Introdução aos processos de Usinagem e a Matéria-prima utilizada

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PROCESSOS DE USINAGEM 
AULA 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Marcelo Francisco Staff 
 
 
CONVERSA INICIAL 
Para se fabricar um componente qualquer, é preciso transformar uma 
determinada matéria-prima em um produto acabado, passando por variados 
processos de fabricação. As indústrias são as responsáveis pela transformação 
de metais no estado bruto em produtos, tais como máquinas, equipamentos, 
ferramentas, veículos, materiais de transporte, entre outros. 
Os conceitos aplicados aqui abrangem uma grande parte da tecnologia 
de usinagem, utilizada nas indústrias em diversos segmentos, entre elas: a 
indústria médica, a indústria petrolífera, a indústria automobilística, a indústria 
de moldes e matrizes, a indústria alimentícia, a indústria do vestiário, e muitas 
outras. 
Nesta aula, você aprenderá os conceitos fundamentais dos processos 
de usinagem. Para isso, iremos conhecer os principais tipos de matérias-
primas para a fabricação de peças, identificaremos as máquinas e ferramentas 
baseando-se nos processos de diferentes tipos de peças, entre outros 
aspectos. 
TEMA 1 – PROCESSOS DE USINAGEM 
A usinagem é um dos processos mais utilizados no mundo. Por esse 
motivo, iremos estudar as características principais que compõem esses 
processos, que estão presentes em quase todos os setores produtivos, de 
maneira direta ou indireta. 
Está preparado para esse universo de informações? Então, vamos lá! 
Buscaremos conhecer e entender os processos de usinagem. 
1.1 Definição 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, 
estes três itens produzem cavaco" (Ferraresi, 1970). 
 
 
 
 
3 
Figura 1 – Peças fabricadas por processos de usinagem 
 
Crédito: In Way/Shutterstock. 
A usinagem é um processo que merece destaque especial, pois a maior 
parte dos produtos da indústria metal mecânica passa por alguma etapa de 
usinagem em seus processos de fabricação. Geralmente, a usinagem é 
empregada na produção de peças com formas geométricas simples ou 
complexas, com tolerâncias dimensionais precisas, além de um bom 
acabamento superficial. Durante a usinagem, a remoção do material ocorre por 
cisalhamento, ou seja, por meio do corte do material. 
Figura 2 – Fabricação de peças 
 
Fonte: Staff, [S.d.]. 
4 
Podemos conceituar como processos de usinagem os métodos para a 
fabricação de peças por meio da remoção de material pela ação da ferramenta 
de corte. Fabricar um componente consiste basicamente em transformar uma 
matéria-prima em um produto acabado. Assim, os processos de fabricação são 
responsáveis pela transformação de metais em produtos, tais como máquinas, 
mecanismos, equipamentos, ferramentas, veículos, materiais de transporte, 
entre outros. 
Para termos uma melhor visão de como esses processos de fabricação 
por usinagem são importantes, podemos apresentar alguns exemplos, 
conforme mostra a gráfico 1, a seguir. 
Gráfico 1 – Distribuição da aplicação do processo de usinagem 
Fonte: Staff, [S.d.]. 
Assim, conforme apresentado no gráfico 1, são realizados por usinagem: 
• 80% dos furos das peças;
• 70% das engrenagens;
• 60% dos componentes das indústrias automobilísticas;
• 90% dos componentes das indústrias aeroespaciais;
• 80% dos componentes das indústrias hospitalares; e
• 60% dos equipamentos agrícolas.
Principais vantagens dos processos de usinagem:
• Grande diversidade de geometria de peças;
80%
70%
60%
90%
80%
60%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Furos em peças Fabricação de
Engrenagens
Componentes
indústria
automobilistica
Componentes
indústria
aeroespacial
Componentes
indústria
Hospitalar
Equipamentos
agrícolas
EXEMPLOS DE APLICAÇÃO NO PROCESSO DE USINAGEM
 
 
5 
• Elevado grau de precisão dimensional; 
• Controle de acabamento superficial bastante refinado; e 
• Os processos resultam, em geral, em poucas alterações nas 
propriedades. 
Principais desvantagens: 
• Baixa velocidade de produção; e 
• Altos custos, comparativamente com outros processos de fabricação. 
A usinagem é o processo de fabricação mais utilizado no mundo, devido 
à precisão e geometria das peças produzidas. Iremos conhecer alguns 
processos de usinagem que estudaremos em outro momento. 
 
 
 
 
 
Nos próximos temas, iremos conhecer a composição básica que 
constitui os processos de usinagem como sendo uma parte importante no 
desenvolvimento de determinadas peças, conforme apresenta a tabela 1, a 
seguir. 
 
