furação (se faz inicialmente uma pré-furação com uma broca de menor diâmetro para depois aumentar o furo com uma broca de maior diâmetro).
Alargamento de furos (realizado com ferramentas denominadas alargadores, destinam-se a melhoria da rugosidade superficial da peça).
Escariamento (operação destinada a alargar a entrada do furo para facilitar o acesso ou para a proteção da cabeça de parafusos).
PLAINA LIMADORA
DEFINIÇÃO
Máquina-ferramenta que, utilizando o mesmo tipo de ferramenta de corte do Torno Mecânico, destina-se à usinagem de rasgos, ranhuras, perfis e superfícies planas ou inclinadas.
As Plainas Limadoras podem ser horizontal ou vertical. Nesta máquina o movimento de corte é um movimento retilíneo alternado, realizado pelo cabeçote móvel (torpedo), e o
movimento de avanço é realizado pela mesa, onde está fixada a peça.
As Plainas de Mesa ou de Arrasto são máquinas empregadas quando a peça possui dimensões (comprimento e largura) que necessitam de um grande curso da mesa. Nesta
máquina o movimento de corte é realizado pela mesa e o movimento de avanço pela ferramenta.
As operações realizadas nas Plainas Limadoras também podem ser realizadas nas Fresadoras com menor tempo de fabricação. É importante ressaltar que na Plaina Limadora o
movimento de corte não é circular como no Torno Mecânico, Fresadora e Furadeira, mas sim retilíneo de retorno rápido, só havendo remoção de cavaco no sentido de ida da
ferramenta.
PARTES COMPONENTES
As principais partes componentes da Plaina Limadora são:
Fonte: Cefeq Máquinas
 Plaina limadora
PRINCIPAIS OPERAÇÕES DE USINAGEM REALIZADAS NAS PLAINAS LIMADORAS:
Aplainamento de guias
Aplainamento de superfícies planas ou inclinadas
Aplainamento de perfis
Aplainamento de rasgo de chaveta
Aplainamento de rasgos
Aplainamento de ranhuras em “T”
RETIFICADORA
DEFINIÇÃO
Máquina-ferramenta onde é realizado o processo de retificação de superfícies planas ou cilíndricas. A retificadora é amplamente utilizada e de vital importância para as linhas de
produção.
 ATENÇÃO
Geralmente este tipo de máquina-ferramenta é utilizado na etapa final de fabricação de uma peça, ou seja, após a peça ter sido submetida a operações de usinagem realizadas no
Torno Mecânico, Fresadora ou Furadeira.
Na retificadora, é possível obter superfícies com excelente acabamento superficial (baixa rugosidade superficial), como as superfícies retificadas do virabrequim, e tolerâncias
dimensionais na ordem de milésimos de milímetro.
Fonte: Shutterstock.com
 Virabrequim
A ferramenta de corte usada na retificação é o rebolo, o qual é composto por grãos abrasivos de óxido de alumínio ou carboneto de silício (que são efetivamente as ferramentas de
corte) unidos por um material aglomerante denominado liga, que pode ser: vitrificada, resinoide,goma laca, entre outras.
Fonte: Shutterstock.com
 Rebolo
PARTES COMPONENTES
As principais partes de uma retificadora são ilustradas abaixo:
Fonte: Knuth Machine Tools
 Retificadora
CLASSIFICAÇÃO DAS RETIFICADORAS
RETIFICADORA PLANA
Esse tipo de máquina-ferramenta é usado para retificar todos os tipos de superfícies planas. O movimento transversal em conjunto com o movimento longitudinal permite que a
ferramenta percorra toda superfície a ser usinada.
null
Fonte: Knuth Machine Tools
 Retificadora plana e retificação plana
RETIFICADORA CILÍNDRICA UNIVERSAL
Com essa máquina é possível realizar as operações de retificação de superfícies cilíndricas externas e internas, além de superfícies cônicas.
null
Fonte: Knuth Machine Tools
 Retificadora Cilíndrica Universal
Fonte: Knuth Machine Tools
 Retificação cilíndrica externa
Fonte: Knuth Machine Tools
 Retificação cilíndrica interna
RETIFICADORA SEM CENTROS (CENTERLESS)
Esse tipo de retificadora é automática e usada na produção em série. A peça é conduzida pelo rebolo e pelo disco de arraste, sendo este último responsável pelo avanço da peça.
null
Fonte: Grupo Junker
 Retificadora Center Less
Fonte: Grupo Junker
 Disco de arraste e Rebolo
Fonte: Grupo Junker
 Retificação cilíndrica externa em série
PRINCIPAIS OPERAÇÕES DE USINAGEM REALIZADAS EM UMA RETIFICADORA
As operações de retificação podem ser:
Retificação plana;
Retificação cilíndrica externa e interna;
RETIFICAÇÃO PLANA
Fonte: Shutterstock.com

RETIFICAÇÃO CILÍNDRICA EXTERNA
Fonte: Shutterstock.com
BROCHADEIRA
DEFINIÇÃO
A brochadeira é uma máquina-ferramenta que pode ser horizontal ou vertical. É usada para fabricar entalhes internos e externos das mais diversas formas.
 RESUMINDO
Uma brochadeira é uma máquina hidráulica ou eletromecânica que desloca a ferramenta por tração ou compressão.
O processo de usinagem realizado nesta máquina denomina-se brochamento.
CLASSIFICAÇÃO DAS BROCHADEIRAS
Brochadeiras verticais de tração ou compressão
Brochadeiras horizontais de tração ou compressão
Fonte: Direct Industry
BROCHADEIRA VERTICAL HIDRÁULICA DE COMPRESSÃO
Fonte: Direct Industry
BROCHADEIRA HORIZONTAL HIDRÁULICA DE TRAÇÃO, HIDROKAR
CONFIGURAÇÃO DAS BROCHAS
As principais características das ferramentas utilizadas no brochamento (brochas) são os incrementos existentes entre os dentes consecutivos. Isto é, cada dente é responsável pela
remoção de uma camada de material que fica alojada em uma região denominada região de alojamento do cavaco.
Altura entre os dentes
É um parâmetro de usinagem denominado avanço por dente (fz – unidade: mm/golpe por dente).

Altura total de cavaco removido
É dado pelo parâmetro de usinagem denominado avanço (f – unidade: mm/golpe da brocha).
Normalmente, as brochas são fabricadas em aço rápido e passam por um tratamento térmico para suportar o grande esforço empregado durante a operação de brochamento
Fonte: Associação Brasileira dos Metais (adaptada)
 Brocha
O brochamento é uma operação de usinagem utilizada para realizar os mais diversos perfis de rasgos e estrias na peça. A seguir apresenta-se alguns perfis de peças e brochas
industriais.
Fonte: Direct Industry
 Peças industriais
Fonte: Anfeer Idústria (esquerda) e Shutterstock.com (direita)
 Brochas industriais e desenho técnico de Engenharia
PROCESSOS NÃO CONVENCIONAIS DE USINAGEM DE AÇÃO ÚNICA
CLASSIFICAÇÃO
PROCESSOS NÃO CONVENCIONAIS PODEM SER DE AÇÃO ÚNICA OU HÍBRIDOS.
Os processos de ação única podem ser classificados como mecânicos, térmicos, químicos e eletroquímicos, de acordo com a fonte de energia usada para gerar a ação de usinagem.
Os processos por ação do ultrassom e do jato d`agua são exemplos de processos não convencionais de ação única mecânicos.
PRINCIPAIS PROCESSOS NÃO CONVENCIONAIS DE USINAGEM DE AÇÃO ÚNICA
PROCESSOS POR AÇÃO TÉRMICA
Nestes processos, a separação de partículas ocorre no estado sólido, líquido ou gasoso através de processos térmicos.
Fonte: Shutterstock.com
 Eletroerosão por faísca, corte por plasma e corte por laser
PROCESSOS POR AÇÃO QUÍMICA
Utiliza reagentes como ácidos e soluções alcalinas no ataque químico de metais para remover pequenas quantidades de metal da superfície.
