Aula-1 Processos de Usinagem

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PROCESSOS DE USINAGEM 
AULA 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Claudimir José Rebeyka 
 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Todo produto ou bem de consumo passa, necessariamente, por um 
processo de fabricação. A indústria metal é responsável pela transformação de 
metais em produtos tais como máquinas, mecanismos, equipamentos, 
ferramentas, veículos, materiais de transporte, entre outros. 
Fabricar um componente mecânico consiste basicamente em 
transformar uma matéria-prima com o intuito de obter um produto acabado. Os 
componentes mecânicos são fabricados a partir de matérias-primas que 
oferecem propriedades adequadas às necessidades para as quais foram 
projetadas. Assim, os processos de fabricação transpõem os projetos que 
estão no campo das ideias em peças e componentes mecânicos que vão 
executar a intenção inicial. 
Os processos de fabricação, de maneira geral, podem ser classificados 
em duas grandes categorias: fabricação com remoção de material e fabricação 
sem remoção de material. Quando ocorre a remoção de material, damos a 
esse processo o nome de fabricação por usinagem (ABNT, 2015). 
Nesta aula, aprenderemos os princípios do corte de materiais com o uso 
de ferramentas e também vamos estudar as principais definições dos 
processos de usinagem. Em seguida, vamos discutir alguns aspectos 
relacionados à tecnologia dos principais dentre esses processos. 
Por fim, poderíamos pensar: quais são os processos mais comuns na 
indústria mecânica? Quais são as máquinas e ferramentas mais utilizadas 
nessa indústria para realizar as operações dos processos de usinagem? 
TEMA 1 – PRINCÍPIOS DO CORTE DE MATERIAIS 
 Durante a usinagem, a remoção de material ocorre por meio do corte, 
pelo princípio da cunha. Para compreender esse princípio, observe a figura a 
seguir: 
Figura 1 – Movimento de corte 
 
 
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Fonte: Shutterstock. 
Repare que a faca tem uma aresta cortante na parte de baixo e uma 
face plana no lado de cima. O corte é feito com facilidade quando apoiamos a 
parte mais afiada da faca sobre o alimento. Este é o princípio da cunha: 
Quando aplicamos força com uma ferramenta de geometria adequada, isso 
facilita o corte do material. 
Figura 2 – Efeito de cunha 
 
Fonte: Shutterstock. 
Uma ferramenta afiada em forma de cunha pode separar uma parte do 
material da peça através de um movimento, chamado movimento de corte. A 
figura abaixo representa uma operação de usinagem chamada corte com serra. 
 
 
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Figura 3 – Corte com serra 
 
Fonte: Shutterstock. 
O material que é removido pela ação da ferramenta de corte é chamado 
de cavaco (Ferraresi, 1970). A ferramenta tem geometria diversificada e se 
move com velocidade adequada em direção à peça, avançando no percurso de 
usinagem e efetuando a remoção dos cavacos. Veja a ilustração a seguir. 
Figura 4 – Ferramentas de corte 
 
Fonte: Shutterstock. 
 
 
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Portanto, para cada operação de usinagem será necessária pelo menos 
uma ferramenta de corte com a geometria adequada, que permita a execução 
da peça. 
O movimento relativo entre a peça e a ferramenta é que permite a 
execução da usinagem. Durante as operações de usinagem, o material em 
bruto é convertido progressivamente em peças com geometria e dimensões 
bem definidas. 
Principais vantagens dos processos de usinagem: 
 Grande diversidade de geometrias de peças; 
 Elevado grau de precisão dimensional; 
 Controle de acabamento superficial bastante refinado; 
 Os processos resultam, em geral, em poucas alterações nas 
propriedades. 
Principais desvantagens: 
 Baixa velocidade de produção; 
 Altos custos, comparativamente com outros processos de fabricação. 
Figura 5 – Ferramenta de usinagem 
 
Fonte: Shutterstock. 
Tudo isso faz com que sejam de usinagem os principais processos de 
fabricação de muitas indústrias de produtos, máquinas, equipamentos e bens 
de consumo. Podemos perceber que os processos de usinagem são muito 
aplicados na indústria mecânica. Seus custos associados são superiores a 
15% do valor de todos os produtos manufaturados dos países industrializados. 
 