Geometria defenida
Torneamento
Fresamento
Furação
Geometria não 
definida
Retificação
Processo de Usinagem 
 
 
6 
Tabela 1 – Composição dos processos de usinagem 
 
TEMA 2 – MATERIA-PRIMA DE MATERIAIS METÁLICOS FERROSOS 
Iremos conhecer as principais matérias-primas utilizadas nos processos 
de usinagem, compostos da propiedade da usinabilidade do material. O termo 
“usinabiliade” indica a facilidade ou dificuldade de usinar um material. 
Vamos, então, estudar a matéria-prima. 
2.1 Definição de matéria-prima 
A matéria-prima é o material utilizado para a obtenção da peça 
desejada. Isso acontece porque os materiais estão em estado bruto, ou seja, 
são fornecidos em dimensões padronizadas. Na maioria das vezes, eles são 
maiores que as dimensões finais das peças projetadas e possuem acabamento 
superficial inferior à qualidade do projeto. 
Figura 3 – Peça bruta e peça usinada 
Matéria-prima
Ferramentas de corte
Cavacos
Máquinas ferramentas
 
 
7 
 
Fonte: Staff, [S.d.]. 
A escolha da matéria-prima está diretamente relacionada às funções que 
a peça irá exercer, pois cada material possui um fator de desgaste, resistência 
e dureza diferentes. 
Figura 4 – Matéria-prima 
 
Crédito: Mr. Kosal/Shutterstock. 
Peça 
bruta 
Peça 
acabada 
 
 
8 
Matéria-prima
Metálicos
Ferrosos
Ferro fundido
Aço
Não ferrosos
Alumínio
Cobre
Latão 
Bronze 
Não metálico
Madeira
Resinas de grafite 
Plástico 
Nylon
Normalmente, as matérias-primas, para serem usinadas, são divididas 
em dois grupos principais: metálicos e não metálicos. Na usinagem, a maioria 
das matérias-primas é do grupo de metálicos. Esses materiais metálicos são 
divididos em dois tipos: ferrosos e não ferrosos. Na figura 5, a seguir, temos um 
diagrama dos principais tipos de matérias-primas utilizadas nos processos de 
usinagem. 
Figura 5 – Digrama de matéria-prima na usinagem 
Fonte: Staff, [S.d.]. 
As matérias-primas podem ser obtidas por processo de fundição ou por 
processo de conformação. 
 
 
 
9 
2.2 Metálicos, ferrosos e ferro fundido 
 No processo de fundição, o ferro fundido está no estado líquido e é 
vazado em um molde com formato e medidas correspondentes aos da peça a 
ser produzida. O ferro fundido contém uma grande quantidade de carbono 
(2,1% ~ 6,7%). Esse material derrete a aproximadamente 1400 ºC. 
Figura 6 – Ferro fundido sendo derramado em um molde de areia 
 
Crédito: Funtay/Shutterstock. 
O ferro fundido subdivide-se em dois tipos de estruturas: 
• Ferro fundido cinzento; e 
• Ferro fundido nodular. 
 
 
•Possui alta quantidade de carbono e 
capacidade de absorver vibrações.
Ferro fundido cinzento
•Possui alta resistência a tração e 
tenacidade.
Ferro fundido nodular
 
 
10 
Figura 7 – Peça de ferro fundido 
 
Crédito: Surasak_Photo/Shutterstock. 
2.3 Metálicos, ferrosos e aços 
O aço resulta de uma liga metálica composta de ferro mais carbono 
(entre 0,008 e 2,11%). Existem vários tipos de aço utilizados na construção de 
peças, entre eles podemos citar os que constam na tabela 2, a seguir. 
Tabela 2 – Tipos de aços 
 
Aço ao carbono
•Aplicação de 
peças em geral.
•Boa 
usinabilidade, e 
é classificado 
em 1020 a 1045 
(0.2% a 0.45% 
de carbono).
Aço ferramenta
•Usado em 
ferramentas que 
oferecem maior 
dureza emaior 
resistência ao 
desgaste. 
•É difícil a sua 
usinabiliadde.
Aço rápido
•Composto por 
tungstênio, 
mobilidênio e 
base no cobalto, 
oferece dureza 
em altas 
temperatura e é 
aplicado em 
ferramentas de 
corte do tipo 
brocas em 
geral.
Aço inox
•Menor 
tendência para 
enferrujar e é 
resistente a 
corrosão, alta 
dureza, mais 
utilizado em 
peças da 
indústria 
alimenticia, 
farmaceutica e 
hospitalar. 
•É difícil a sua 
usinabilidade.
 