PROCESSOS POR AÇÃO ELETROQUÍMICA
Trata-se de uma emoção controlada de material por dissolução anódica em uma célula eletrolítica, na qual o material a ser usinado é o ânodo e a ferramenta é o cátodo.
PROCESSO POR AÇÃO DO ULTRASSOM
A ferramenta vibra sobre a peça mergulhada em um meio líquido com pó abrasivo em suspensão. O “martelamento” produzido pelas vibrações proporciona uma erosão no material,
formando uma cavidade com a forma negativa da ferramenta.
PROCESSO POR AÇÃO DO JATO D’ÁGUA
Consiste no corte de materiais com água a extrema pressão, combinando esta pressão com a incorporação de algum material abrasivo como o carbeto de silício. Esta técnica
consiste na projeção sobre a superfície do material a ser cortado de um jato de água a uma pressão entre 2.500 e 3.000 bar, com um fluxo de água entre 20 e 40 l/min.
Fonte: Shutterstock.com
 Processo por ação do jato d’água
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. QUE OPERAÇÃO E MÁQUINA-FERRAMENTA SÃO INDICADOS PARA A USINAGEM EM SÉRIE DE UMA PEÇA CILÍNDRICA QUE REQUER EM
SUA SUPERFÍCIE EXTERNA ALTA PRECISÃO DIMENSIONAL COM RUGOSIDADE SUPERFICIAL MUITO BAIXA (SUPERFÍCIE COM
EXCELENTE ACABAMENTO SUPERFICIAL)?
A) Torneamento e torno mecânico.
B) Retificação cilíndrica externa e retificadora universal.
C) Retificação plana e retificadora plana.
D) Retificação cilíndrica interna e retificadora universal.
E) Retificação cilíndrica externa e retificadora center less.
2. IMAGINE QUE VOCÊ TRABALHA COMO ENGENHEIRO DE PROCESSOS NA INDÚSTRIA XYZ. SABENDO QUE O ACABAMENTO
SUPERFICIAL DA ENGRENAGEM NÃO REQUER ALTA PRECISÃO, QUAIS OPERAÇÕES VOCÊ SELECIONARIA PARA A USINAGEM DO FURO
CENTRAL, DOS TRÊS FUROS POSICIONADOS DE MODO EQUIDISTANTES NO CORPO DA ENGRENAGEM, DOS DENTES DA ENGRENAGEM
E DO RASGO DE CHAVETA EXISTENTE NO FURO CENTRAL?
 ENGRENAGEM
A) Torneamento externo, furação, fresamento e retificação.
B) Torneamento interno, aplainamento, furação e brochamento.
C) Torneamento interno, furação, fresamento e brochamento.
D) Torneamento interno, aplainamento, fresamento e furação.
E) Torneamento externo, fresamento, brochamento e retificação.
GABARITO
1. Que operação e máquina-ferramenta são indicados para a usinagem em série de uma peça cilíndrica que requer em sua superfície externa alta precisão dimensional
com rugosidade superficial muito baixa (superfície com excelente acabamento superficial)?
A alternativa "E " está correta.
Para se obter alta precisão dimensional em superfície cilíndrica externa que requer baixa rugosidade superficial, a operação de usinagem indicada é a retificação cilíndrica externa.
Considerando que a usinagem deve ser em série, a retificadora deve ser a center less.
2. Imagine que você trabalha como engenheiro de processos na indústria XYZ. Sabendo que o acabamento superficial da engrenagem não requer alta precisão, quais
operações você selecionaria para a usinagem do furo central, dos três furos posicionados de modo equidistantes no corpo da engrenagem, dos dentes da engrenagem e
do rasgo de chaveta existente no furo central?
 Engrenagem
A alternativa "C " está correta.
Para a usinagem do furo central, a operação seria o torneamento interno no torno mecânico, com ferramenta monocortante. Para a realização dos três furos equidistantes, a operação
seria a furação na furadeira, com o uso de brocas. Para a usinagem dos dentes da engrenagem, a operação seria o fresamento com fresa de perfil constante. Para a usinagem do
rasgo de chaveta no furo central, a operação seria o brochamento com o uso de uma brocha.
MÓDULO 2
 Reconhecer o comportamento das operações de usinagem a partir dos parâmetros de corte
IDENTIFICANDO OS PARÂMETROS DE CORTE
MOVIMENTOS NECESSÁRIOS À REMOÇÃO CONTÍNUA DE CAVACO
O processo de fabricação por usinagem ocorregraças ao movimento relativo entre a peça e a ferramenta de corte, ocasionando a remoção de material da peça sob forma irregular
denominada cavaco.
 ATENÇÃO
Convenção 1: Para a análise dos movimentos vamos considerar a peça estática (parada) e a ferramenta assumindo todos os movimentos.
OBS: Uma vez identificados os movimentos necessários à remoção contínua de cavaco em qualquer máquina-ferramenta, dependendo da configuração da máquina, esses
movimentos poderão ser realizados ou pela peça ou pela ferramenta de corte.
Convenção 2: A identificação desses movimentos será realizada através da análise do deslocamento de um ponto de referência (P) que estará situado sempre em uma
parte integrante da cunha cortante da ferramenta de corte (uma aresta, um dente, uma navalha).
Os movimentos podem ser classificados como:
Movimentos que não tomam parte direta da formação do cavaco.
Movimentos que tomam parte direta da formação do cavaco.
Os movimentos que não tomam parte direta da formação do cavaco, como o próprio nome diz, são movimentos entre a peça e a ferramenta que não resultam em remoção de
material. São eles:
MOVIMENTO DE POSICIONAMENTO
Ao se fixar a peça e a ferramenta de corte na máquina-ferramenta, estas ficarão afastadas. Assim, é necessário posicionar a ponta de corte da ferramenta junto a peça.
Fonte: EnsineMe
 Exemplo na operação torneamento cilíndrico tangencial
MOVIMENTO DE PROFUNDIDADE
Uma vez efetuado o movimento de posicionamento, se faz necessário afastar a ferramenta para o lado, sem perder o tangenciamento, e penetrar a sua aresta na peça, na quantidade
de material a ser removido (total ou por passe).
Fonte: EnsineMe
 Exemplo no torneamento cilíndrico tangencial
MOVIMENTO DE AJUSTE
Movimento de correção em função do desgaste da ferramenta.
Já os movimentos que tomam parte direta da formação do cavaco são movimentos entre a peça e a ferramenta que resultam em remoção de material. Esses movimentos são:
Fonte: EnsineMe
 Exemplo no torneamento cilíndrico tangencial
MOVIMENTO DE CORTE (MC)
Movimento entre a ferramenta e a peça que, não considerando o movimento de avanço, resulta em uma única remoção de material.
Fonte: EnsineMe
MOVIMENTO DE AVANÇO (MA)
É o movimento entre peça e ferramenta de corte, o qual, em conjunto com o movimento de corte, resulta no movimento efetivo de corte.
Fonte: EnsineMe
MOVIMENTO EFETIVO DE CORTE (MEC)
É o movimento resultante dos movimentos de corte e de avanço, o qual possibilita uma remoção contínua de cavaco da peça.
DIREÇÕES DOS MOVIMENTOS
Segundo Diniz, Marcondes e Coppini (2006), direções, sentidos, percursos e velocidades estão associados aos movimentos que tomam parte direta da formação do cavaco. Sendo
assim, tem-se:
DIREÇÃO DE CORTE (DC)
É a direção instantânea do movimento de corte (MC). Nas operações em que o movimento de corte é circular, a DC será sempre tangente a trajetória do ponto de referência (P), no
instante de análise considerado. Nas operações em que o movimento de corte (MC) é linear, a direção de corte (DC) se confunde com o movimento de corte (MC).
DIREÇÃO DE AVANÇO (DA)
É a direção instantânea do movimento de avanço (MA). Nas operações em que o movimento de avanço (MA) é linear, a direção de avanço (DA) se confunde com o movimento de
avanço (MA).
DIREÇÃO EFETIVA DE CORTE (DEC)
É a direção instantânea do movimento efetivo de corte.
