Manufatura Assistida por Computador

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MANUFATURA ASSISTIDA 
POR COMPUTADOR (CAM) E 
PROGRAMAÇÃO CNC
Elaboração
Kaciê Karoline de Araújo Trindade
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
SUMÁRIO
APRESENTAÇÃO ........................................................................................................................................................ 4
ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA ................................................................................. 5
INTRODUÇÃO.............................................................................................................................................................. 7
UNIDADE I
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) ......................................................................... 9
CAPÍTULO 1
MÁQUINAS-FERRAMENTA PARA USINAGEM EQUIPADAS COM CNC .......................................................................................... 9
CAPÍTULO 2
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS CENTROS DE USINAGEM VERTICAIS E DOS TORNOS CNC ................................ 18
CAPÍTULO 3
INTRODUÇÃO À USINAGEM CINCO EIXOS E USINAGEM EM ALTAS VELOCIDADES ........................................................... 33
UNIDADE II
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC ....................................................................................................................................... 38
CAPÍTULO 1
ESTRUTURA DO PROGRAMA CNC, COMANDOS DE MOVIMENTAÇÃO E INTERPOLAÇÃO ................................................ 38
CAPÍTULO 2
SISTEMAS DE REFERENCIAMENTO DE COORDENADAS DE TRABALHO ................................................................................. 56
CAPÍTULO 3
MÉTODOS PARA PROGRAMAÇÃO E COMUNICAÇÃO DE MÁQUINAS CNC .............................................................................. 63
UNIDADE III
PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM........................................................................ 66
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO ÀS OPERAÇÕES DE USINAGEM PROGRAMADAS POR SISTEMAS CAM ..................................................... 67
CAPÍTULO 2
PARÂMETROS DE ENTRADA NO SOFTWARE CAM ............................................................................................................................. 73
CAPÍTULO 3
CÁLCULO DE TRAJETÓRIAS, TRAJETÓRIAS DE FERRAMENTA POR POLINÔMIOS SPLINE E ETAPA DE 
PÓS-PROCESAMENTO .................................................................................................................................................................................... 82
UNIDADE IV
PROGRAMAÇÃO CNC ...................................................................................................................................................................................................... 88
CAPÍTULO 1
PROGRAMAÇÃO DE TORNOS CNC ............................................................................................................................................................ 88
CAPÍTULO 2
PROGRAMAÇÃO DE CENTROS DE USINAGEM CNC ........................................................................................................................... 97
REFERÊNCIAS ........................................................................................................................................................ 102
4
APRESENTAÇÃO
Caro aluno
A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se 
entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. 
Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como 
pela interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia 
da Educação a Distância – EaD.
Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade 
dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos 
específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém 
ao profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a 
evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo.
Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo 
a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na 
profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira.
Conselho Editorial
5
ORGANIZAÇÃO DO CADERNO 
DE ESTUDOS E PESQUISA
Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em 
capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de 
textos básicos, com questões para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam 
tornar sua leitura mais agradável. Ao final, serão indicadas, também, fontes de consulta 
para aprofundar seus estudos com leituras e pesquisas complementares.
A seguir, apresentamos uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos 
Cadernos de Estudos e Pesquisa.
Provocação
Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto 
antes mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para 
o autor conteudista.
Para refletir
Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma 
pausa e reflita sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em 
seu raciocínio. É importante que ele verifique seus conhecimentos, suas 
experiências e seus sentimentos. As reflexões são o ponto de partida para 
a construção de suas conclusões.
Sugestão de estudo complementar
Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do 
estudo, discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso.
Atenção
Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam 
para a síntese/conclusão do assunto abordado.
6
ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA
Saiba mais
Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/
conclusões sobre o assunto abordado.
Sintetizando
Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando 
o entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos.
Para (não) finalizar
Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a 
aprendizagem ou estimula ponderações complementares sobre o módulo 
estudado.
7
INTRODUÇÃO
Esta apostila oferece ao estudante de pós-graduação em engenharia de 
usinagem um conhecimento geral sobre a programação por comando 
numérico computadorizado (CNC) e uso de software de Manufatura Assistida 
por Computador (CAM). Para facilitar a sua compressão, esta apostila foi 
dividida em quatro unidades. Na Unidade I, é abordada uma introdução 
sobre as máquinas-ferramentas controladas por CNC. Na Unidade II, são 
descritas as particularidades da programação CNC, desde a criação dos 
códigos até o uso deles nas máquinas CNC. Na Unidade III, é explicado o 
método de programação através de software CAM e, na Unidade IV, são 
tratadas algumas particularidades da programação de tornos CNC e de 
centros de usinagem. Além disso, são apresentados exemplos de programas 
CNC aplicados a essas máquinas.
Objetivos 
 » Caracterizar as máquinas-ferramentas CNC.
 » Introduzir os métodos de programação CNC manual e por software CAM.
 » Discutir as etapas de programação CNC desde a criação dos códigos 
até o uso deles nas máquinas controladas por comando numérico 
computadorizado.
9
UNIDADE I
USINAGEM POR 
MÁQUINAS DE 
COMANDO NUMÉRICO 
COMPUTADORIZADO 
(CNC)
A usinagem por máquinas de comando numérico computadorizado (CNC) 
proporcionou a possibilidade de fabricação de peças complexas com maior 
qualidade, confiabilidade e precisão, uma vez que removeu, em parte, a 
variabilidade da intervenção humana. Com o intuito de facilitar a compreensão 
do estudante sobre o tema, esta unidade será dividida em três capítulos. O 
primeiro capítulo irá abordar as máquinas-ferramenta para usinagem equipadas 
com CNC. Nele, o estudante conhecerámaneira, o interpolador 
dividirá também a trajetória em n intervalos de movimentação para cada eixo, 
individualmente (SOUZA; ULBRICH, 2013).
Existem várias funções de interpolação que permitem que as máquinas-ferramentas 
movam os seus eixos ao longo do caminho descrito pela geometria a ser usinada. 
Um sistema CNC fornece funções de interpolação linear em avanço rápido 
47
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
(G00), interpolação linear em avanço programado (G1), interpolação circular 
(G02 e G03) e interpolação spline (SUH et al., 2008).
Interpolação Linear em avanço rápido ou Posicionamento 
rápido (G00)
A função de posicionamento rápido (G00) é usada para comandar os eixos 
específicos para se moverem rapidamente para a posição programada. Ele 
consiste no movimento de velocidade mais rápida que a máquina pode produzir. 
É aplicado, por exemplo, para reposicionar a ferramenta para outro ponto de 
corte (numa região em segurança) ou para posicionar a ferramenta no ponto 
de troca. As velocidades comuns variam de lentas (na ordem 2,5 m/min) 
em máquinas de treinamento a rápidas (na ordem de 25 m/min ou mais) em 
equipamentos industriais (FITZPATRICK, 2014).
No caso de um modo de programação absoluto (G90), esta função faz com 
que os eixos se movam para a posição comandada a partir da posição atual. 
No caso de um modo de programação incremental (G91), esta função faz 
com que os eixos se movam com o valor incremental comandado e cada eixo 
se mova com o avanço específico definido no sistema CNC. Portanto, não é 
necessário definir um avanço adicional em G00.
Interpolação linear (Movimento em linha reta - G01)
A função de interpolação linear (G01) é usada para comandar os eixos para 
mover a ferramenta ou mesa da máquina ao longo de uma linha reta com o 
avanço programado, conforme mostrado na figura 23. G01 é um código G 
modal e a velocidade de avanço comandada (F200, mostrada na figura 23) é 
efetiva até que uma nova velocidade de avanço seja comandada.
Figura 23. Trajetória em interpolação linear descrita com (a) coordenadas absolutas e (b) coordenadas incrementais.
(a) (b)
Eixo X Eixo X 
G90 G01 X200 Y200 F200 
Eixo Y Eixo Y 
Posição
atual 
Posição
atual 
Posição
alcançada 
Posição
alcançada 
G91 G01 X200 Y200 F200 
Fonte: adaptado de Suh et al., 2008.
48
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
Quando a máquina CNC é comandada a se mover em interpolação linear, um, 
dois ou três eixos devem se mover em linha reta e em velocidades coordenadas 
para chegar ao destino na velocidade de avanço da ferramenta especificada 
no programa.
Você pode ver que, quando mais de um motor está acionando a ferramenta 
ou a mesa da máquina, cada um deve estar girando em alguma velocidade 
abaixo daquela especificada. Seu efeito combinado produz o movimento da 
ferramenta na velocidade de avanço especificada. Isso é conhecido como 
interpolação (interpolação significa encontrar um valor entre dois outros). 
Por exemplo, para interpolar linearmente uma linha reta do ponto A até o 
ponto B, o eixo Y deve girar a uma porcentagem da velocidade de avanço 
do eixo X. Na figura 24, vemos um exemplo de trajetória linear programada 
para velocidade de avanço de 400 mm/min, uma possibilidade seria: o eixo 
X girar em 375,87 mm/min enquanto o eixo Y gira em 136,83 mm/min. De 
tal modo que, 2375,87 136,83² 400+ = mm/min.