 
11 
Figura 8 – Produção de barras de aço 
 
Crédito: David Tadevosian/Shutterstock. 
A matéria-prima do aço obtido pelo processo de fundição pode ainda 
passar por dois processos de conformação mecânica: a laminação e o 
forjamento. 
A laminação é um conjunto de processos pelos quais se faz o material 
passar, por meio da abertura entre cilindros que giram, modificando (em geral 
reduzindo) sua seção transversal. Os produtos resultantes podem ser 
apresentados em forma de placas, chapas, barras de diferentes seções, trilhos, 
perfis diversos, anéis e tubos. 
Figura 9 – Tarugo de aço laminado 
 
Crédito: Marcel Paschertz/Shutterstock. 
 
 
12 
O forjamento é a conformação por esforços compressivos, tendendo a 
fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora, chamada 
matriz ou estampo. 
Figura 10 – Peças automotivas forjadas 
 
Crédito: Oleksandr Grechin/Shutterstock. 
Após todos os procedimentos para obtenção do aço, essa matéria-prima 
passa pelos processos de usinagem, transformando-se em produtos 
manufaturados, com as características em suas dimensões e no acabamento 
superficial exigidos pelo projeto. 
TEMA 3 – MATÉRIAS-PRIMAS DE MATERIAIS METÁLICOS NÃO FERROSOS 
Continuado os nossos estudos com relação às matérias-primas, iremos 
conhecer outros materiais que possuem a propriedade da usinabilidade. 
3.1 Metálicos, não ferrosos e alumínio 
 Depois do ferro, o alumínio é um dos metais mais utilizados nos 
processos de usinagem. Sua propriedade de leveza possui inúmeras 
características: 
• alta resistência à corrosão; 
• alta condutividade elétrica; 
• flexibilidade; e 
• baixo ponto de fusão. 
As desvantagens dessa matéria-prima são: 
• baixas propriedades mecânicas; 
 
 
13 
• grande desprendimento de energia para a sua fabricação; e 
• alto custo de fabricação. 
Figura 11 – Barras quadradas de alumínio 
 
Crédito: Vipman/Shutterstock. 
3.2 Metálicos, não ferrosos e cobre 
O cobre é um material flexível de alta ductibilidade. Devido a sua alta 
condutividade elétrica, é muito utilizado na usinagem de eletrodos para 
máquina de eletroerosão. Esse material se torna inoperante para a fabricação 
de peças manufaturadas. 
Figura 12 – Barras de cobre 
 
Crédito: Flegere/Shutterstock. 
 
 
14 
3.3 Metálicos, não ferrosos e latão 
O latão é uma liga composta de cobre + zinco, com as características 
que estão descritas na tabela 3, a seguir. 
Tabela 3 – Características do latão 
 
Figura 13 – Barras de latão 
 
Crédito: Gerckens-Photo-Hamburg/Shutterstock. 
Aumento de dureza
Baixa ductibilidade 
Boa usinabilidade
Variações nas dimensões quando usinado
devido ao seu coeficiente de expansão
 
 
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3.4 Metálicos, não ferrosos e bronze 
O bronze é uma combinação de ligas metálicas basicamente formadas 
pelo cobre em conjunto com o estanho, com as seguintes características: 
 
 
 
Figura 14 – Barras de latão 
 
Crédito: Simonen/Shutterstock. 
TEMA 4 – FERRAMENTAS DE CORTE NOS PROCESSOS DE USINAGEM 
Outro elemento fundamental nos processos de usinagem são as 
ferramentas de corte. Iremos aprender quais são os fatores de importância 
para a realização da usinagem das peças. 
Resistência estrutural
Facilidade de fundição
Possui boa lubricidade
Possui acabamento 
 
 
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4.1 Ferramentas de corte 
Para produzir uma peça por processos de usinagem, as ferramentas de 
corte são responsáveis pela remoção de parte do material da matéria-prima, 
permitindo a remoção gradual do material da peça, por meio da retirada de 
cavacos, resultando na forma geométrica final com as dimensões e os 
acabamentos apropriados. O material da peça é retirado em camadas pelas 
ferramentas de corte. 
Figura 15 – Ferramentas de usinagem 
 
Crédito: Dovzhykov Andiy/Shutterstock. 
No processo de usinagem, as operações que retiram as primeiras 
camadas com maior quantidade de material são chamadas de desbaste. As 
operações que retiram menos material nas camadas finais são chamadas de 
acabamento. 
 
 
 
17 
Figura 16 – Operação de desbaste 
 
Crédito: Pixel B/Shutterstock. 
Nos processos de usinagem, será necessária pelo menos uma 
ferramenta de corte com a geometria adequada, para usinar a peça da melhor 
maneira possível. A execução do movimento entre a ferramenta e a peça 
permite o cisalhamento do material, transformando-o do estado bruto em peças 
com geometria, dimensões e acabamento bem definidos. 
Figura 17 – Ferramentas de corte 
 
Fonte: Staff, [S.d.]. 
 