Exemplos de movimentos e direções em algumas operações de usinagem:
TORNEAMENTO CILÍNDRICO TANGENCIAL
Fonte: EnsineMe
FRESAMENTO TANGENCIAL
Fonte: EnsineMe
FURAÇÃO
Fonte: EnsineMe
APLAINAMENTO
Fonte: EnsineMe
PERCURSOS
PERCURSO DE CORTE (LC):
Espaço percorrido pelo ponto referencial (P) na direção e sentido do movimento de corte.
Fonte: EnsineMe
PERCURSO DE AVANÇO (LF):
Espaço percorrido pelo ponto referencial (P) na direção e sentido do movimento de avanço.
Fonte: EnsineMe
PERCURSO EFETIVO DE CORTE (LE)
Espaço percorrido pelo ponto referencial (P) na direção e sentido do movimento efetivo de corte.
Fonte: EnsineMe
VELOCIDADES
VELOCIDADE DE CORTE
É a velocidade instantânea do ponto de referência (P), medida na direção e sentido do movimento de corte. Nas operações em que o movimento de corte é circular:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
vc é a velocidade de corte, expressa em m/min
d é o diâmetro da ferramenta (ou da peça), expresso em mm
n é a rotação da ferramenta (ou da peça), expressa em rpm
A velocidade de corte está diretamente relacionada com o tipo de operação a ser executada.
Desbaste
Se a operação for de desbaste, a velocidade de corte será mais baixa, resultando em um acabamento superficial de baixa qualidade.

Acabamento
Se a operação for de acabamento, a velocidade de corte será mais alta, gerando um acabamento superficial de melhor qualidade, ou seja, menor rugosidade da superfície.
 ATENÇÃO
A velocidade de corte é um parâmetro de usinagem com valores fornecidos pelos fabricantes de ferramentas de corte em função do material da peça a ser usinada.
A seguir, apresenta-se exemplos desses valores.
TABELA DE VELOCIDADES DE CORTE (VC) PARA TORNEAMENTO
medidas em metros por minuto (m/m)
Materiais
Ferramentas de aço rápido Ferramentas de metal duro
Desbaste Acabamento Roscar e racartilhar Desbaste Acabamento
Aço 1020 25 30 10 200 300
Aço 1045 20 25 8 120 160
Aço duro (1060) 15 20 6 40 60
Ferro fundido maleável 20 25 8 70 85
Ferro fundido gris 15 20 8 65 95
Ferro fundido duro 10 15 6 30 50
Bronze 30 40 10-25 300 380
Latão e cobre 40 50 10-25 350 400
Alumínio 60 90 15-35 500 700
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
TABELA DE VELOCIDADES DE CORTE (VC) PARA FRESAMENTO FRONTAL COM FRESA DE TOPO
Velocidades de corte - Metal duro
Fresas de topo
Aplicação Resistência do material (N/mm²) Vc (m/min)
Avanço por dente (mm)
Ø 2-4 Ø 5-10 Ø 11-16 >Ø 16
Aço sem liga 700 200 0,032 0,05 0,08 0,12
Aço para construção 500-950 180 0,025 0,04 0,07 0,08
Aço para beneficiamento 500-950 130 0,025 0,04 0,07 0,08
Aço Fundido 950 110 0,02 0,036 0,07 0,08
Aço para cementação 950 130 0,025 0,04 0,07 0,08
Aço inoxidável/Ferrítico/Martensítico/Austenítico 500-950 60 0,012 0,02 0,04 0,05
Aço Ferramenta 950-1400 90 0,014 0,022 0,04 0,07
Ligas de alumínio - cavaco longo 550 900 0,032 0,05 0,08 0,12
Ligas de cobre - cavaco longo 300-700 280 0,02 0,036 0,07 0,1
Metal puro / mole 500 200 0,02 0,036 0,07 0,1
Termoplástico 40-70 250 0,03 0,04 0,1 0,12
Ferro fundido cinzento 100-400 (120-260 HB) 160 0,032 0,05 0,08 0,12
Ferro fundido cinzento com liga 150-250 (160-230 HB) 110 0,025 0,04 0,07 0,08
Ferro fundido nodular 400-800 (120-310 HB) 110 0,02 0,04 0,07 0,1
Ferro fundido maleável 350-700 (150-280 HB) 90 0,025 0,05 0,08 0,12
Ligas de magnésio 160-300 400 0,032 0,05 0,08 0,12
Ligas de titânio - resistência média 950 60 0,014 0,025 0,04 0,07
Liga básica de níquel - resistência média 950 30 0,01 0,02 0,04 0,05
Ligas de alumínio - cavaco curto 400 250 0,032 0,05 0,08 0,12
Ligas de cobre - cavaco curto 500 250 0,02 0,036 0,07 0,1
Ligas de titânio - resistência alta 900-1400 40 0,01 0,02 0,04 0,05
Ligas básicas de níquel - altas temperaturas 900-1400 20 0,01 0,02 0,03 0,04
Ferro fundido de alta dureza 300-600 40 0,01 0,02 0,04 0,05
Plástico duro 20-40 300 0,02 0,04 0,08 0,1
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
 Valores de velocidade de corte para fresamento frontal com fresa de topo
VELOCIDADE DE AVANÇO
É a velocidade instantânea do ponto de referência (P), medida na direção e sentido do movimento de avanço.
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
vf é a velocidade de avanço, expressa em mm/min
f é avanço, expresso em mm/ciclo
A velocidade de avanço também está diretamente relacionada com o tipo de operação a ser executada.
Desbaste
Se a operação for de desbaste, a velocidade avanço é mais alta, gerando um acabamento superficial de pior qualidade.

AcabamentoSe a operação for de acabamento, a velocidade de avanço é mais baixa, resultando em um melhor acabamento superficial.
VELOCIDADE EFETIVA DE CORTE
É a velocidade resultante quando as velocidades de corte e de avanço são acionadas na máquina simultaneamente, medida na direção e sentido do movimento efetivo de corte.
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 ATENÇÃO
O ângulo é formado entre as direções de corte e de avanço. Nas operações de fresamento e retificação varia de 0 até máx. Em todas as demais operações (Torneamento, furação,
aplainamento, brochamento, entre outros) a direção de corte será sempre perpendicular a direção de avanço, em qualquer instante de análise, logo = 90º.
ANGULO DA DIREÇÃO EFETIVA DE CORTE
É o ângulo que define a direção efetiva de corte, em relação a direção de corte. É calculado pela seguinte expressão:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
OBS: nas operações em que o movimento de corte é circular e DA é perpendicular a DC, tem-se:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
PLANO DE TRABALHO (X)
É o plano que, passando pelo ponto de referência (P), contém as direções de corte (DC) e de avanço (DA).
Vamos agora utilizar as mesmas operações apresentadas anteriormente para identificar os percursos, velocidades, ângulos das direções e plano de trabalho.
FRESAMENTO TANGENCIAL
Fonte: EnsineMe
TORNEAMENTO CILÍNDRICO TANGENCIAL
Fonte: EnsineMe
FURAÇÃO
Fonte: EnsineMe
APLAINAMENTO
Fonte: EnsineMe
TEMPO DE CORTE
O tempo de corte, tc, é definido como o tempo em que a ferramenta está se deslocando com velocidade de avanço ao longo do percurso de avanço, lf. Para o torneamento cilíndrico
pode ser calculado por:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 ATENÇÃO
A fórmula acima não pode ser empregada quando não se tem uma rotação constante ou a trajetória da ferramenta é complexa. Nesses casos, é preferível cronometrar o tempo de
corte em vez de calculá-lo.
Pela formulação, percebe-se que quanto maior for a velocidade de corte e o avanço, menor o tempo de corte, consequentemente, maior a produtividade.
GRANDEZAS DE CORTE
São as grandezas que devem ser ajustadas na máquina-ferramenta de forma direta ou indireta para haver possibilidade de remoção contínua ou repetida de cavaco.
PARA A COMPREENSÃO DOS PARÂMETROS QUE COMPÕEM AS GRANDEZAS DE CORTE, É NECESSÁRIO DEFINIR AS
SUPERFÍCIES DE CORTE.