Figura 24. A ação combinada das velocidades de avanço (Vf) nos eixos X e Y cria o caminho linear com a velocidade de 
avanço programada.
Movimento do eixo X à 
 𝑉𝑉𝑓𝑓 = 375,87 𝑚𝑚𝑚𝑚/𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Movimento do eixo Y à 
𝑉𝑉𝑓𝑓 = 136,83 𝑚𝑚𝑚𝑚/𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Fonte: adaptado de Fitzpatrick, 2014.
Interpolação circular (Movimento circular - G02 e G03)
A função de interpolação circular é usada para comandar o movimento da 
ferramenta ao longo de um círculo. G02 e G03 podem ser usados para a 
função de interpolação circular. G02 é para comandar a interpolação circular 
no sentido horário e G03 é para comandar a interpolação circular no sentido 
anti-horário.
Normalmente, a direção de rotação é definida com base no sistema de 
coordenadas pela Regra da Mão Direita. Ou seja, se o plano programado é o 
plano XY, então as direções horária ou anti-horária são definidas com base 
49
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
em quando o plano XY é visto da direção positiva para negativa do eixo Z. 
A figura 25 mostra os sentidos de rotação individuais nos casos em que os 
planos programados são os planos XY (programado pela função G17), ZX 
(programado pela função G18) e YZ (programado pela função G19).
Figura 25. Direção horária e anti-horária para o plano XY (G17), ZX (G18) e YZ (G19).
Fonte: Suh et al., 2008.
O ponto final de um arco é especificado pelas coordenadas X, Y e Z, e é 
expresso como um valor absoluto ou incremental de acordo com o modo de 
posicionamento G90 ou G91. O centro do arco é especificado pelas coordenadas 
I, J e K para os eixos X, Y e Z, respectivamente, conforme mostrado na figura 
26. O valor numérico após I, J ou K, no entanto, é um componente vetorial 
no qual o centro do arco é visto do ponto inicial e é sempre especificado como 
um valor incremental independentemente de G90 e G91, conforme mostrado 
abaixo. I, J e K devem ser sinalizados de acordo com a direção do arco.
Figura 26. Distância entre o ponto inicial e o centro do arco pela coordenadas I, J e K no plano XY (G17), ZX (G18) e YZ (G19).
Centro Centro Centro
Ponto 
inicial
Ponto 
inicial
Ponto 
inicial
Ponto 
final
Ponto 
final
Ponto 
final
Fonte: adaptado de Suh et al., 2008.
O centro do arco também pode ser especificado usando o raio R em vez das 
coordenadas I, J e K. Nesse caso, há duas possibilidades: quando o arco é menor 
que 180º graus ou quando é maior que 180º graus. Quando um arco superior a 
180º graus é comandado, o raio deve ser especificado com um valor negativo. 
A velocidade de avanço na interpolação circular é igual à velocidade de avanço 
50
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
especificado no código F, e a velocidade de avanço ao longo do arco (avanço 
tangencial do arco) é controlada pela velocidade de avanço especificada.
A figura 27 mostra um exemplo de programação real de interpolação circular 
no caso do modo G90 e modo G91, respectivamente.
Figura 27. Interpolação circular absoluta e incremental.
Utilizando coordenadas absolutas e coordenadas I, J e K➔
G92 X200 Y40 Z0;
G90 G03 X140 Y100 I-60 F300;
G02 X120 Y60 I-50;
Utilizando coordenadas absolutas e o raio R ➔
G92 X200 Y40 Z0;
G90 G03 X140 Y100 R60 F300;
G02 X120 Y60 R50;
Utilizando coordenadas incrementais e coordenadas I, J e K➔ G90 G03 X-60 Y60 I-60 F300;
G02 X-20 Y-40 I-50;
Utilizando coordenadas incrementais e o raio R ➔ G90 G03 X-60 Y60 R60 F300;
G02 X-20 Y-40 R50;
Fonte: adaptado de Suh et al., 2008.
Interpolação spline
A interpolação spline (G06.1 ou G6.2) é usada para usinar curvas ou 
superfícies de forma livre e permite que a ferramenta seja movida ao 
longo da curva interpolada que passa pelos pontos especificados, conforme 
mostrado na figura 28. A interpolação spline é cancelada comandando 
outro código G (por exemplo, G00, G01, G02, G03) que pertence ao 
mesmo grupo de código.
51
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
Figura 28. Exemplo de interporlação spline.
Eixo X 
Eixo Y N10 G17 G01 X10 Y0 F200; 
N20 X0 Y15; 
N30 G06.1 X5 Y30; 
N50 X20 Y15; 
N60 X45 Y30; 
N70 X60 Y15; 
N70 G01 X65 Y30;
N80 M30.
Interpolação spline
é cancelada 
Fonte: adaptado de Suh et al., 2008.
Devido à interpolação spline ser aplicada, geralmente, em sistema de Manufatura 
Auxiliada por Computador (CAM), ela será tratada com mais detalhes na 
Unidade III desta apostila.
Principais comandos de programação CNC
Os códigos G e M compõem a maior parte do conteúdo do programa CNC. 
A definição de cada classe de código e os significados específicos dos códigos 
mais importantes são abordados aseguir. É importante destacar que, embora a 
linguagem CNC seja padronizada (muitos comandos pela norma DIN 66025), 
cada fabricante de CNC pode alterar a nomenclatura das funções.
Os códigos podem ser modais, o que significa que permanecem em vigor até 
serem cancelados ou alterados, ou não modais, o que significa que são eficazes 
apenas no bloco atual.
Exemplo:
N100 G01 X100 F1000
N110 Y30
N120 X40
N130 G00 Z15
O código G01 permanece ativo do bloco N100 até o bloco N120.
No bloco N130 ele é cancelado pelo código G00, pois ambos pertencem ao 
Grupo 1.
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UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
Códigos G
Os códigos que começam com G são chamados de funções preparatórias porque 
preparam a máquina para um determinado tipo de movimento. Na Tabela 2 
são mostrados os principais comandos em códigos G utilizados na usinagem. 
A numeração dos códigos foi baseada no comando CNC da Fanuc série 0i. 
Muitos fabricantes de máquinas-ferramenta atribuem outros códigos para 
fins específicos relativos a seus equipamentos. Consulte sempre os manuais 
do fabricante específicos da máquina em uso para obter os códigos G e M 
pertinentes.
Tabela 2. Código G.
Código Grupo Descrição
G00
01
Interpolação Linear em avanço rápido ou posicionamento rápido
G01 Interpolação Linear em avanço programado
G02 Interpolação Circular no sentido horário
G03 Interpolação Circular no sentido anti-horário
G04
00
Tempo de permanência (Dwell)
G10 Deslocamento de zero peça no programa
G11 Cancela deslocamento de zero peça
G15*
17
Cancela sistema de coordenadas polares
G16 Ativa sistema de coordenadas polares
G17*
02
Seleciona o plano de trabalho XY
G18 Seleciona o plano de trabalho XZ
G19 Seleciona o plano de trabalho YZ
G20
06
Entrada de dados em polegadas
G21 Entrada de dados em milímetro
G28 00 Deslocamento da ferramenta até o zero-máquina
G40*
07
Cancela a compensação de raio de ferramenta
G41 Ativa a compensação de raio da ferramenta (à esquerda do perfil)
G42 Ativa a compensação de raio da ferramenta (à direita do perfil)
G43
08
Ativa a compensação do comprimento da ferramenta (direção +)
G44 Ativa a compensação de comprimento da ferramenta (direção -)
G49* Cancela a compensação de comprimento da ferramenta
G52
00
Sistema de coordenadas local (mudança de ponto zero)
G53 Sistema de coordenadas de máquina
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PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
Código Grupo Descrição
G54 a 
G59 14
Deslocamento do zero-peça. Em uma máquina, mais de uma peça podem estar fixadas na 
mesa. Desta forma, pode-se registrar mais de um zero-peça. No início de cada programa 
CNC, o número do zero-peça correspondente deve ser acrescentado.
G68 16 Ativa rotação do sistema de coordenadas
G69* 16 Cancela rotação do sistema de coordenadas
G73
09
Ciclo de furação com quebra-cavaco
G74 Ciclo de rosqueamento com macho (rosca esquerda)
G76 Ciclo de mandrilhamento fino com retorno deslocado do centro
G80* Cancela ciclos fixos do grupo 09
G81 Ciclo de furação contínua
G82 Ciclo de furação contínua com tempo de permanência descrito pelo G04
G83 Ciclo de furação com descarga de cavaco
G84 Ciclo de rosqueamento com macho (rosca direita)
G85 Ciclo de mandrilhamento com retração em avanço programado
G86 Ciclo de mandrilhamento com retração em avanço rápido
G87 Ciclo de mandrilhamento para rebaixo interno
G88
09
Ciclo de mandrilhamento com retorno manual
G89 Ciclo de mandrilhamento com Dwell e retração em avanço programado
G90*
03
Sistema de coordenadas absolutas
G91 Sistema de coordenadas incrementais
G92 00 Estabelece nova origem
G94*
05
Avanço em mm/min ou pol./min
G95 Avanço em mm/volta ou pol./volta
G98*
10
Retorno ao posicionamento inicial durante os ciclos fixos
G99 Retorno ao “Plano R” durante os Ciclos Fixos
NOTAS:
1 – Os códigos G marcados com * são ativados automaticamente ao se ligar a máquina.