 
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TEMA 2 – DEFINIÇÕES DOS PROCESSOS DE USINAGEM 
As operações de usinagem podem ser definidas como "aquelas que ao 
conferir forma à peça, ou dimensões ou acabamento, ou qualquer combinação 
destes três itens, produzem cavaco" (Ferraresi, 1970). Entende-se por cavaco 
a porção de material retirada da peça pela ação da ferramenta, caracterizando-
se por apresentar forma irregular. 
Figura 6 – Operação de usinagem gerando cavaco 
 
Fonte: Shutterstock. 
Na figura acima, podemos ver uma barra cilíndrica de metal presa em 
um dispositivo de rotação e uma ferramenta que pode se mover na direção do 
raio da barra e do seu comprimento. Durante os processos de usinagem, a 
barra é transformada em uma peça de geometria cilíndrica, com dimensões 
bem definidas. A peça é obtida a partir da combinação do movimento de 
rotação da peça e do deslocamento da ferramenta. 
Ou seja, a matéria-prima é fixada em uma máquina que, em conjunto 
com a ferramenta, vai desempenhar os movimentos de corte, produzindo 
cavacos. Na medida em que os cavacos vão sendo removidos, ocorrem as 
operações de usinagem, e a peça resulta na forma geométrica final, com 
dimensões e acabamento apropriados. 
A máquina-ferramenta é um sistema de que permite a fixação da 
ferramenta e do material da peça. Esse sistema é composto de mecanismos 
que permitem a realização dos movimentos de corte e executa a usinagem. 
 
 
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No Brasil, os processos de usinagem foram definidos originalmente a 
partir da norma ABNT NBR 6175, de 1971. Essa norma foi recentemente 
cancelada e substituída pela versão de 2015 (ABNT, 2015), que tem por 
objetivo a nomenclatura, definição e classificação dos processos mecânicos de 
usinagem. 
Observe, na figura a seguir, a ilustração de algumas operações de 
torneamento. Neste processo de usinagem, a peça gira em torno de um eixo 
principal de rotação e a ferramenta monocortante realiza movimentos em um 
plano formado pela direção do raio e do comprimento da peça. 
Figura 7 – Alguns processos de torneamento: (a) cilíndrico externo; (b) cônico 
externo; (c) curvilíneo; (d) cilíndrico interno; (e) cônico interno; (f) sangramento 
radial 
 
Fonte: Adaptado de Ferraresi, 1970, p. XXVII. 
No processo de furação, a ferramenta gira em torno de seu próprio eixo 
e se desloca contra a peça. Existem várias ferramentas e tipos de furo, 
conforme podemos observar na figura a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 8 – Ferramentas perfuradoras 
 
Fonte: Adaptado de Ferraresi, 1970, p. XXX. 
No processo de fresamento, a ferramenta gira em torno de seu próprio 
eixo e se desloca contra a peça. Geralmente, as ferramentas são 
multicortantes, conforme podemos observar na figura a seguir. 
Figura 9 – Alguns processos de fresamento: (a) cilíndrico tangencial; (b) 
cilíndrico tangencial concordante; (c) cilíndrico tangencial discordante; (d) 
frontal; (e) frontal de canal com fresa de topo; (f) composto 
 
Fonte: Adaptado de Ferraresi, 1970, p. XXVII. 
As operações de fresamento possibilitam a produção de superfícies 
planas, horizontais, verticais e inclinadas. Também podemos produzir 
superfícies com formas geométricas específicas. Para isso, utilizamos 
 
 
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ferramentas chamadas fresas, com diversas formas geométricas bem 
definidas. 
Por fim, existe uma série de processos de usinagem nos quais se 
empregam as ferramentas de corte de Geometria Não Definida (GND), tais 
como discos abrasivos, lixas,rebolos e abrasivos não ligados. Esses processos 
executam operações de retificação, lixamento, polimento, brunimento, entre 
outras. 
TEMA 3 – TECNOLOGIA DOS PROCESSOS DE USINAGEM 
Para produzir uma peça por um processo de usinagem, existe uma 
quantidade de matéria-prima que vai ser removida pela ação da ferramenta. 
Isso acontece porque os materiais em estado bruto são fornecidos em 
dimensões padronizadas, na maioria das vezes maiores que as dimensões 
finais das peças projetadas. 
O material da peça em estado bruto e a ferramenta devem ser montados 
em uma máquina-ferramenta que permita a remoção gradual do material da 
peça, resultando na forma geométrica final com as dimensões e acabamentos 
apropriados. 
Figura 10 – Ferramentas de desbaste e acabamento 
 