SUPERFÍCIES DE CORTE
São as superfícies geradas na peça-obra pelas arestas, dentes ou navalhas de uma ferramenta de corte. Podem existir dois tipos de superfícies de corte:
Superfície Principal de Corte (SPC)
Gerada na peça pela aresta principal de uma ferramenta de corte.

Superfície Lateral de Corte (SLC)
Gerada na peça pela aresta lateral de uma ferramenta de corte.
Fonte: EnsineMe
 Exemplo de SPC e SLC no rosqueamento
AVANÇO
O avanço, f, é o quanto a ferramenta se desloca ao longo da direção de avanço, por ciclo (da ferramenta ou da peça, dependendo do tipo de operação).
Corte circular
A unidade é mm/rotação para operações em que o movimento de corte é circular.

Corte linear
A unidade é mm/golpe para operações em que o movimento de corte é linear.
Na figura a seguir, é dado pelo percurso 1-2 (ou 4-3), considerando que a ferramenta se deslocou nesse percurso após um ciclo da peça.
Fonte: EnsineMe
 Avanço
O avanço é um parâmetro de corte que tem grande influência no acabamento superficial da peça. Quanto menor o for o avanço, melhor será o acabamento superficial na peça. A
seguir apresenta-se um exemplo de tabela fornecida por um fabricante de ferramentas de corte, onde o avanço pode ser obtido na operação torneamento, em função do material da
peça.
Fonte: Mitshubshi Materials (ferramentas de corte 2020-2021)
AVANÇO POR DENTE
O avanço por dente, fz, é o percurso de avanço de cada dente, medido na direção do avanço da ferramenta, e corresponde à geração de duas superfícies de corte consecutivas.
Assim:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
zc é o número de dentes da ferramenta.
A figura a seguir apresenta um exemplo de avanço por dente (fz) na operação fresamento frontal de faceamento, com uma fresa frontal de zc = 6 dentes.
Fonte: Sandvik Coromant
 Exemplo no fresamento frontal de faceamento
O avanço por dente é um parâmetro de usinagem fornecido pelos fabricantes de fresas em função do material a ser usinado.
Fonte: Mitsubishi Materials
 Exemplo de valores tabelado de avanço por dente na operação de fresamento
AVANÇO DE CORTE
Do avanço por dente, fz, deriva o avanço de corte, fc, que é a distância entre duas superfícies de corte consecutivas, medida no Plano de Trabalho e perpendicular à direção de corte.
A fórmula do avanço de corte é dada por:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
PROFUNDIDADE OU LARGURA DE CORTE
A profundidade ou largura de corte, ap, é o quanto da aresta de corte penetra na peça-obra, sendo medida segundo uma perpendicular ao Plano de Trabalho.
PLANO DE TRABALHO
Plano de Trabalho é o plano que contém as direções de corte e de avanço.
EXEMPLOS DE CÁLCULO DE PROFUNDIDADE DE CORTE
NO TORNEAMENTO
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Fonte: EnsineMe
NO FACEAMENTO
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Fonte: EnsineMe
NO SANGRAMENTO
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Fonte: EnsineMe
NA FURAÇÃO
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Fonte: EnsineMe
GRANDEZAS RELATIVAS AO CAVACO
Essas grandezas são derivadas das Grandezas de Corte e são obtidas por meio de cálculos. São estimativas das grandezas obtidas por medição do cavaco.
COMPRIMENTO DE CORTE
O comprimento de corte, b, é o comprimento de cavaco a ser retirado, medido na superfície de corte, segundo a direção normal à direção de corte. É, portanto, calculado na
intersecção da superfície de corte com o plano normal à velocidade de corte, passando pelo ponto de referência da aresta cortante. Em ferramentas com aresta cortante retilínea e
sem curvatura na ponta, temos:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Fonte: Sandvik Coromant (adaptada)
Em que é o ângulo de posição da ferramenta junto à peça.
ESPESSURA DE CORTE
A espessura de corte, h, é a espessura calculada do cavaco a ser retirado, medida normalmente à superfície de corte e segundo a direção perpendicular à direção de corte. Em
ferramentas com aresta cortante retilínea e sem curvatura da ponta, tem-se:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
ÁREA DA SEÇÃO DE CORTE
A área da secção de corte, s (ou simplesmente seção de corte) é a área calculada da seção de cavaco a ser retirado, medida no plano normal à direção de corte.
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
O comprimento de corte, b, é definido pelos comprimentos 1-4 ou 2-3 do paralelogramo que representa o cavaco teórico formado a cada rotação da peça no torneamento.
A espessura de corte, h, é definida pela altura do paralelogramo que representa o cavaco teórico formado a cada rotação da peça no torneamento, tendo como base o comprimento
de corte, b.
A área da seção de corte, s, é definida pela área do paralelogramo 1-2-3-4 que representa o cavaco teórico formado a cada rotação da peça no torneamento.
No Torneamento zc = 1 aresta em contato com a peça e = 90°, logo f = fz = fc
Fonte: Sandvik Coromant (adaptada)
 Área da seção de corte
Exemplos de identificação das grandezas de corte e relativas ao cavaco nas operações fresamento tangencial, torneamento, furação e aplainamento.
FRESAMENTO TANGENCIAL
Fonte: EnsineMe
TORNEAMENTO CILÍNDRICO TANGENCIAL
Fonte: EnsineMe
FURAÇÃO
Fonte: EnsineMe
APLAINAMENTO
Fonte:EnsineMe
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. PARA A USINAGEM DA PEÇA A SEGUIR, CONSIDERE AS SEGUINTES CONDIÇÕES DE TORNEAMENTO:
I – A ROTAÇÃO DA PEÇA É DE 320 RPM.
II – O DIÂMETRO REFERENCIAL Ø D É IGUAL AO MAIOR DIÂMETRO DA PEÇA.
III – O AVANÇO DA FERRAMENTA É DE F= 0,15 MM/ROT.
 TORNEAMENTO
PERGUNTA-SE:
• QUAL É O VALOR DA PROFUNDIDADE DE CORTE (AP)?
• QUAL É O VALOR DA VELOCIDADE DE CORTE (VC)?
• QUAL É O VALOR DA VELOCIDADE DE AVANÇO (VF)?
• QUAL É O VALOR DO TEMPO DE CORTE (TC)?
A) 3,0 mm; 49,9 m/min; 48 mm/min; 1,75 min
B) 1,5 mm; 51,1 m/min; 37 mm/min; 1,85 min
C) 1,5 mm; 51,1 m/min; 48 mm/min; 1,85 min
D) 3,0 mm; 55,3 m/min; 48 mm/min; 1,85 min
E) 1,5 mm; 51,4 m/min; 40 mm/min; 1,05 min
2. PARA A USINAGEM DA PEÇA A SEGUIR, CONSIDERE AS SEGUINTES CONDIÇÕES DE FRESAMENTO FRONTAL:
I – A VELOCIDADE DE CORTE DA FRESA É DE VC= 85 M/MIN
II – O DIÂMETRO DA FRESA FRONTAL DE FACEAR É DE 75 MM
II – O DIÂMETRO REFERENCIAL Ø D É IGUAL AO MAIOR DIÂMETRO DA FRESA FRONTAL DE FACEAR
III – O AVANÇO POR DENTE FZ= 0,02 MM/ROT POR DENTE
IV – O NÚMERO DE DENTES DA FRESA FRONTAL DE FACEAR É DE 6 DENTES
 FRESAMENTO FRONTAL
PERGUNTA-SE:
• QUAL É O VALOR DA ROTAÇÃO (N) DA FRESA?
• QUAL É O VALOR DA VELOCIDADE DE AVANÇO (VF)?
A) n = 375 RPM e vf = 58,9 mm/min
B) n = 380 RPM e vf = 37,5 mm/min
C) n = 300 RPM e vf = 29,7 mm/min
D) n = 361 RPM e vf = 43,3 mm/min
E) n = 325 RPM e vf = 40,8 mm/min
GABARITO
1. Para a usinagem da peça a seguir, considere as seguintes condições de torneamento:
I – A rotação da peça é de 320 RPM.