2 – Os códigos G do grupo 00 não são modais.
3 – Mais que um código G podem ser especificados no mesmo bloco, porém no caso de pertencerem ao mesmo 
grupo, o código G especificado por último será o efetivado.
4 – Se qualquer código G do grupo 01 for especificado num ciclo fixo, este ciclo será automaticamente cancelado e a 
condição G80 assumida. Entretanto, um código G do grupo 01 não é afetado por qualquer código G de ciclo fixo.
Fonte: Indústrias Romi S/A, 2006.
Um bloco de segurança é comumente colocado na primeira linha do programa, 
onde códigos de cancelamento são usados para cancelar todos os códigos 
G que estavam em vigor em programas anteriores. Normalmente são: (G40) 
cancelamento da compensação de raio da ferramenta; (G49) cancelamento 
54
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
da compensação do comprimento da ferramenta; (G80) cancelamento 
de ciclos fixos; e (G17) seleção do plano XY. Esses cancelamentos são 
importantes por causa dos comandos modais que permanecem em vigor 
até serem cancelados ou substituídos por um comando do mesmo grupo. 
Também é uma boa ideia inserir um bloco de segurança após os blocos 
de troca de ferramenta, caso você precise executar novamente uma única 
operação de dentro do programa. Ao inserir o Bloco de Segurança, não há 
chance de os comandos modais permanecerem ativos.
Códigos M
Os códigos que começam com M são chamados de funções miscelâneas. Eles 
controlam as funções auxiliares da máquina, como refrigeração e direção do 
eixo-árvore. Apenas um código M pode aparecer em cada bloco de código. 
Na Tabela 3 são descritas as principais funções miscelâneas.
Tabela 3. Funções miscelâneas.
Código Descrição
M00 Parada de programa
M01 Parada opcional do programa
M02 Fim de programa
M03 Sentido de rotação horário
M04 Sentido de rotação anti-horário
M05 Parada do eixo-árvore
M06 Libera troca de ferramenta
M07 Liga refrigeração pelo centro do eixo árvore (OPC)
M08 Liga refrigerante de corte
M09 Desliga refrigerante de corte
M18 Desliga orientação do eixo-árvore
M19 Orientação do eixo-árvore
M29 Liga macho rígido
M30 Fim de programa
M36 Abre porta automática
M37 Fecha porta automática
M45 Liga limpeza de protetores
M46 Desliga limpeza de protetores
M47 Liga o transportador de cavacos
M48 Desliga o transportador de cavacos
M50 Desliga freio do eixo-árvore
M51 Liga freio do eixo-árvore
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PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
Código Descrição
M52 Liga o apalpador (opcional para medição e inspeção de peças)
M53 Desliga o apalpador (opcional para medição e inspeção de peças)
M76 Contador de peças
M78 Liga exaustor de névoa
M79 Desliga exaustor de névoa
M98 Chamada de subprograma
M99 Fim de subrotina e retorno ao programa principal
Fonte: Indústrias Romi S/A, 2006.
56
CAPÍTULO 2
Sistemas de referenciamento de 
coordenadas de trabalho
Ao usar máquinas CNC, qualquer localização da ferramenta é controlada 
dentro do sistema de coordenadas. A precisão desta informação posicional é 
estabelecida por pontos zero específicos (pontos de referência). Esses pontos 
são conhecidos como zero-peça e o zero-máquina.
O referenciamento das coordenadas de trabalho deve ser comum na 
etapa de projeto, no modelamento CAD, na programação CAM, na 
programação CNC manual, até a usinagem na máquina CNC. Isso 
porque todas as referências de movimentação de usinagem deverão 
partir de uma origem comum. (SOUZA; ULBRICH, 2013, p. 236).
Ponto zero-máquina
O zero-máquina, também chamado de ponto zero da máquina, é um ponto 
fixo estabelecido pelo fabricante da máquina-ferramenta. Ele é a base para 
todas as medições do sistema de coordenadas, pois identifica ao controlador 
da máquina onde está localizada a origem de cada eixo.
O ponto zero-máquina é representado pelo símbolo .
O manual do operador fornecido com a máquina deve ser consultado para 
identificar onde é a localização do ponto zero-máquina. Em geral, nos 
tornos, ele está localizado no centro da superfície de encosto do eixo-
árvore. Nas fresadoras e nos centros de usinagem, ele pode ser encontrado 
no centroda mesa da máquina, na posição máxima em Z ou no ponto de 
troca da ferramenta.
Para a maioria das máquinas, o ponto zero-máquina é definido como a posição 
final extrema de deslocamento dos componentes principais da máquina 
(mesa, eixo-árvore etc.) que são orientados em um determinado sistema de 
coordenadas. A partir do Zero-máquina, podemos determinar os valores das 
coordenadas que definem a posição dos pontos comandados em um programa 
CNC. O posicionamento dos componentes móveis em zero pode ser realizado 
manualmente, bem como com o uso do painel de controle, empregando uma 
função de Retorno ao Ponto de Referência.
57
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
Este ponto é, comumente, chamado de Machine Home (traduzido como início da 
máquina), uma vez que na inicialização da máquina, todos os eixos precisam ser 
movidos para esta posição para estabelecer a origem do sistema de coordenadas 
(comumente chamado de homing the machine ou Zero Return). Algumas máquinas 
atuais são equipadas com codificadores absolutos para que o homing não seja 
mais necessário na inicialização da máquina.
Além disso, o zero-máquina é, frequentemente, a posição em que ocorrem as 
trocas de ferramentas. Portanto, se você pretende trocar a ferramenta antes de 
uma dada operação, então a máquina deve ser posicionada no Zero-Máquina 
para o eixo Z nas máquinas verticais e para o eixo Y nas máquinas horizontais.
Ponto zero-peça
O ponto zero-peça, também chamado de ponto zero da peça, pode estar 
localizado em qualquer lugar dentro da região de trabalho da máquina. Ele é 
usado como base para os valores programados das coordenadas que descrevem 
a trajetória de ferramenta de corte durante a usinagem da peça. 
O ponto zero-máquina é representado pelo símbolo .
Os comandos G54 até o G59 identificam o deslocamento do zero-peça, ou seja, 
onde a distância de coordenada exata dos eixos X, Y e Z do ponto zero-peça 
está em relação ao ponto zero-máquina. Todos os dados dimensionais da peça 
serão estabelecidos definindo com precisão o ponto zero-peça. Uma forma de 
enxergar o ponto zero-peça é entendê-lo como outro sistema de coordenadas 
dentro do sistema de coordenadas da máquina. 
Para todas as máquinas CNC, seguimos certos procedimentos para definir o 
ponto zero-peça dentro do programa CNC. No início do programa, inserimos 
o valor da distância entre o zero-máquina e o zero-peça selecionado, 
empregando a função G92 ou G54 a G59 para centros de usinagem e a 
função G50 ou G54 para centros de torneamento (tornos CNC). Esses valores 
medidos são inseridos diretamente no programa (quando utilizamos G92 para 
centros de usinagem e G50 para tornos) ou em registros de compensação 
pelo controlador (quando utilizados o G54 a G59). Ao programar centros 
de usinagem, colocamos a função G92 ou G54 a G59 apenas no início do 
programa, enquanto os valores atribuídos à função G50 para centros de 
torneamento precisarão ser adicionados ao programa com relação a cada 
posição da ferramenta.
58
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
A aplicação do ponto zero-peça é bastante vantajosa para o programador porque 
os valores de entrada de X, Y e Z no programa podem ser obtidos diretamente 
do desenho. Contudo, é importante ressaltar que se o programa for utilizado 
em outra ocasião, antes de executar o programa, deve-se fazer o “zeramento” 
da peça, de modo que os valores das coordenadas X e Y (atribuídas às funções 
G50 e G92 ou G54 a G59) sejam inseridos novamente.
Na prática, algumas recomendações são sugeridas para posicionar o zero-peça, 
tais como:
 » Posicionar o sistema de coordenadas no centro ou aresta da face 
superior do bloco (para o caso de centros de usinagem) ou na 
superfície da peça (para o torno).
 » Posicionar o zero-peça na base da máquina (para o caso de centros 
de usinagem) ou na superfície de apoio na placa do torno (para o 
caso de centros de torneamento). 
Quando posicionamos o ponto zero-peça na base da máquina, fazemos com 
que a mínima posição do eixo Z seja zero. Assim, o programa CNC não poderia 
conter nenhum valor negativo em Z, pois representaria uma colisão. Desta 
forma, ficaria fácil identificar se ocorreram erros na programação CNC com 
relação à posição do eixo Z. Uma colisão devido ao erro de posicionamento 
do eixo Z poderia causar uma colisão que afetaria a estrutura da máquina e a 
ferramenta de corte.