 
18 
Para cada processo de usinagem existe a ferramenta específica para a 
fabricação de peças. Estudaremos sobre esse assunto posteriormente. 
4.2 Cavacos 
As partes removidas da matéria-prima são chamadas de cavacos e 
surgem à medida que a ferramenta vai cortando a peça. Quando os cavacos 
vão sendo removidos, ocorrem as operações de usinagem e a peça resulta na 
forma geométrica final, com dimensões e acabamento apropriados. 
Para cada matéria-prima usinada, são produzidos diferentes tipos de 
cavacos, que são classificados em cavacos curtos ou longos. 
É muito importante observar como o cavaco está sendo produzido 
durante a usinagem, pois a sua formação influencia em diversos fatores, tais 
como: desgaste da ferramenta, esforços de corte e calor gerado. Podemos 
dizer que o cavaco é o mal necessário da usinagem. Não se obtém uma boa 
peça sem um bom cavaco. 
Figura 18 – Formação de cavacos 
 
Crédito: Pixel B/Shutterstock. 
TEMA 5 – MÁQUINAS FERRAMENTAS 
As máquinas-ferramentas fecham a composição básica que compõe os 
processos de usinagem. Neste tema, iremos conhecer a finalidade e as 
características fundamentais desse equipamento. 
 
 
19 
 5.1 Definição de máquinas ferramentas 
As máquinas ferramentas também são chamadas de máquinas 
operatrizes. Elas podem ser convencionais ou CNC (Comando Numérico 
Computadorizado). As composições básicas desse equipamento são 
determinadas por um conjunto de fixação da matéria-prima e a ferramenta para 
a realização do corte, produzindo os cavacos que vão sendo removidos da 
peça, resultando na forma geométrica final, com dimensões e acabamento 
apropriados. 
Figura 19 – Máquina operatriz torno 
 
Fonte: Staff, [S.d.]. 
Podemos facilmente perceber que, para fazer peças usinadas, podem 
ser necessárias várias operações de fabricação. Por isso, é preciso 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. 
Estudaremos em detalhe sobre esse assunto futuramente. 
 
 
20 
5.2 Tipos de peças fabricadas nas máquinas ferramentas 
No processo de usinagem por torneamento, a peça tem o movimento de 
rotação e a ferramenta cortante se desloca no seu eixo longitudinal, sendo 
indicado para a usinagem de eixos em geral e peças cilíndricas. 
Figura 20 – Peças fabricadas no processo de torneamento 
 
Crédito: Inway/Shutterstock. 
No processo de usinagem por fresamento, o princípio básico é o 
movimento de rotação da ferramenta e a peça se deslocando, e é responsável 
por uma gama imensa de produção de peças. 
 
 
 
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Figura 21 – Peças fabricadas no processo de torneamento e fresamento 
 
Crédito: Sergeymarina/Shutterstock. 
O processo de usinagem por furação é indicado para a obtenção de 
furos cilíndricos, cujo perfil possa ser desenvolvido pela rotaçãoda peça ou da 
ferramenta e pelo deslocamento em relação ao seu eixo de simetria. 
Figura 22 – Peças fabricadas no processo de furação 
 
Crédito: Evkaz/Shutterstock. 
A retificação é um processo de usinagem com ferramenta por abrasão, 
possuindo um movimento de rotação da ferramenta destinado às peças que 
precisam ter excelente acabamento superficial e alta precisão em suas 
dimensões. 
 
 
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Figura 23 – Peças fabricadas no processo de retificação 
 
Crédito: Vadim Ratnikov/Shutterstock. 
FINALIZANDO 
Nesta aula, conhecemos sobre os processos de usinagem e 
aprendemos que é um dos processos mais usados no mundo. Vimos que seu 
princípio básico consiste na remoção do material por meio do corte pela ação 
da ferramenta, resultando na obtenção de peças. 
Também vimos quais são os tipos de matérias-primas mais comuns 
usadas na fabricação de peças. Aprendemos que outro fator primordial são as 
máquinas ferramentas, que são responsáveis pela fixação da peça e das 
ferramentas, produzindo o cavaco e resultando na forma geométrica e nas 
dimensões precisas das peças. 
Conhecemos ainda os processos de usinagem, entre eles o 
torneamento, o fresamento, a furação e a retificação. 
Futuramente, iremos analisar cada processo e suas condições ideais 
para a execução dessas operações. 
Até a próxima!