II – O diâmetro referencial Ø d é igual ao maior diâmetro da peça.
III – O avanço da ferramenta é de f= 0,15 mm/rot.
 Torneamento
Pergunta-se:
• Qual é o valor da profundidade de corte (ap)?
• Qual é o valor da velocidade de corte (vc)?
• Qual é o valor da velocidade de avanço (vf)?
• Qual é o valor do tempo de corte (tc)?
A alternativa "C " está correta.
Profundidade de corte:
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Velocidade de corte:
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Velocidade de avanço:
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Tempo de corte:
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2. Para a usinagem da peça a seguir, considere as seguintes condições de fresamento frontal:
I – A velocidade de corte da fresa é de vc= 85 m/min
II – O diâmetro da fresa frontal de facear é de 75 mm
II – O diâmetro referencial Ø d é igual ao maior diâmetro da fresa frontal de facear
III – O avanço por dente fz= 0,02 mm/rot por dente
IV – O número de dentes da fresa frontal de facear é de 6 dentes
 Fresamento frontal
Pergunta-se:
• Qual é o valor da rotação (n) da fresa?
• Qual é o valor da velocidade de avanço (vf)?
A alternativa "D " está correta.
Cálculo da rotação (n) da fresa:
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Cálculo da velocidade de avanço (vf):
 E 
ASSIM, 
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MÓDULO 3
 Identificar os ângulos formadores da geometria da ferramenta de corte e os principais materiais empregados
A GEOMETRIA E OS MATERIAIS QUE COMPÕEM A FERRAMENTA DE CORTE
GEOMETRIA DA CUNHA CORTANTE DAS FERRAMENTAS DE CORTE
A definição da geometria da cunha cortante da ferramenta interessa para o projeto, para o desenho e para a fabricação e/ou reparo de uma ferramenta de corte. Os ângulos que
compõem a cunha cortante influenciam no acabamento da superfície usinada, na força de corte e no desgaste da ferramenta.
CONHECER OS ÂNGULOS DA FERRAMENTA E COMO A VARIAÇÃO DELES INFLUENCIA NA USINAGEM É DE SUMA
IMPORTÂNCIA PARA A ESCOLHA ADEQUADA DA FERRAMENTA DE CORTE.
PARTES COMPONENTES DA CUNHA CORTANTE
Fonte: EnsineMe(esquerda) e Sandvik Coromant(direita)
 Exemplo na ferramenta monocortante para torno e plaina
ÂNGULOS FORMADORES DA CUNHA CORTANTE DE UMA FERRAMENTA DE CORTE
ÂNGULO DE PONTA
É o ângulo formando entre as arestas principal e lateral da ferramenta de corte.
Fonte: Sandvik Coromant
 Ângulo de ponta
Esse ângulo define o formato básico da pastilha, onde cada letra (R, S, C, W, T, D e V) especifica um ângulo de ponta:
Fonte: Sandvik Coromant
 Formato da pastilha
O ângulo de ponta define, por exemplo, o tipo de rosqueamento que está sendo confeccionado. No caso de roscas métricas, por exemplo, o ângulo de ponta da pastilha é definido
como 60⁰. Em roscas do sistema Whitworth, esse ângulo vale 55⁰.
Fonte: TOOLS, 2009 (adaptado)
 Rosca métrica
ÂNGULO DE FOLGA
O ângulo de folga, ( ) é o ângulo formado entre a superfície de folga da ferramenta e a peça, com o objetivo que se tenha apenas uma aresta da ferramenta em contato com a peça
na região do corte. O desgaste na superfície de folga da ferramenta (denominado desgaste de flanco) é normalizado e tem grande importância no estudo de vida da ferramenta pois
reduz consideravelmente a sua vida útil.
Fonte: CARBIDE, 2001 (adaptada)
 Ângulo de folga
ÂNGULO DE SAÍDA
O ângulo de saída, ( ) define a inclinação da superfície de saída do cavaco. Junto com o ângulo de folga ( ), este ângulo é responsável pela especificação adequada do ângulo da
cunha cortante ( ) da ferramenta ( ). Esta especificação é realizada em função das condições de usinagem em que a ferramenta irá atuar: material da peça,
profundidade de corte, avanço, condições de corte rígido ou não rígido, etc.
O ângulo de saída, ( ) possui grande importância nos estudos de forças e potências na usinagem e desgastes e vida da ferramenta. A inclinação da superfície de saída pode ser
positiva (+), negativa (-) ou zero graus.
Fonte: CARBIDE, 2001 (adaptada)
 Ângulo de saída
ÂNGULO DE CUNHA
O ângulo de cunha é o ângulo formado entre a superfície de saída do cavaco e a superfície de folga, principal ou lateral. Como visto anteriormente, este ângulo é obtido em função
dos ângulos de folga ( ) e de saída ( ), onde: .
Nas operações com condições de usinagem severas (material da peça duro ou muito duro e desbaste de superfícies com médias e grandes profundidades ou larguras de corte (ap) e
avanços de corte (fc)), o ângulo de cunha deve ser reforçado com chanfro ( c) pois o esforço sobre a cunha cortante da ferramenta é grande. No entanto, sempre que possível, a
superfície de saída deve possuir inclinação positiva (+) para reduzir a força necessária ao corte.
Nas operações de acabamento superficial em materiais não ferrosos ou aços comuns de baixo e médio teor de carbono, com pequenas e médias profundidades de corte (ap) e
avanços de corte (fc), o ângulo de cunha pode ou não sofrer reforço com chanfro ( c),dependendo da (ap). No entanto, a superfície de saída deve possuir inclinação positiva (+) para
facilitar a saída do cavaco da região do corte.
Fonte: Manual de treinamento da Sandvik Coromant (adaptado)
ÂNGULO DE POSIÇÃO
O ângulo de posição, , reduz o impacto de entrada na usinagem e tem influência sobre a espessura de corte 
Fonte: CARBIDE, 2001 (adaptada)
 Efeitos na espessura do cavaco devido à variação do ângulo de posição
Fonte: Sandvik Coromant (adaptada)
 ângulo de posição
ÂNGULO DE POSIÇÃO DA ARESTA SECUNDÁRIA (LATERAL)
O ângulo de posição da aresta secundária evita a interferência entre a superfície usinada e a ferramenta (aresta de corte secundária ou lateral).
Fonte: CARBIDE, 2001 (adaptada)
 Ângulo de posição da aresta secundária (lateral)
ÂNGULO DE INCLINAÇÃO DA ARESTA DE CORTE
O ângulo de inclinação, , define a inclinação da aresta de corte da ferramenta, podendo ser positiva ( (+)), negativa ( (-)) ou zero graus. Em usinagem pesada, a aresta de corte
recebe um choque extremamente grande no início da usinagem. A inclinação da aresta de corte previne a aresta de receber este choque e quebrar.
Fonte: CARBIDE, 2001 (adaptada)
 Ângulo de inclinação da areta de corte
MATERIAIS EMPREGADOS NAS FERRAMENTAS DE CORTE
O primeiro metal surgiu quando pedras de minériode ferro foram usadas em fogueiras para aquecer as cavernas.
 VOCÊ SABIA
O minério transformou-se em metal pelo efeito combinado do calor e da adição de carbono pela madeira carbonizada.
A evolução ao longo dos séculos levou a sofisticação dos métodos de fabricação e combinações de elementos, resultando nos materiais de alto desempenho hoje disponíveis.
Segundo Diniz, Marcondes e Coppini (2006), não existe uma classificação geral de materiais para ferramentas. Entretanto, com base nas características químicas, os materiais
podem ser agrupados da seguinte maneira:
AÇO FERRAMENTA
Há diferenças de nomenclatura na bibliografia, que pode também denominar aço ferramenta toda a gama de aços usados para fabricação de ferramentas. Foi o único material (aço)
empregado na confecção de ferramentas de corte até 1900. Após o surgimento do aço rápido, seu uso reduziu-se a aplicações secundárias, tais como:
Reparos, uso doméstico e de lazer.