Fonte: Sandvik-Coromant, 2015. 
Veja, como exemplo, as ferramentas executando as operações de 
desbaste e acabamento na figura acima. O material da peça é retirado em 
camadas. As operações que retiram as primeiras camadas são chamadas de 
desbaste, e as que retiram as camadas finais, de acabamento. 
Geralmente as operações de desbaste retiram o máximo possível de 
material e empregam velocidades de corte mais baixas. Já as operações de 
 
 
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acabamento empregam maiores velocidades de corte e removem o mínimo 
possível de material. 
Assim, as operações em desbaste conferem maior eficiência aos 
processos de usinagem, porque retiram mais material em um determinado 
tempo, enquanto as operações de acabamento oferecem mais precisão 
geométrica e dimensional, porque exigem menores esforços de corte. 
Como já foi mencionado, a máquina-ferramenta pode ser definida como 
um sistema de dispositivos e mecanismos que possibilita a fixação da peça e 
da ferramenta, permitindo a realização dos movimentos com direção e 
velocidade necessárias para o corte. 
Apesar disso, algumas peças têm formas geométricas complexas e 
superfícies com graus de acabamento distintos. Veja, por exemplo, as peças 
da figura abaixo. 
Figura 11 – Peças usinadas 
 
Fonte: Shutterstock. 
Podemos facilmente perceber que, para fazer peças usinadas, podem 
ser necessárias várias operações de fabricação. Por isso, é necessário 
conhecer os detalhes das operações, as formas de fixação, os parâmetros de 
corte, as formas de controle de qualidade. Todos os detalhes das operações de 
usinagem são importantes e devem ser planejados antes do início do trabalho. 
Essa etapa é chamada de planejamento de processos e envolve itens como a 
capacidade de calcular o tempo e o custo de fabricação. 
 
 
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TEMA 4 – PRINCIPAIS PROCESSOS DE USINAGEM 
Para fabricar uma peça, é necessário conhecer as características e 
planejar os processos de usinagem. Na indústria mecânica, existe uma grande 
diversidade de processos de fabricação, sendo que as principais operações de 
usinagem são: o torneamento, a furação e o fresamento. 
O torneamento é indicado para peças de formato cilíndrico, cujo perfil 
possa ser desenvolvido pela rotação da peça em torno do seu eixo de simetria 
(ABNT, 2015). 
Figura 12 – Torneadores 
 
Fonte: Sandvik-Coromant, 2015. 
 
Fonte: Sandvik-Coromant, 2015. 
Veja nas figuras acima algumas operações de torneamento: 
1. torneamento longitudinal; 
2. torneamento de perfis; 
 
 
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3. faceamento. 
Perceba que mudam apenas o tipo de suporte da ferramenta e o 
posicionamento em relação ao eixo de rotação. 
Os parâmetros de torneamento podem ser observados na figura a 
seguir. 
Figura 13 – Parâmetros de torneamento 
 
Fonte: Sandvik-Coromant, 2015. 
A peça vai girar com certo número de rotações por minuto n (rpm) e 
velocidade de corte Vc (m/min). A ferramenta vai avançar com fn (mm/rot) e 
remover um cavaco de largura correspondente à profundidade de corte ap 
(mm). A operação vai produzir uma peça cilíndrica com diâmetro Dm (mm). 
Figura 14 – Parâmetros de torneamento 
 
Fonte: Sandvik-Coromant, 2015. 
 
 
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Considerando uma mesma velocidade de corte, quanto maior o diâmetro 
da peça, menor deve ser o número de rotações por minuto (rpm). Na figura 
acima, por exemplo, se mantivermos fixo o número de rotações por minuto, a 
velocidade de corte será maior no diâmetro maior (Vc2 > Vc1). 
A furação é indicada para obtenção de furos cilíndricos, cujo perfil possa 
ser desenvolvido pela rotação da peça ou da ferramenta e pelo deslocamento 
em relação ao seu eixo de simetria. 
Figura 15 – Operação de furação 
 