A figura 29 mostra diferentes localizações de ponto zero-peça para o caso de 
uma peça trabalhada em um centro de usinagem e de uma peça trabalhada em 
um torno. Para essa última, são mostradas duas opções possíveis de localização 
do zero-peça. Para a peça trabalhada em centro de usinagem (Figura 29.a), 
podemos ver que, caso o ponto zero-peça seja posicionado em uma aresta 
da superfície superior do bloco, a posição da ponta da ferramenta torna-se 
negativa quando está abaixo do eixo Z zero (Z=0). Essa estratégia também 
é muito utilizada, pois todos os valores de Z positivo indicarão uma certa 
segurança da operação, enquanto todos os valores de Z negativo indicarão 
que a ponta da ferramenta está em uma região onde há material sólido da peça 
(região de corte e, consequentemente, mais provável de colisão).
59
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
Figura 29. Diferentes localizações de ponto zero-peça aplicado a (a) centros de usinagem e (b) tornos.
Ponto zero-peça
Posição absoluta
X15 Y5 Z-5
Pontos zero-peça
(a) (b)
Fonte: (a) Fitzpatrick, 2014; (b) Button, 2009.
Referência dimensional da ferramenta de corte
Cada ferramenta de corte possui comprimentos e diâmetros específicos, e a 
possibilidade de fixá-las no porta-ferramenta adotando diferentes comprimentos 
de ressalto/balanço (ver figura 30) aumenta bastante a chance de ocorrerem erros 
durante a execução da usinagem caso não seja informado ao controlador essas 
dimensões. Portanto, a referência dimensional das ferramentas (deslocamentos 
do comprimento e diâmetro) também é considerada ponto zero e deve ser 
compensada, uma vez que a trajetória descrita pela ferramenta durante a 
usinagem representa o caminho descrito pelo ponto central da ponta dela.
Figura 30. Visão geral sobre comprimento da ferramenta. A ferramenta de corte é representada pela ponta (amarelo) e a 
haste (verde) montada em um porta-ferramenta (vermelho) fixado no eixo-árvore da máquina (cinza). 
Eixo
Comprimento do suporte
Face de medição
Ressalto ou comprimento 
de balanço
Comprimento de corte
Comprimento total
Fonte: adaptado de Autodesk Inc, 2020.
60
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
Na figura 30, o comprimento de balanço ou ressalto representa o quanto 
a ferramenta se projeta para fora do suporte. Ele inclui o comprimento de 
corte, que é a região da ferramenta onde encontram-se as arestas de corte. O 
comprimento total é medido da ponta da ferramenta até a face de referência, 
que é a face base do eixo. Ele inclui o ressalto e o comprimento do suporte, 
que é o comprimento total de todas as partes da montagem do suporte que 
se projetam do eixo quando o suporte é montado na máquina (AUTODESK 
INC, 2020).
Ao usinar em um centro de usinagem ou de torneamento, se a correção do 
comprimento da ferramenta não estiver correta, vários problemas, como 
colisão, danos à máquina e à ferramenta poderão ocorrer. A correção do 
comprimento da ferramenta é uma parte muito importante para a usinagem 
correta.
A correção do comprimento da ferramenta, garante que o ponto zero-peça 
para o eixo Z estará na mesma posição para todas as ferramentas. Devido aos 
diferentes comprimentos da ferramenta, para transferir o ponto zero-peça ao 
longo do eixo Z do zero-máquina para a superfície da peça, deve-se aplicar a 
função G43 ou G44, funções que permitem a compensação do comprimento 
da ferramenta. A função G49 é utilizada quando se deseja cancelar essa 
compensação. 
Para que as funções de compensação do comprimento da ferramenta funcionem 
é necessário que elas sejam programadasjuntamente com o endereço H, o 
qual indica o número do corretor de cada ferramenta. O número do corretor 
H (H01, H02) é sempre atribuído na mesma linha com a função G43 ou G44. 
Caso o valor da correção do comprimento da ferramenta seja adicionado ao 
valor programado de Z usa-se a função G43, caso o valor seja subtraído do 
valor programado de Z, usa-se a função G44. Esta última não costuma ser 
usada hoje.
Como regra, para simplificar a execução do programa, o número de correção 
H deve ser igual ao número da ferramenta (geralmente, igual ao número da 
posição da ferramenta no magazine) para cada ferramenta correspondente. 
O valor medido do deslocamento H é inserido nos registros de deslocamento 
61
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
na memória do controlador (por exemplo, H01 = −11,1283). O valor 
da compensação do comprimento da ferramenta para uma determinada 
ferramenta corresponderá, então, à distância entre a ponta da ferramenta 
e a superfície da peça em usinagem, conforme mostrado na figura 31.
Figura 31. Compensação do comprimento da ferramenta.
Fonte: Evans, 2007.
Para determinar o valor do corretor H para uma ferramenta específica, zere 
a máquina em relação ao eixo Z com a ferramenta a ser medida no eixo-
árvore. Zere a leitura da posição para Z e, em seguida, mova manualmente 
a ferramenta ao longo do eixo Z até a superfície da peça a ser usinada de 
forma que a ponta da ferramenta toque a superfície da peça. O valor no 
registro de posição é a distância que determina o valor do corretor H para 
uma determinada ferramenta. Este valor é, então, registrado na memória do 
CNC. É importante destacar que a entrada no registro de correção é sempre 
negativa porque a correção representa a distância da ponta da ferramenta ao 
Z zero da peça a ser usinada.
As funções G43 ou G44, com o número de correção atribuído H, devem ser 
inseridas no programa antes que a ferramenta execute qualquer trabalho. 
Se o número de correção H não for inserido, a ferramenta executará o 
trabalho com a correção do comprimento da ferramenta anterior. Se o 
valor do comprimento da ferramenta anterior for menor do que o valor 
do comprimento da ferramenta atual, a ferramenta não se aproximará 
62
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
do material. Se, no entanto, o valor da compensação do comprimento 
da ferramenta anterior for maior do que o valor da ferramenta atual, a 
ferramenta atual avançará rapidamente em direção à peça e colidirá com 
ela, causando danos à ferramenta, à peça e ao equipamento de fixação.
Esta condição pode ser evitada empregando-se a função G49 (Cancelamento 
da Compensação do Comprimento da Ferramenta) em um Bloco de Segurança 
no início da próxima operação.
63
CAPÍTULO 3
Métodos para programação e 
comunicação de máquinas CNC
A geração de um programa CNC pode ser realizada de forma manual ou através de 
software de Manufatura Auxiliada por Computador (CAM). Independentemente 
da forma adotada, os dados necessários para a elaboração de um programa 
CNC não sofrerão alteração. Souza e Ulbrich (2013) afirmam que os dados 
necessários para elaboração do programa CNC podem ser classificados em:
 » Dados geométricos: são utilizados para descrever o percurso da 
ferramenta. Incluem, principalmente, dimensões (como comprimento, 
largura, altura, raio, chanfros etc.) e formas de segmentos (linear, 
circular ou parabólica).
 » Condições de corte : dependem da tolerância e rugosidade 
superficial requeridas e do material de peça e da ferramenta. Incluem, 
principalmente, velocidade de corte, avanço, velocidade de rotação 
do eixo-árvore, profundidades de corte e tipo de refrigeração.
 » Informações sobre comando e máquina a serem utilizados: 
incluem, principalmente, funções disponíveis, sintaxe específica, 
potência instalada e deslocamento máximos dos eixos controlados.
Conhecendo esses dados, o programador pode produzir com precisão um 
programa CNC para a usinagem de uma peça. Na programação manual, o 
programador escreve cada linha de bloco do programa CNC, geralmente, a 
partir de um desenho 2D da peça a ser usinada. Enquanto na programação 
por softwares CAM, o programador alimenta os dados necessários para a 
elaboração da usinagem da peça (dados geométricos através do modelamento 
CAD, condições de corte e informações sobre o comando e máquina a ser 
utilizado) e o software faz o cálculo das trajetórias da ferramenta e fornece 
o programa CNC para usinagem da peça. A programação da usinagem CNC 
com uso de software CAM será abordada na próxima unidade.
Os programas CNC manuais podem ser criados no próprio comando ou 
mesmo em um computador externo, empregando um editor de texto. No 
caso da programação direta no CNC, não há a necessidade de transmissão do 
programa e, em comandos mais modernos, a simulação do programa CNC 
64
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
pode ser realizada no próprio painel de controle do comando, conforme 
mostrado na figura 32. 
Figura 32. Simulação da operação de usinagem no painel de controle CNC.
Fonte: elaboração própria da autora.
Quando os programas são gerados externamente, em um editor de texto 
ou mesmo por um sistema CAD/CAM, o programa CNC (texto em ASCII) 
deve ser transferido à máquina. Uma forma de realizar a comunicação entre 
o computador e a máquina-ferramenta é utilizar a interface elaborada pela 
Associação das Indústrias Eletrônicas (EIA) dos EUA, denominada RS232 
(SOUZA; ULBRICH, 2013).