Ferramentas usadas uma única vez ou para fabricação de poucas peças.
Ferramenta de forma.
AÇO RÁPIDO
Desenvolvido por F. W. Taylor e apresentado publicamente em 1900 na Exposição Mundial de Paris. É composto por elementos de liga como tungstênio, cromo e vanádio, elementos
básicos de liga e pequena quantidade de manganês para evitar fragilidade. Em 1942, devido à escassez de tungstênio provocada pela guerra, este foi substituído pelo molibdênio.
LIGAS FUNDIDAS
Desenvolvidas por Elwood Haynes em 1922. Entre suas características estão:
Elevada resistência a quente
Temperatura limite de 700 a 800°C.
Qualidade intermediária entre o aço rápido e o metal duro.
METAL DURO
Também chamado de carbonetos sinterizados. Surgiram em 1927 com o nome de widia (wie diamant — como diamante), com uma composição de 81% de tungstênio, 6% de carbono
e 13% de cobalto. As pastilhas de metal duro são fabricadas pelo processo de fabricação de Metalurgia do Pó.
CERMET
Composto formado por cerâmica e metal (CERâmica/METal). Quase tão antigo quanto o metal duro à base de tungstênio/cobalto, o cermet é um metal duro à base de titânio. Durante
a década de 1930, os primeiros cermets (Ti/Ni) eram muito frágeis e pouco resistentes à deformação plástica.
CERÂMICA
Inicialmente, cerâmica era o nome atribuído a ferramentas de óxido de alumínio. Na tentativa de diminuir a fragilidade destas ferramentas, os insertos passaram por considerável
desenvolvimento, diferindo atualmente dos iniciais. Atualmente, encontramos dois tipos básicos de cerâmica: base de óxido de alumínio e base de nitreto de silício.
NITRETO DE BORO CÚBICO CRISTALINO (CBN)
Material relativamente jovem, introduzido nos anos 50 e mais largamente nos anos 80, devido a exigência de alta estabilidade e potência da máquina-ferramenta.
DIAMANTE
É o material natural com a maior dureza encontrada. No entanto, ferramentas de diamante não podem ser usadas na usinagem de materiais ferrosos devido à afinidade do carbono
com o ferro. Não pode ser usado em processos com temperaturas acima de 900°C por causa da grafitização do diamante. Sua aplicação é feita em usinagem fina, pois é o único
material para ferramenta de corte que permite graus de afiação do gume até quase o nível de um raio atômico de carbono.
ELWOOD P. HAYNES (1857-1925)
Fonte: Wikimedia Commons
Inventor metalúrgico, pioneiro da indústria automóvel, empresário e industrial norte-americano. Inventou as ligas metálicas estelite e martensita de aço inoxidável, além de
idealizar e construir um dos primeiros automóveis feitos nos Estados Unidos. É reconhecido por ter criado o primeiro design americano para produção em massa e, com os
irmãos Apperson, fundou a primeira empresa dos Estados Unidos rentável na produção de automóveis.
Fonte: Wikipedia
O gráfico a seguir mostra como os diversos tipos de materiais empregados nas ferramentas de corte se comportam com relação às propriedades de velocidade de corte, resistência
ao desgaste e dureza a quente em função da tenacidade e resistência à flexão.
Fonte: DINIZ, MARCONDES; COPPINI, 2006 (adaptada)
 SAIBA MAIS
As ferramentas que utilizam menores velocidades de corte são também as mais tenazes, ou seja, que resistem mais a impactos. À medida que as ferramentas utilizam materiais que
permitem o emprego de maiores velocidades de corte, a resistência à flexão diminui, visto que a ferramenta fica menos dúctil.
METAL DURO
Atualmente, o metal duro com cobertura representa 80-90% de todas as pastilhas das ferramentas de corte. Seu bom desempenho como material da ferramenta de corte se deve à
sua exclusiva combinação de resistência ao desgaste e tenacidade, além de sua habilidade para conformidade com formatos complexos.
Os tipos de cobertura podem ser:
CVD
Significa Deposição Química de Vapor (do inglês Chemical Vapor Deposition).
É gerada por reações químicas em temperaturas de 700-1050°C.

PVD
Significa Deposição Física de Vapor (do inglês Physical Vapor Deposition).
São formadas em temperaturas relativamente baixas (400-600°C).
O processo envolve a evaporação de um metal que reage, por exemplo, com nitrogênio para formar uma cobertura de nitreto dura na superfície da ferramenta de corte.
GRUPOS DE MATERIAL DA PEÇA
A indústria de usinagem produz uma variedade extremamente ampla de peças usinadas em materiais muito diferentes (COROMANT, 1995). Cada material tem suas características
exclusivas que são influenciadas pelos elementos de liga, tratamento térmico, dureza etc. A combinação desses influencia significativamente a escolha da geometria da ferramenta de
corte, a classe e os dados de corte. Para facilitar a triagem, os materiais da peça foram divididos em seis grupos principais de acordo com a norma ISO e cada grupo tem
propriedades exclusivas em relação à usinabilidade:
ISO P
O aço é o maior grupo de materiais na área de usinagem, variando de materiais sem ligas a de alta liga e incluindo aços fundidos e aços inoxidáveis ferríticos e martensíticos. A
usinabilidade geralmente é boa, mas varia muito de acordo com a dureza do material, do teor de carbono etc.
ISO M
Os aços inoxidáveis são materiais com liga com um mínimo de 12% de cromo. Outras ligas podem incluir níquel e molibdênio. As diferentes condições como ferríticos, martensíticos,
austeníticos e austeníticos-ferríticos (duplex) formam a grande gama de materiais. Um ponto comum para todos esses tipos de materiais é que as arestas de corte são expostas a
uma grande quantidade de calor, desgaste, tipo entalhe e aresta postiça.
ISO K
Ao contrário dos aços, os ferros fundidos são um tipo de material de cavacos curtos. Os ferros fundidos cinzentos (GCI) e os ferros fundidos maleáveis (MCI) são bastante fáceis de
usinar, enquanto os ferros fundidos nodulares (NCI), ferros fundidos vermiculares (CGI) e ferros fundidos austemperados (ADI) são mais difíceis. Todos os ferros fundidos contêm SiC
(carboneto de silício) que é muito abrasivo para a aresta de corte.
ISO N
Os metais não ferrosos são mais macios como o alumínio, cobre, latão etc. O alumínio contém um teor de silício (Si) de 13% que é muito abrasivo. Geralmente, as altas velocidades
de corte e vida útil longa podem ser esperadas para pastilhas com arestas vivas.
ISO S
As superligas resistentes ao calor incluem muitos ferros alta-liga, níquel, cobalto e materiais à base de titânio. Eles são pastosos, criam aresta postiça, endurecem durante o trabalho
(endurecido por trabalho) e geram calor. Eles são muito semelhantes à área ISO M, mas são muito mais difíceis de cortar e reduzem a vida útil das arestas da pastilha.
ISO H
Esse grupo inclui aços com uma dureza entre 45-65 HRc e ferros fundidos coquilhados com cerca de 400-600 HB. A dureza faz com que sejam difíceis de usinar. Os materiais geram
calor durante o corte e são muito abrasivos para a aresta de corte.
O (OUTROS)
São os ISO Termoplásticos, termomoldados, GFRP (polímeros/plásticos reforçados com fibras de vidro), CFRP (plástico reforçado com fibra de carbono), compósitos de fibra de
carbono, plástico reforçado com fibra de aramida,borracha endurecido, grafite (técnico).
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. A DEFINIÇÃO DA GEOMETRIA DA CUNHA CORTANTE DA FERRAMENTA INTERESSA PARA O PROJETO, PARA O DESENHO E PARA A
FABRICAÇÃO E/OU REPARO DE UMA FERRAMENTA DE CORTE. OS ÂNGULOS QUE COMPÕEM A CUNHA CORTANTE INFLUENCIAM NO
ACABAMENTO DA SUPERFÍCIE USINADA, NA FORÇA DE CORTE E NO DESGASTE DA FERRAMENTA. OBSERVE A FIGURA A SEGUIR:
 FERRAMENTA MONOCORTANTE
NA FERRAMENTA MONOCORTANTE MOSTRADA NA FIGURA, AS LETRAS A, B, C, D E E REPRESENTAM, RESPECTIVAMENTE:
A) Superfície principal de folga, aresta lateral de corte, superfície de saída, ponta de corte e superfície lateral de folga.