Fonte: Shutterstock. 
Esse processo de usinagem é muito comum na indústria de fabricação 
mecânica. Podemos destacar algumas funções dos furos nas peças 
mecânicas: furos para fixação, furos para orientação ou para posicionamento 
de componentes, furos para passagem de fluidos, furos para redução de peso 
de componentes e conjuntos (ABNT, 1990). O fato é que existem diversos 
graus de acabamento e cada tipo de furo deve ter sua função específica na 
peça. A principal ferramenta utilizada nos processos de furação em 
DESBASTE é a broca helicoidal, que pode ser observada na figura a seguir: 
 
 
 
 
 
 
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Figura 15 – Broca helicoidal 
 
Fonte: Adaptado de ABNT, 1990. 
Já o fresamento é o tipo mais versátil dos processos de usinagem 
(Ferraresi, 1970). Repare na figura a seguir, em que uma ferramenta efetua a 
usinagem de uma peça presa à máquina. No contexto do fresamento, o 
movimento de corte é associado à rotação da ferramenta, e o movimento de 
avanço geralmente é associado ao deslocamento da peça. 
Figura 17 – Fresa 
 
Fonte: Shutterstock. 
Assim, pode-se produzir superfícies planas, cilíndricas ou de perfil 
especial com ferramentas geralmente multicortantes, chamadas fresas. 
Observe algumas operações de fresamento na figura a seguir. 
 
 
 
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Figura 18 – Operações de fresamento 
 
Fonte: OSG, 2015. 
As fresas de topo mais comuns têm entre duas e oito arestas de corte. 
Fresas com menor número de arestas de corte são indicadas para as 
operações de desbaste e com maior número de arestas de corte são indicadas 
para acabamento. Alguns autores utilizam o termo dente ou simplesmente 
corte para definir a aresta de corte. 
Figura 19 – Arestas de corte 
 
Fonte: Shutterstock. 
Também é comum a utilização de cabeçotes de fresamento, tal como 
ilustrado na figura a seguir. 
 
 
 
 
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Figura 19 – Cabeçote de fresamento 
 
Fonte: Shutterstock. 
Este tipo de ferramenta é composto de um corpo fabricado em aço e 
vários insertos intercambiáveis de metal duro. 
TEMA 5 – MÁQUINAS E FERRAMENTAS UTILIZADAS NOS PROCESSOS DE 
USINAGEM 
Para fabricar uma peça, é necessário planejar e, para fazer o 
planejamento, é necessário conhecer as máquinas e ferramentas utilizadas nos 
processos de fabricação. Como vimos anteriormente, as principais operações 
de usinagem são: o torneamento, a furação e o fresamento. 
O torneamento é executado em uma máquina chamada torno mecânico, 
que pode ser observada na figura a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 21 – Torno mecânico 
 
Fonte: Shutterstock. 
O movimento de giro da matéria-prima da peça, associado ao 
movimento da ferramenta no plano de trabalho, vai possibilitar a obtenção de 
peças de geometria essencialmente cilíndrica. Ou seja, vamos perceber que, 
no torneamento, a peça gira e a ferramenta se desloca sobre o perfil da peça. 
Assim, o movimento relativo entre a peça e a ferramenta é que produz o 
torneamento. 
O tipo mais comum de furação é feito com o uso de furadeira e broca. 
Para produzir diferentes tipos de furos, é preciso dispor de brocas e furadeirasadequadas. 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 22 – Furadeira de bancada 
 
Fonte: Shutterstock. 
A figura anterior ilustra uma furadeira de bancada. O motor transmite a 
rotação para a broca por um sistema de correias que permite o ajuste da 
rotação. A peça é fixada em uma morsa, e a broca, em um mandril de fixação. 
O movimento de avanço da ferramenta em direção à peça é controlado pelo 
acionamento de uma alavanca de deslocamento. 
Para as operações de fresamento, são utilizadas ferramentas chamadas 
fresas e máquinas chamadas fresadoras, podendo haver várias combinações. 
Na figura a seguir é apresentada uma foto de uma fresadora. 
Figura 23 – Fresadora 
 
Fonte: Shutterstock. 
Veja, na figura a seguir, de uma forma esquemática, as duas principais 
configurações da fresadora: eixo vertical e eixo horizontal. 
 