Segundo Fitzpatrick (2014), o programa pode ser transferido para a memória 
CNC de três maneiras: carregamento manual, download direto e via controle 
numérico direto (DNC).
Carregamento manual 
O programa é copiado de um dispositivo de armazenamento (como pen drive e 
cartão de memória) para o CNC ou escrito diretamente no painel de controle 
do CNC.
65
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
Download direto 
O computador envia o programa ao CNC por meio de um cabo de comunicação 
de dados ou através de um software de comunicação.
Controle Numérico Direto (DNC) 
É um dispositivo próprio para executar programas extensos, que não podem 
ser locados na memória do CNC. Esse método é usado quando os dados do 
programa excedem a capacidade de memória do CNC. 
O CNC pode armazenar os programas em dois locais: na memória rápida 
ou no armazenamento permanente para uso posterior. O armazenamento 
permanente é para onde o programa baixado vai inicialmente. A capacidade 
total de um CNC para manter programas em ambos os locais pode ser um 
problema.
Os CNCs convencionais não possuem grande capacidade de memória, variando 
de 32 Kb a 128 Kb. Ao contrário de um computador, a ampliação de memória de 
um CNC tem um custo muito elevado (na ordem de US$4.500,00 para adicionar 
apenas 32 Kb). Programas CNC para realizar operações como torneamento, 
eletroerosão ou ainda simples operações de fresamento não exigem grandes 
recursos de memória, contudo, os programas gerados por CAM para usinar 
formas complexas, geralmente, são excepcionalmente grandes exigindo até 
50 Mb de memória (SOUZA; ULBRICH, 2013).
Para conseguir transferir esses programas, o DNC os envia em pacotes, 
bem a tempo de serem utilizados. Isso ocorre da seguinte maneira: o CNC é 
alimentado pelo DNC, que executa as linhas de comando, apaga da memória 
as já executadas e envia sinal para o recebimento de novas informações de 
acordo com a necessidade. Esse processo se repete durante toda a operação 
em frações de segundo e é conhecido como execução de programas on-line ou 
execução por bloco (SOUZA; ULBRICH, 2013).
A velocidade de transferência de dados entre o DNC e a máquina CNC é um 
fator que limita a velocidade de avanço a ser utilizada na operação. Quando 
a velocidade de avanço supera a capacidade de transmissão, pode ocorrer 
solavanco na máquina, com descontinuidades durante a movimentação, 
degradando a qualidade superficial da peça.
66
UNIDADE III
PROGRAMAÇÃO DA 
USINAGEM CNCPOR 
COMPUTADOR – USO 
DE SISTEMAS CAM
Segundo a Siemens Industry Software Inc. (2020), Manufatura Auxiliada por 
Computador (CAM) comumente se refere ao uso de software de computador 
de controle numérico (NC) para criar instruções detalhadas (código G) que 
acionam máquinas-ferramentas CNC para a fabricação de peças. Uma definição 
mais ampla e simples para o CAM é o uso de software e maquinário controlado 
por computador para automatizar um processo de manufatura. 
A manufatura auxiliada por computador normalmente usa software para 
traduzir desenhos e dados em instruções detalhadas para conduzir algum tipo 
de ferramenta automatizada. Como exemplo, um desenho digital 2D ou 3D 
pode ser usado para guiar um laser ou uma ferramenta para cortar uma peça 
de acordo com o projeto. 
A linguagem de programação gerada a partir do desenho ou outro conjunto 
de dados que é usado para controlar a máquina-ferramenta é referida na 
indústria como o Código G. Este código G diz à ferramenta como fazer algo, 
dizendo aos motores para onde se mover, a que velocidade se mover e que 
caminho seguir.
A decisão de usar o CAM ou não depende muito do tempo e da geometria 
do item a ser fabricado. Frequentemente, os usuários já têm um desenho 
CAD ou podem rapidamente produzir um para obter quaisquer dimensões 
necessárias para reproduzir o item. O uso do CAM permite que o usuário 
produza rapidamente um caminho de ferramenta resultante que pode ser usado 
no processo físico de manufatura, com base em determinados critérios de 
entrada fornecidos pelo usuário. As entradas necessárias do usuário incluirão, 
mas não estão limitadas a: ferramentas utilizadas para o corte, profundidade 
por passe, mergulho e retração segura do eixo Z para movimentos entre cortes, 
taxas de avanço para ambos os cortes e movimentos rápidos etc., todos dentro 
do sistema de coordenadas cartesianas.
Mais detalhes sobre o uso de Sistemas CAM são abordados nesta unidade.
67
CAPÍTULO 1
Introdução às operações de usinagem 
programadas por sistemas CAM
O CAM, mais do que o CAD, é considerado um software inteligente. Ele 
aceita um arquivo de entrada gráfico baseado em vetor para trabalhar. O 
usuário então fornece as informações necessárias, permitindo que o software 
produza um arquivo de saída com os comandos de movimento devidamente 
ordenados e formatados. Como já citado na introdução dessa unidade, o CAM 
é um acrônimo que significa manufatura auxiliada por computador e é uma 
ferramenta de software que estabelece os caminhos da ferramenta de corte, 
as taxas de avanço e as saídas que resultam em um formato de código G.
A Siemens Industry Software Inc. (2020) destaca que os sistemas CAM podem 
maximizar a utilização de uma gama completa de equipamentos de produção, 
incluindo máquinas de alta velocidade, 5 eixos, máquinas multifuncionais e de 
torneamento, eletroerosão (EDM) e equipamentos de medição por coordenadas 
(Coordinate Measurement Machines - CMM). Além disso, os sistemas CAM 
podem ajudar na criação, verificação e otimização de programas NC para 
obter produtividade de usinagem ideal, bem como automatizar o processo de 
criação e projeto de produto de uma fábrica.
Os sistemas CAM são amplamente empregados na indústria aeronáutica, 
automobilística, na indústria de moldes e matrizes etc. Um grande número de 
sistemas CAM está disponível no mercado. Alguns trabalham integrados em 
pacotes CAD/CAM, e muitas vezes, são sistemas de grande porte (SOUZA; 
ULBRICH, 2013).
No geral, a decisão de usar uma ferramenta de software CAM ou não depende 
do tipo de indústria em que você está envolvido. Se você está produzindo 
arte 2D para a indústria de sinalização, por exemplo, o uso de CAM é quase 
garantido (ver figura 33). Para produzir um arquivo de saída de um perfil 
de letras de fonte TrueType em uma folha de material, um programador 
experiente em código G levaria horas (senão dias), enquanto um programa 
CAM levaria apenas alguns minutos. 
68
UNIDADE III | PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM
Figura 33. Programação em software CAM para corte em máquina programada por CNC.
Fonte: Zumaq, 2016.
O usuário também pode produzir manualmente o código G – basicamente, 
ignorando o uso de uma ferramenta CAM. Nesse caso, é responsabilidade 
do programador denotar individualmente a ordem das operações que se 
assemelhariam às exigidas para usinar o mesmo item se produzido usando 
um software CAM. O processo parece simples, entretanto, para arquivos 
grandes, a tarefa pode ser bastante trabalhosa e demandar muito tempo. Por 
outro lado, se você estiver fazendo, principalmente, programação de arquivo 
2D de uma única parte para produção em massa, pode ser vantajoso escrever 
manualmente os comandos de código G necessários para ajudar a otimizar a 
operação de corte. Acaba sendo responsabilidade dos usuários decidir se eles 
se beneficiariam com o uso do CAM em vez de uma abordagem manual e 
também decidir quando e onde uma combinação de ambos valeria o esforço. 
Existem vários pacotes de ferramentas de edição de código G disponíveis para 
ajudar o usuário na manipulação do próprio código (OVERBY, 2010).
Existem ainda outras ocasiões em que pode ser vantajoso usar tanto o CAM 
quanto as técnicas de programação manual. Por exemplo, se o mesmo item 
a ser fabricado precisa de replicação em uma grande chapa de material, o 
programador pode muitas vezes salvar a saída do CAM em um arquivo separado, 
nomeando o arquivo como uma sub-rotina, denotando assim onde o repetir 
69
PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM | UNIDADE III
na operação de usinagem. Isso permite reduzir muito o tamanho geral do 
arquivo de usinagem, fornecendo os parâmetros de corte apenas uma vez, em 
vez de várias vezes em vários locais.
Independentemente do método (uso de software CAM ou programação 
manual), um arquivo de corte em código G é produzido. Tenha em mente que 
absolutamente qualquer coisa pode ser programada manualmente em código G, 
mas nem tudo o que você deseja produzir pode ser alcançado de modo rápido 
e fácil por formas geométricas padrão (ou seja, círculo, quadrado, retângulo, 
hexágono) que a programação manual pode levar em conta. 