B) Superfície lateral de folga, aresta lateral de corte, superfície de saída, ponta de corte e superfície principal de folga.
C) Superfície lateral de folga, aresta lateral de corte, superfície principal de folga, ponta de corte e superfície de saída.
D) Superfície de saída, aresta lateral de corte, superfície principal de folga, ponta de corte e superfície lateral de folga.
E) Superfície de saída, aresta lateral de corte, superfície lateral de folga, ponta de corte e superfície principal de folga.
2. AS PRIMEIRAS FERRAMENTAS PRODUZIDAS PELO HOMEM, COMO FACAS, PONTAS DE LANÇAS E MACHADOS, ERAM FABRICADAS
COM LASCAS DE GRANDES PEDRAS. SOMENTE NO FIM DA PRÉ-HISTÓRIA, O HOMEM PASSOU A USAR METAIS NA FABRICAÇÃO DE
FERRAMENTAS E ARMAS. A EVOLUÇÃO DOS MATERIAIS USADOS NAS FERRAMENTAS DE CORTE PERMITIU QUE:
A) As ferramentas de corte tivessem mais resistência à flexão e, consequentemente, aumentassem a produtividade.
B) Fosse possível aumentar os valores de velocidade de corte e, consequentemente, a produtividade do processo.
C) Materiais poliméricos fossem empregados em processos de usinagem e, com isso, uma maior taxa de remoção de material fosse obtida.
D) Os processos de usinagem não necessitassem mais de fluidos de corte, pois houve uma redução na geração de calor durante o corte.
E) Materiais como o diamante pudessem ser usados como ferramenta de corte, empregando altos valores de velocidade de corte em aços com elevada dureza.
GABARITO
1. A definição da geometria da cunha cortante da ferramenta interessa para o projeto, para o desenho e para a fabricação e/ou reparo de uma ferramenta de corte. Os
ângulos que compõem a cunha cortante influenciam no acabamento da superfície usinada, na força de corte e no desgaste da ferramenta. Observe a figura a seguir:
 Ferramenta monocortante
Na ferramenta monocortante mostrada na figura, as letras A, B, C, D e E representam, respectivamente:
A alternativa "E " está correta.
(A) Superfície de saída do cavaco (SS): Superfície por onde o cavaco desliza e sai da região do corte, após ser removido pela aresta de corte.
(B) Aresta lateral de corte (ALC): Aresta formada pela interseção da superfície de saída (SS) com a superfície lateral de folga (SLF).
(C) Superfície lateral de folga (SLF): Sua inclinação, junto com a inclinação da superfície de saída, possibilita a formação da aresta lateral de corte (ALC) e, consequentemente, do
ângulo lateral de cunha ( L).
(D) Ponta de corte: Formada pela interseção da aresta principal de corte (APC) com a aresta lateral de corte (ALC) da ferramenta.
(E)Superfície principal de folga (SPC): Sua inclinação, junto com a inclinação da superfície de saída, permite a formação da aresta principal de corte (APC) e, consequentemente, do
ângulo principal de cunha ( )
2. As primeiras ferramentas produzidas pelo homem, como facas, pontas de lanças e machados, eram fabricadas com lascas de grandes pedras. Somente no fim da pré-
história, o homem passou a usar metais na fabricação de ferramentas e armas. A evolução dos materiais usados nas ferramentas de corte permitiu que:
A alternativa "B " está correta.
Com a evolução dos materiais, as ferramentas de corte passaram a ter menos resistência à flexão por conta do aumento da dureza. Materiais poliméricos não podem ser empregados
em ferramenta de corte por não possuírem dureza e tenacidade suficientes para cortar materiais ferrosos. A geração de calor aumentou consideravelmente com o aumento das
velocidades de corte, necessitando de uma refrigeração adequada com fluido de corte apropriado. Ferramentas de diamante não podem ser usadas na usinagem de materiais
ferrosos, devido à afinidade do carbono com o ferro, nem em processos com temperaturas acima de 900°C, devido à grafitização do diamante.
MÓDULO 4
 Calcular a força e a potência de usinagem no torneamento
O CÁLCULO DA FORÇA E DA POTÊNCIA DE USINAGEM
CONCEITOS
O objetivo de se calcular a força e a potência em uma operação de usinagem é identificar se o motor existente em determinada máquina possui potência instalada suficiente para que
a operação possa ser realizada ou, no caso de um projeto de uma máquina, efetuar o dimensionamento do motor da máquina para o fim a que ela se propõe.
Fonte: Shutterstock.com
 Motor de uma máquina
A MÁQUINA-FERRAMENTA PODE TER UM MOTOR PARA TODOS OS MOVIMENTOS OU UM MOTOR PARA CADA
MOVIMENTO, SENDO ESTES ELÉTRICOS.
FORÇAS DURANTE A USINAGEM
As forças de usinagem serão consideradas agindo em direção e sentido sobre a ferramenta.
FORÇA DE USINAGEM PU
A força de usinagem é a força total que atua sobre uma cunha cortante durante a usinagem.
No processo de usinagem por abrasão, a força de usinagem praticamente não pode ser referida a uma aresta cortante única, devendo, portanto, ser referida à parte ativa do rebolo
em dado instante.
COMPONENTES DA FORÇA DE USINAGEM
A componente da força de usinagem num plano ou numa direção qualquer é obtida mediante a projeção da força de usinagem, Pu, sobre esse plano ou direção; isto é, por meio de
uma decomposição ortogonal.
Praticamente, assumem importância especial aquelas componentes que estão contidas no plano de trabalho e no plano efetivo de referência (É o plano perpendicular à direção
efetiva de corte.) . Baseando-se na técnica empregada na medida dessas forças, o plano efetivo de referência é frequentemente confundido com o plano perpendicular à direção de
corte.
AS COMPONENTES DA FORÇA DE USINAGEM QUE NÃO SÃO OBTIDAS ATRAVÉS DE UMA DECOMPOSIÇÃO
GEOMÉTRICA DA FORÇA DE USINAGEM, PU, E SIM POR INTERMÉDIO DE CONSIDERAÇÕES TECNOLÓGICAS E FÍSICAS
DA FORMAÇÃO DO CAVACO, DEVEM SER DEFINIDAS EM UMA NORMA ESPECIAL.
Especial interesse é dado à Força de Corte, Pc, Força de Avanço, Pf, e Força Efetiva de Corte, Pe, que originam, respectivamente, a Potência de Corte, Nc, Potência de Avanço, Nf, e
Potência Efetiva de Corte, Ne.
POTÊNCIA DE CORTE
A potência de corte, Nc, expressa em CV, é o produto da força de corte, Pc, expressa em kgf, pela velocidade de corte, vc, expressa em m/min:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
O dividendo (60∙75) tem por objetivo converter as unidades kgf∙m/min em CV.
Para a potência de corte, Nc, expressa em kW, a força de corte é expressa em N e a fórmula da potência de corte é dada por
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
A velocidade de corte, vc, também é expressa em m/min.
POTÊNCIA DE AVANÇO
A potência de avanço, Nf, expressa em CV, é o produto da força de avanço, Pf, expressa em kgf, pela velocidade de avanço, vf, expressa em mm/min:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
O dividendo (60∙75∙1000) tem por objetivo converter as unidades kgf∙mm/min em CV.
POTÊNCIA EFETIVA DE CORTE
A potência efetiva de corte, Ne, expressa em CV, é o produto da força efetiva de corte, Pe, expressa em kgf, pela velocidade efetiva de corte, ve, expressa em m/min:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
O dividendo (60∙75) tem por objetivo converter as unidades kgf∙m/min em CV.