 
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Figura 24 – Configurações da fresadora: eixo vertical e eixo horizontal 
 
Fonte: Sandvik-Coromant, 2015. 
O que determina o tipo da fresadora é a orientação do eixo da 
ferramenta. Uma fresadora vertical tem o eixo de rotação da ferramenta 
orientado na direção vertical. Uma fresadora horizontal tem o eixo de rotação 
orientado na direção horizontal, conforme podemos ver na figura 24. 
A peça geralmente é fixada na máquina com o auxílio de uma morsa, 
conforme ilustrado a seguir. 
Figura 25 – Morsa 
 
Fonte: Shutterstock. 
Para peças com perfil especial é possível fazer a fixação direta na mesa 
da fresadora com o auxílio de grampos de aperto. Veja um exemplo na figura a 
seguir. 
 
 
 
 
 
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Figura 26 – Grampos de aperto 
 
Fonte: Shutterstock. 
NA PRÁTICA 
Resolva as questões a seguir. As respostas poderão ser encontradas 
após a seção de Referências. 
1. Indique se as seguintes considerações sobre as funções de uma 
furadeira são verdadeiras (V) ou falsas (F): 
( ) A furadeira de bancada deve permitir o posicionamento da peça. 
( ) A furadeira de coluna deve permitir a regulagem da rotação da 
broca. 
( ) A furadeira radial deve permitir a rotação da peça durante o 
processo de furação. 
( ) A furadeira de bancada deve permitir o movimento de avanço da 
broca. 
2. Analise as ilustrações sobre os processos de fresamento e indique se as 
seguintes considerações são verdadeiras (V) ou falsas (F): 
( ) No processo de fresamento normalmente a peça gira e a ferramenta 
se desloca linearmente. 
( ) No processo de fresamento geralmente é utilizada uma ferramenta 
monocortante. 
 
 
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( ) Existem várias operações de fresamento, o que torna este processo 
o mais flexível da usinagem. 
( ) O processo de fresamento não permite a usinagem de peças 
cilíndricas. 
3. Indique a alternativa correta: 
a) O principal objetivo dos processos de furação é obter superfícies 
de fino acabamento dimensional e geométrico. 
b) O principal objetivo dos processos de torneamento é obter peças 
com geometria plana. 
c) Uma das principais desvantagens dos processos de torneamento 
é a possibilidade de fazer operações de desbaste e operações de 
acabamento. 
d) Uma das principais vantagens dos processos de fresamento é a 
dificuldade em obter geometrias diversificadas. 
FINALIZANDO 
Nesta aula vimos que o princípio da cunha é que facilita a penetração da 
ponta da ferramenta durante o corte dos materiais. A usinagem somente vai 
ocorrer quando houver o movimento relativo entre a ponta da ferramenta e a 
superfície da peça. Analisamos que as operações de desbaste servem para a 
remoção da maior parte da matéria-prima em excesso e as operações de 
acabamento servem para aferir a forma geométrica e as dimensões finais da 
peça usinada. Conhecemos as características das operações de torneamento, 
furação e fresamento que permitem a fabricação da maioria de peças e 
conjuntos mecânicos. 
Podemos concluir que as operações mais comuns na indústria mecânica 
são: furação, torneamento e fresamento. Portanto é muito importante conhecer 
também as máquinas e ferramentas utilizadas nestes processos de usinagem. 
As furadeiras, os tornos mecânicos e as fresadoras são máquinas muito 
utilizadas na indústria mecânica. 
Nas próximas aulas vamos analisar quais as condições ideais para a 
execução destas operações. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6175. Usinagem: 
processos mecânicos. Rio de Janeiro, 2015. 
CIMM. Material didático: usinagem. Disponível em: 
<http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/3251>. Acesso em: 21 nov. 
2017. 
DINIZ, A. E.; MARCONDES, F. C.; COPPINI, N. L. Tecnologia da usinagem 
dos materiais. 7. ed. São Paulo: Artliber, 2010. 
FERRARESI, D. Fundamentos da usinagem dos metais. São Paulo: Blucher, 
1970. 
REBEYKA, C. J. Princípios dos processos de fabricação por usinagem. 1. 
ed. Curitiba: Ed. Intersaberes, 2016. 
SANDVIK COROMANT. General turning operations. Disponível em: 
<https://tu-academy.csod.com/content/tu-
academy/publications/91/Files/A_Theory.pdf>. Acesso em 21 nov. 2017. 
SHUTTERSTOCK. Disponível em: <https://www.shuttersock.com>. Acesso em 
21 nov. 2017. 
 
 
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RESPOSTAS 
1. V, V, F, V. 
2. F, F, V, F. 
3. D.