Para ilustrar a comparação do nível de esforço necessário entre a programação 
manual e o CAM automatizado, Overby (2010) sugere um exemplo simples, 
como a criação de um perfil quadrado versus (por exemplo) a letra “P” em uma 
fonte Times New Roman TrueType (ver figura 34). Visualmente, o leitor pode 
perceber as diferenças de complexidade entre os dois. De uma perspectiva de 
alto nível, o quadrado terá quatro lados retos para trabalhar. A letra P, por 
outro lado, tem um caminho vetorial interno e externo para percorrer, junto 
com curvas de transição ou raios que unem cada uma das linhas de conexão 
horizontal e vertical. Claramente, é nessas horas que ter um programa CAM 
pode tornar sua vida muito mais fácil quando comparado a tentar inserir 
manualmente os comandos do código G necessários.
Figura 34. Criação de perfil: simples versus complexo.
Fonte: Overby, 2010.
Para aqueles que ainda não estão familiarizados com o que este software faz 
por você, entraremos em alguns detalhes quanto à sua finalidade e exemplos de 
uso do CAM. No geral, o CAM fornece ao usuário a capacidade de: estabelecer 
caminhos de ferramentas de corte; reordenar os segmentos que descrevem 
70
UNIDADE III | PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM
o caminho da ferramenta; verificar se há caminhos abertos; descrever o 
deslocamento rápido do eixo Z (para cima/para baixo); ligar, desligar e ajustar 
dispositivos e parâmetros durante o corte; e fornecer arquivo de saída de 
código G para a manufatura da peça (OVERBY, 2010).
Quando desenhamos em um software CAD, a ordem dos segmentos de linha 
é algo que é salvo no formato de arquivo CAD. Por exemplo, se uma caixa 
é desejada e você inicialmente desenha apenas três dos quatrolados, e, em 
seguida, desenha ou edita em algum outro lugar dentro do desenho para, 
finalmente, voltar a desenhar o quarto lado da caixa – todas essas ordens 
de operações são registradas no software CAD. Ao transferir o arquivo do 
desenho para um software CAM, ele reordenará esses segmentos de linha 
(vetores) para torná-los contínuos ou vinculados. O CAM também verificará 
o desenho para ver se há algum caminho aberto e, normalmente, apontará 
quaisquer quebras com algum tipo de marcador para sinalizar a necessidade 
de uma intervenção do usuário. Isso permite que o usuário vincule quaisquer 
quebras não intencionais na arte. Observe que esses tipos de erros, geralmente, 
podem ser evitados durante a produção da arte em CAD.
Além disso, o software CAM produzirá o que é conhecido como um caminho 
de ferramenta, assim que o usuário inserir os dados necessários. A localização 
dos caminhos resultantes depende diretamente do tipo de ferramenta que o 
usuário selecionou. Para uma aplicação, como o fresamento, os caminhos terão 
metade do diâmetro da ferramenta escolhida e, normalmente, serão localizados 
dentro ou fora do limite das linhas que descrevem a geometria a ser usinada. 
Ao produzir uma peça que tem um limite interno e externo ou para várias peças, 
o programa CAM estabelecerá movimentos de mergulho (para baixo) e retração 
(para cima) para o eixo Z, tanto para tipos de movimentos de corte como de não 
corte. Isso é necessário para evitar que a ferramenta corte o material em um 
local indesejado ao se mover de um local para outro e, consequentemente, para 
evitar acidentes, como quebra da ferramenta e empenamento do eixo-árvore. 
Finalmente, quase todos os programas CAM aceitam entradas do usuário que 
serão específicas para o aplicativo. Se estiver usando um eixo-árvore de alta 
rotação, por exemplo, o usuário poderá selecionar, dentro do software CAM, 
71
PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM | UNIDADE III
o número da ferramenta e a rotação que se deseja operar. Assim, no código G, 
haverá instruções para habilitar o eixo-árvore na rotação adequada e emitir 
outro comando no final do arquivo para desligar o eixo-árvore.
Em resumo, Souza e Ulbrich (2013) afirmam que um sistema CAM tem por 
função desenvolver três atividades principais:
 » Calcular as trajetórias para a movimentação de forma que a máquina 
possa realizar a usinagem.
 » Realizar a simulação da usinagem calculada com o objetivo de verificar 
a ocorrência de invasões indesejáveis na geometria, verificar a 
adequação das trajetórias calculadas pelo CAM e simular colisões 
do porta-ferramenta com a peça ou com a fixação da peça na mesa 
da máquina.
 » Gerar programas CNC para máquinas CNC específicas.
O fluxograma mostrado na figura 35 apresenta uma metodologia geral de 
trabalho empregando sistemas CAM. Nela, é possível observar que, inicialmente, 
deve-se coletar todas as informações da geometria para, posteriormente, fazer 
o modelamento CAD dela. É importante, ainda, destacar que caso a geometria 
necessite de um ferramental (molde, matriz), será necessário realizar, também, 
o modelamento CAD dele e, ainda, se o processo de fabricação for eletroerosão, 
será preciso fazer a modelagem CAD do eletrodo. Após o modelamento CAD, 
deve-se importar a geometria no CAM e, em seguida, definir os processos de 
fabricação e parâmetros de entrada para cálculo das trajetórias (tais parâmetros 
serão discutidos no próximo capítulo). Definidos esses parâmetros, será 
realizado o cálculo das trajetórias de ferramenta e simulação da usinagem. 
Caso a simulação mostre que a trajetória está adequada, ocorrerá a etapa de 
pós-processamento e, por fim, o programa em código G será gerado. 
72
UNIDADE III | PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM
Figura 35. Metodologia geral de trabalho empregando sistemas CAM.
Informações da geometria
Importar geometria no CAM
Cálculo das trajetórias de 
ferramenta
Simulação da usinagem
Pós-processador
Programa CNC
Trajetória adequada?
SIMNÂO
Modelagem CAD 3D da geometria
*Caso a ferramenta necessite de uma ferramenta (molde,
matriz) é necessário modelar, também, o ferramental.
** Caso haja a necessidade de eletroerosão, é
necessário modelar, também, o eletrodo
Definir processos de fabricação
Operações: desbaste, acabamento …
Ferramentas de corte
Parâmetros de usinagem
Estratégias de usinagem
Limitar regiões de usinagem
Fonte: adaptado de Souza; Ulbrich, 2013.
73
CAPÍTULO 2
Parâmetros de entrada no software 
CAM
Neste capítulo, serão detalhados os tipos comuns de parâmetros de entrada 
encontrados nas configurações do software CAM. Observe que os termos 
que descrevem os parâmetros listados aqui podem ou não coincidir com a 
mesma terminologia usada em seu pacote CAM específico, contudo eles serão 
próximos e funcionarão dando o mesmo resultado final. Além disso, serão 
apresentados os nomes de alguns parâmetros em inglês, uma vez que é uma 
língua universal e que estará disponível independentemente do pacote CAM 
utilizado.
Parâmetros essenciais
Geometria a ser usinada
Com raras exceções, a geometria a ser usinada é desenhada, previamente, 
em um software CAD e, em seguida, deverá ser exportada para o software 
CAM, utilizando um padrão de comunicação entre sistemas CAx (IGES, 
STEP etc.).
Com a geometria no CAM, a próxima etapa é a criação de um blank que deve 
respeitar as dimensões da peça bruta e as dimensões máximas da geometria 
a ser usinada. No sistema CAM, o usuário deve fornecer as informações 
de comprimento, largura, profundidade, raio (se necessário) e quaisquer 
outras características geométricas que permitam descrever o blank, visto que 
ele pode ser de formato cilíndrico, tubular, prismático de base hexagonal, 
quadrada ou retangular, como mostrado na figura 36. Geralmente, o blank 
é dimensionado para possuir 10 mm de sobremetal nas laterais e 3 mm de 
sobremetal na espessura.
74
UNIDADE III | PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM
Figura 36. Blank em formato de um bloco prismático de base retangular.
Fonte: elaboração própria da autora.
Definição da ferramenta de corte
Esta etapa é de grande importância para geração do código G em sistemas 
CAM, pois a forma geométrica da ferramenta, assim como o seu diâmetro, 
serão utilizados nos cálculos das trajetórias
As trajetórias para a usinagem de uma mesma geometria diferem 
conforme as características geométricas da ferramenta, pois a 
trajetória da ferramenta em uma máquina CNC é dada pela posição 
da ponta central da ferramenta.
(SOUZA; ULBRICH, 2013, p. 263).
Figura 37. Diferentes trajetórias de ferramentas sobre a mesma geometria.
Trajetória da 
ferramenta 
Fonte: Souza; Ulbrich, 2013.
75
PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM | UNIDADE III
Parâmetros de corte
Além dos parâmetros geométricos, é necessário fornecer ao programa CAM 
parâmetros de corte como: profundidade radial de corte (ae) – chamado muitas 
vezes de % stepover; profundidade axial de corte (ap) – chamado, geralmente, 
de cut increment; rotação da ferramenta (rpm) – Speed; e velocidade de 
avanço (mm/min) – Feedrate. No processo de fresamento deve-se, ainda, 
informar se o corte será concordante (conventional) ou discordante (climb), se 
haverá sobremetal (offset) após o processo de corte e se haverá compensação 
(compensation) do raio da ferramenta.
Deve-se notar que as informações de rotação e velocidade de avanço não 
interferem no cálculo das trajetórias. Contudo, influenciam diretamente no 
processo de remoção de material.