Como o movimento efetivo de corte é resultante dos movimentos de corte e de avanço, quando atuam simultaneamente, a Potência efetiva de corte (Ne) pode ser calculada por:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagemhorizontal
RELAÇÃO ENTRE A POTÊNCIA DE CORTE E POTÊNCIA DE AVANÇO
A partir da razão entre as potências de corte e de avanço, tem-se:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Para o torneamento:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Estima-se que no torneamento (FERRARESI, 1970). Tomando, por exemplo, a usinagem de uma peça de diâmetro d = 50 mm com um avanço f = 1 mm/rotação, tem-
se:
, ONDE 
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Dessa forma, conclui-se que a maior parcela da potência efetiva de corte, Ne, é fornecida pela potência de corte, Nc. Assim, pode-se considerar, sem perda considerável de precisão
nos cálculos, que:
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ESTIMATIVA DA FORÇA DE CORTE
A força de corte pode ser expressa por
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
s é a área da seção de corte
ks é a pressão específica de corte, ou seja, a força de corte por unidade de área da seção de corte
Como a área da seção de corte pode ser estimada por meio dos parâmetros de usinagem, profundidade de corte e avanço de corte, resta estimar a pressão específica de corte.
CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍFICA DE CORTE
Vários pesquisadores propuseram fórmulas analíticas para estimar a pressão específica de corte em função de diversas grandezas que a influenciam.
 DICA
Para dado material a ser usinado com certa ferramenta, geralmente os ângulos efetivos de trabalho já se acham tabelados, isto é, já foram determinados, baseados de certa forma em
condições econômicas.
A influência da velocidade de corte sobre a pressão específica, ks, é pequena, de maneira que para determinado par ferramenta-peça resta saber como varia ks em função da área e
da forma da seção de corte.
FORMULAÇÃO DE TAYLOR
F. W. Taylor foi um dos primeiros pesquisadores que desenvolveu formulações analíticas para a estimativa da pressão específica de corte.
SUAS EXPRESSÕES SÃO:
, PARA FERRO FUNDIDO CINZENTO
, PARA FERRO FUNDIDO BRANCO
, PARA AÇO SEMIDOCE
Após Taylor, outros pesquisadores propuseram formulações para estimar a pressão específica de corte. Como mais importantes, destacam-se as associações ASME (American
Society of Mechanical Engineers — Sociedade Norte-americana de Engenheiros Mecânicos), AWF (Associação de produção econômica da Alemanha) e o engenheiro alemão Otto
Helmut Kienzle.
FREDERICK WINSLOW TAYLOR (1856-1915)
Fonte: Wikimedia Commons
Engenheiro mecânico americano escritor do livro Os Princípios da Administração Científica e que observou de perto os trabalhadores responsáveis pelo corte de metais em
empresas siderúrgicas industriais. Disso resultou o planejamento da organização científica do trabalho.
Fonte: Biografías y Vidas – La Enciclopedia Biográfica en Línea. (Tradução nossa)
AÇO SEMIDOCE
Aço semidoce é um aço com média porcentagem de carbono (0,25 a 0,40%)
OTTO HELMUT KIENZLE (1893-1969)
Engenheiro alemão, planejador de produção e professor universitário. Em 1947, Otto Kienzle foi contratado para representar a cadeira de máquinas-ferramentas na
Universidade Técnica de Hanove. Lá ele se voltou para a tecnologia de conformação de peças individuais e montou o centro de pesquisa de forjamento e processamento de
chapas metálicas.)
Fonte: Wikipedia
ASME
A Sociedade Norte-americana de Engenheiros Mecânicos apresenta várias tabelas da velocidade e da potência de corte (por unidade de volume de cavaco e por minuto) para
diferentes materiais e diferentes ferramentas (ASME, 1952). A partir desses dados, estima-se ks por meio da fórmula:
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Ca é a constante do material
f é o avanço
n é uma constante, sendo 0,2 para aços e 0,3 para ferro fundido
A tabela a seguir contém os valores de Ca para alguns materiais:
Material Ca
ABNT 1020 182
ABNT 1035 201
ABNT 1045 215
ABNT 1060 245
ABNT 1095 280
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 Constantes de materiais de acordo com as normas ABNT
AWF
A Associação de Produção Econômica da Alemanha propõe uma tabela de ks para vários materiais (AWF, 1949):
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Cw é a constante do material
f é o avanço
A tabela a seguir contém os valores de Cw para alguns materiais:
Material Cw
ABNT 1020 120
ABNT 1035 140
ABNT 1045 145
ABNT 1060 150
ABNT 1095 160
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 Constantes de materiais de acordo com as normas ABNT
KIENZLE
A formulação de Kienzle (KIENZLE 1952) se mostrou bastante simples e precisa para os cálculos práticos da força de corte. Em sua fórmula, a pressão específica de corte, ks, é em
função da espessura de corte, h, e não em função do avanço, f. Segundo Kienzle, esta formulação é aplicável a todas as operações de usinagem. A força de corte calculada por
Kienzle é:
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ks1 e (1-z) são constantes do material
h é a espessura de corte
b é o comprimento de corte
Correção da formulação de Kienzle em função do ângulo de saída ( )
Para obtenção das constantes ks1 e (1 – z) Kienzle utilizou em seus experimentos ferramentas com ângulo de saída kienzle = 6° para usinagem de peças de aço e kienzle = 2° para
usinagem de peças de ferro fundido. Se o ângulo de saída da ferramenta a ser empregada na operação de torneamento tiver um diferente desses valores, Kienzle sugere um
aumento ou diminuição de 1 a 2% na força de corte (usar valor médio de 1,5%), para cada aumento ou diminuição de 1o, respectivamente. Desta forma, a formulação de Kienzle
corrigida fica:
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A tabela a seguir contém os valores de 1-z e ks1 para alguns materiais:
Material 1 - z Ks1
ABNT 1035 0,74 199
ABNT 1045 0,83 211
ABNT 1060 0,70 226
ABNT 4140 0,74 250
ABNT 8620 0,74 210
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 Constantes de materiais de acordo com as normas ABNT
POTÊNCIA NECESSÁRIA NO MOTOR DA MÁQUINA-FERRAMENTA
Em nenhuma máquina-ferramenta o rendimento mecânico será igual a 100%. Há uma perda de rendimento nos elementos de máquina (polias, correias, engrenagens) que
transmitem o movimento do motor principal até a região onde o corte acontece. Assim, a potência necessária no motor que comanda o movimento de corte (Nm) deve ser sempre
maior do que a potência necessária na região do corte (Nc). Nos Tornos Mecânicos o rendimento mecânico varia entre 60 e 80%, dependendo da idade da máquina. Em Tornos
novos, sem folga entre os elementos de trasnmissão, o rendimento pode chegar a 80%. Nos tornos muito antigos ou com muito uso, a folga entre os elementos de transmisão fazem
com que o rendimento mecânico possa chegar a 60%. Assim, tem-se que:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Onde Nmec é o rendimento mecânico da máquina-ferramenta, indicado pela fabricante.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. A FORÇA EXISTENTE ENTRE A FERRAMENTA DE CORTE E A PEÇA-OBRA DURANTE A USINAGEM É GERADA EM FUNÇÃO DA
SEPARAÇÃO DO CAVACO DA PEÇA-OBRA. EM FUNÇÃO DAS VELOCIDADES ENVOLVIDAS, A POTÊNCIA DE USINAGEM GERADA DURANTE
O PROCESSO DEVE SER SUPRIDA PELO MOTOR DA MÁQUINA-FERRAMENTA. PARA O CÁLCULO DA POTÊNCIA DE USINAGEM, PODEMOS
AFIRMAR QUE:
A) A maior parcela da potência de usinagem é a potência de corte, podendo-se desprezar a potência de avanço.
B) A maior parcela da potência de usinagem é a potência de avanço, podendo-se desprezar a potência de corte.
C) Para calcular a potência de usinagem, devemos obter a pressão específica de corte que é constante para cada material.
D) Em todas as formulações para estimar a pressão específica de corte, observamos que o avanço não tem relação com a pressão específica