Movimentações da ferramenta
Em um processo de usinagem eficiente, a ferramenta pode se movimentar em 
quatro situações diferentes: 
 » Movimentações para realizar o corte: a ferramenta se movimenta 
em contato com o material, obedecendo à velocidade de avanço 
programada.
 » Movimentações em avanço rápido (G00): a ferramenta se desloca 
sem remover material. É utilizado durante reposicionamentoou 
troca de ferramenta. 
 » Movimentos de aproximação: para que o corte se inicie com 
segurança (e evitar colisões), o usuário pode solicitar ao CAM que a 
ferramenta, após de deslocar em avanço rápido, se aproxime da peça 
em velocidade reduzida. Esse movimento é chamado de aproximação. 
Essa aproximação pode ser pode ser tangente à superfície (entrada 
em rampa), de forma circular (entrada em círculos) ou outras formas 
diferentes e disponíveis no software CAM.
 » Movimento de retração: a ferramenta é retraída após realizar 
a usinagem de uma área. Ele ocorre de forma suave para evitar 
marcações na superfície usinada, principalmente, se a retração da 
ferramenta precisa ser realizada no início do corte. 
76
UNIDADE III | PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM
No caso do movimento para reposicionamento da ferramenta, o usuário 
deve definir as alturas seguras para retração da ferramenta. Essas alturas são 
determinadas pelos seguintes parâmetros de entrada:
 » Clearance: altura absoluta que a ferramenta pode se deslocar livremente 
no plano XY.
 » Level: altura absoluta que a usinagem irá começar.
 » Depth: profundidade total da usinagem em relação ao Level.
Além dessas alturas e profundidades, é necessário, por vezes, especificar os 
parâmetros de entrada (Lead In) e saída (Lead Out) da ferramenta, são eles:
 » Angle: a entrada será em ângulo.
 » Radius: antes de tocar o material a ferramenta fará um raio.
 » Length: comprimento de entrada.
 » Percentage Feed: controla a velocidade de avanço na entrada e saída.
Operações de manufatura e estratégias de corte
Souza e Ulbrich (2013) definem as estratégias de corte como o formato 
geométrico e topológico que a ferramenta deve seguir para realizar a usinagem 
de uma superfície. Os sistemas CAM oferecem uma grande variedade de opções 
para estratégias de corte, que devem ser aplicadas conforme a geometria da 
peça e/ou regiões específicas, como áreas planas, inclinadas, verticais, regiões 
com raios, dentre outras. Abaixo são listadas algumas operações de manufatura 
e estratégias de corte que podem ser utilizadas nos sistemas CAM.
Profiling – Inside and Outside
Profiling (traduzido como perfilagem) é o tipo mais básico de fresamento ou 
operação de corte. Como o nome indica, o caminho de ferramenta resultante 
irá definir o perfil (isto é, lado interno ou externo) do limite da geometria.
A figura 34 mostra um exemplo de letra maiúscula P em uma fonte Times 
New Roman. Imagine que precisamos que o perfil dessa letra seja cortado em 
um chapa de ¼’’ de espessura, utilizando uma fresa gravadora (com diâmetro 
de ¼’’ e raio de ⅛’’) para todas as operações de corte (OVERBY, 2010).
77
PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM | UNIDADE III
Primeiro, o leitor deve observar que haverá dois cortes de perfil necessários 
para concluir esta operação, o primeiro deles descreverá a região interna da 
letra P e o segundo, a região externa. Este é um aspecto muito importante 
para a abordagem das ordens de operações no fresamento CNC. Como a peça 
está sendo produzida a partir de uma chapa, a parte interna da geometria 
deve ser fresada antes da parte externa. Considere que se o perfil externo da 
geometria fosse cortado primeiro, seria muito mais difícil manter o material 
restante fixo em seu lugar adequado na chapa para a conclusão da operação do 
perfil interno. A maioria, senão todos, os programas CAM têm inteligência 
incorporada para identificar se a geometria tem ou não um limite interno 
localizado dentro do outro. 
Uma vez que a chapa a ser usinada é fixada na mesa da máquina-ferramenta e 
a fresa é zerada na parte superior do material, o usuário observaria a seguinte 
ordem genérica de operações para este exemplo:
 » a fresa se moverá para o ponto de início do PERFIL INTERNO da 
geometria;
 » a fresa se moverá para baixo no material e parará em uma profundidade 
de ¼’’;
 » a fresa percorrerá ao longo de seu caminho de corte até atingir o 
mesmo ponto de início;
 » a fresa irá retrair até sua altura “Z segura” predeterminada;
 » a fresa se moverá para o ponto de início do PERFIL EXTERNO da 
geometria;
 » a fresa se moverá para baixo no material e parará em uma profundidade 
de ¼’’;
 » a fresa percorrerá ao longo de seu caminho de corte até atingir o mesmo 
ponto de início;
 » a fresa irá retrair até sua altura “Z segura” predeterminada;
 » a retornará à sua localização de zero máquina.
78
UNIDADE III | PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM
Uma observação importante é que esta mesma ordem geral de operações será 
genericamente a mesma para quase todas as operações CNC, de tal modo que 
são muito repetíveis e previsíveis.
O corte de perfil (Profile Cutting) também é muito utilizado para corte a laser 
de chapas finas, como mostrado na figura 38.
Figura 38. Profiling inside and outside aplicado ao corte a laser de chapas finas.
Fonte: ESL Engineering, 2020.
Cut Along a Line
Cut Along a Line (traduzido para corte ao longo de uma linha) é uma função 
frequentemente utilizada na produção de tipos de cortes decorativos e gravações. 
O centro da ferramenta de corte percorre as linhas da geometria desenhadas 
em CAD, conforme mostrado na figura 39.
Figura 39. Aplicação do cut along a line na gravação de peças.
Fonte: Cidade de Sorocaba, 2020.
Area Clearance
Area Clearance (traduzido como liberação de área) é uma operação que permite a 
remoção de material de uma área selecionada que é limitada por uma trajetória 
fechada. Essa função pode ser usada para realizar uma série de operações, 
como a usinagem de cavidades (pocketing) e usinagem de revelo.
79
PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM | UNIDADE III
Uma área de material da superfície da peça é removida até a espessura desejada. 
Se a remoção de material ocorrer no interior de uma geometria fechada, o 
processo se trata de uma usinagem de cavidades, se a remoção de material 
ocorrer no exterior de uma geometria fechada, se trata de um fresamento 
de relevo, conforme mostrado na figura 40.a. Um exemplo de aplicação do 
area clearance é quando se deseja que letras em relevo sejam produzidas em 
uma chapa de material. Nessa aplicação, a remoção de cavaco seria realizada 
na região externa do perfil da letra, de tal modo que a área do perfil da letra 
ficasse intacta e ressaltada, em comparação com as áreas ao redor dela.
Z-Level
O ciclo Z-Level é um ciclo de contorno de acabamento que remove material 
fazendo uma série de cortes horizontais e planos. Os cortes seguem o contorno 
da geometria em níveis Z decrescentes com base no acabamento de superfície 
especificado. O corte começa no local mais alto da peça e segue para baixo, 
conforme mostrado na figura 40.b.
Flat Area
O ciclo Flat Area usa um padrão de bolsão para remover material das superfícies 
da peça que são planas e paralelas ao plano de usinagem XY (ver figura 40.c). 
Os caminhos da ferramenta são gerados apenas em áreas totalmente planas. 
Se uma superfície inclinada, ainda que levemente, o caminho da ferramenta 
não será gerado. Este ciclo pode ser usado para acabamento onde o excesso 
de material já foi previamente removido no processo de desbaste. Ele suporta 
profundidades de corte únicas ou múltiplos passes. 
Pattern Project
A operação de Pattern Project (traduzido para projeto de padrão) é um ciclo de 
acabamento de várias superfícies que remove o material com base no padrão 
selecionado: Slice, Flowline, Radial e Espiral. Esses padrões têm características 
únicas que os tornam adequados para semiacabamento e acabamento de áreas 
selecionadas ou em todo o modelo, como mostrado na figura 40.d.
80
UNIDADE III | PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM
Figura 40. Exemplo de aplicação do (a) Area Clearance, (b) Z-Level, (c) Flat Area e Pattern Project.
(a) (b) 
(c) (d) 
Fonte: GoEngineer, 2020.
O CAM também permite a utilização de ciclos de furação. Abaixo,são listadas 
estratégias aplicadas à furação:
 » Drill: furo simples, a broca fura até a profundidade final sem quebra 
de cavaco ou eliminação de cavaco.
 » Ream: alargador.
 » Bore: ao final da profundidade o eixo árvore é parado, ideal para 
operações de alargamento.
 » Tap Cycle: ciclo de rosca (rosca direita ou esquerda).
Os parâmetros de entrada para o processo de furação incluem a determinação do:
 » Chipbreak: quebra de cavaco.
 » Dwell time: tempo de parada em segundos no fundo do furo (ideal 
para operações de rebaixamento ou alargamento)
81
PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM | UNIDADE III
 » Optimise Path: otimização do caminho, isto é, como a ferramenta se 
deslocará entre um furo e outro;
 » Tap Type: tipo de macho escolhido no ciclo de rosca.
82
CAPÍTULO 3
Cálculo de trajetórias, trajetórias de 
ferramenta por polinômios spline e 
etapa de pós-procesamento
Como já citado, para a geração de programas CNC utilizando um sistema 
CAM, o usuário deverá possuir, inicialmente, o modelo geométrico CAD. A 
geometria CAD é utilizada pelo CAM como base de cálculo das trajetórias da 
ferramenta. Após o cálculo, o percurso da ferramenta deverá ser simulado e, 
posteriormente, codificado em comandos, os quais possam ser interpretados 
e transformados pelo CNC da máquina em movimentações e acionamentos 
(SOUZA; ULBRICH, 2013).
Sabendo disso, nesse capítulo abordaremos como o software CAM determina 
o percurso da ferramenta de corte. Esse processo é chamado de cálculo de 
trajetórias da ferramenta e será o primeiro tema a ser discutido no capítulo. O 
segundo tema discutido é o uso de interpolação linear e circular para descrever 
essas trajetórias. Já o terceiro tema trata das trajetórias de ferramenta por 
polinômio spline. Por fim, o quarto e último tema trata sobre as etapas de 
pós-processamento, que consiste na conversão do caminho da ferramenta 
para o idioma de uma máquina CNC específica.
Cálculo de trajetórias da ferramenta
A qualidade da trajetória calculada implica diretamente na qualidade da 
superfície usinada, erros dimensionais e tempos de cálculo e usinagem. Os 
algoritmos matemáticos e as metodologias para cálculo das trajetórias da 
ferramenta são criados em cada empresa desenvolvedora de sistemas CAM, 
e representam segredo industrial. O método tradicional para descrever uma 
trajetória de ferramenta para a usinagem de uma superfície complexa é a 
interpolação linear de segmentos de retas, interpolação circular com segmentos 
de arcos ou ainda utilização de polinômios spline.
Quando a trajetória é descrita pela união de segmentos de retas ou arcos, 
o comprimento destes segmentos está relacionado com as tolerâncias de 
cálculo no CAM e grau de curvatura da superfície.
83
PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM | UNIDADE III
As tolerâncias para cálculo de trajetórias de ferramenta são definidas e ajustadas 
pelo usuário através do comando chord error. Quanto menor a banda de tolerância 
(chord error), mais próxima a trajetória da ferramenta estará da geometria 
CAD (ou da superfície a ser usinada). É importante destacar que, quando a 
geometria CAD é curva e descrita através de linhas retas (interpolação linear) 
pelo CAM, um valor pequeno de banda de tolerância implicará na necessidade 
de um maior número de segmentos de reta de pequeno comprimento para 
descrever essa geometria curva. Com isso, o programa CNC possuirá maior 
volume de dados, devido à elevada quantidade de linhas de código, e esta 
característica poderá limitar as velocidades de avanço durante a usinagem 
(SOUZA; ULBRICH, 2013).
O cálculo de trajetória da ferramenta, muitas vezes, não é apenas um off-set da 
superfície a ser usinada, pois a trajetória calculada leva em conta a extremidade 
central da ferramenta, como mostrado na figura 41.
Figura 41. Trajetória da ferramenta.
CC CL
CC=CL CL
Trajetória
Fonte: Souza; Ulbrich, 2013.
Na figura 41 vemos alguns termos que ainda não foram apresentados, são eles: 
CC (Cutter Contact), que representa o ponto de contato da ferramenta com a 
superfície; e o CL (Cutter Location), que representa a extremidade central da 
ferramenta (que descreve propriamente a trajetória dela). Esses pontos são 
usados para desenvolver o cálculo da trajetória da ferramenta. De tal modo 
que as informações cartesianas de cada ponto CL são descritas nas linhas dos 
programas CNC.
84
UNIDADE III | PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM
Inicialmente, em geral, deve-se identificar o ponto de contato 
da ferramenta com a superfície em um determinado instante, e 
posteriormente deve-se calcular o ponto da extremidade central da 
ferramenta (CL), que são os pontos interpolados linearmente para 
a geração das trajetórias da ferramenta. (SOUZA; ULBRICH, 2013, 
p. 283).
Trajetórias de ferramentas por polinômios spline
Quando se deseja descrever trajetórias complexas de ferramenta, principalmente 
em três dimensões, os métodos de interpolação linear e circular são limitados. 
Para atender essa demanda, utiliza-se um método que faz uso dos modelos 
matemáticos utilizados por sistemas CAD para representação de curvas e 
superfícies complexas. Esse método é chamado de interpolação polinominal 
do tipo spline. Um tipo típico de interpolação spline é a interpolação NURBS 
(Non-Uniform Rational B-Splines).
A interpolação NURBS utiliza de modelos matemáticos para descrever um 
contorno complexo utilizando apenas polinômios. Para entender isso, imagine 
como um arco circular pode ser definido usando apenas equações. Se você 
conhece as coordenadas do ponto inicial, do ponto final e do centro do arco, 
então você tem todas as informações de que precisa para reproduzir esse 
arco com precisão. A interpolação NURBS realiza algo semelhante, mas para 
curvas que também podem não ser circulares. Nos caminhos da ferramenta, 
os dados se relacionam com as coordenadas e “pesos” dos pontos de controle. 
Cada um desses pontos de controle exerce um “puxão” para dar à curva sua 
trajetória, conforme mostrado na figura 42.
Zelinski (1999) destaca alguns pontos importantes sobre a interpolação NURBS:
 » Ela oferece uma alternativa à interpolação linear para usinagem de 
formas com contornos complexos, como as exigidas na usinagem de 
moldes e matrizes. Contudo, para a usinagem de peças geometricamente 
simples, a interpolação NURBS pode não ser vantajosa.
 » Ela pode permitir a usinagem de formas complexas utilizando uma 
velocidade de avanço média mais alta (comparada a alcançada usando 
interpolação linear no mesmo caso), sem comprometer a precisão da 
usinagem. Isso ocorre, principalmente, devido à redução de linhas de 
85
PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM | UNIDADE III
código para descrever o movimento e a velocidade de processamento 
do CNC.
 » Por si só, a interpolação de NURBS não é mais precisa do que a 
interpolação linear. Mas quando a precisão é necessária, ela pode 
oferecer uma maneira mais eficiente de alcançá-la.
Figura 42. (a) Curva B-Splines com 3 partes e (b) Superfície B-Spline, ambas com polígono de controle (linhas azuis).
(a) 
(b)
Fonte: Lockyer, 2006.
Diferente dos programas convencionais, as linhas de programa spline para 
comando numérico não irão conter os comandos tradicionais (G1, G2 ou G3), 
mas uma nova sintaxe que representará a curva. Existem diferentes sintaxes 
para as entradas de dados splines e esta variação se dá conforme o comando 
86
UNIDADE III | PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM
numérico utilizado (a exemplo dos pertencentes aos fabricantes Fanuc e 
Siemens) (SOUZA; ULBRICH, 2013).
Uma linha de programa spline para comando numérico Fanuc, por exemplo, 
segue o seguinte modelo:
G6.2 P K X Y Z R
Onde:
G6.2 é a sintaxe para interpolação NURBS;
P é o grau da equação polinominal;
K é o vetor no ponto de controle (knot);
X, Y e Z são as coordenadas do ponto de controle;
R é opeso do ponto de controle (weight).
Etapa de pós-processamento
Uma das partes mais importantes da manufatura auxiliada por computador 
(CAM) é a obtenção do programa CNC através do pós-processador. A etapa 
de pós-processamento consiste na conversão do caminho da ferramenta para 
o idioma de uma máquina CNC específica. Essa saída geralmente está na 
forma de código G, um formato alfanumérico usado para acionar a máquina-
ferramenta. 
Diferentes máquinas usarão variações deste formato de código G em seus 
controladores. Portanto, embora haja alguma padronização de códigos, nem 
todas as máquinas usam o mesmo formato de código G. Portanto, para se 
tornar comum a qualquer máquina CNC, as trajetórias da ferramenta devem 
ser transformadas em uma linguagem comum.
Há alguns anos, o pós-processador era um software separado do CAM. Contudo, 
nos sistemas atuais, ele está integrado ao software CAM. Para cada equipamento 
(máquina CNC) deve ser desenvolvido um pós-processador específico e o seu 
objetivo é permitir que o CAM funcione para mais de um formato de código 
G. Os pós-processadores não convertem o código G de um formato/dialeto 
para o outro. Em vez disso, eles usam um formato intermediário que captura 
87
PROGRAMAÇÃO DA USINAGEM CNC POR COMPUTADOR – USO DE SISTEMAS CAM | UNIDADE III
os movimentos da máquina CNC. Esse formato intermediário é o CLF (Cutter 
Location File) ou CL Data. Existem muitos formatos para arquivos de CLF, 
mas um formato comum é APT (Automatically Programmed Tool).
O pós-processamento ocorre da seguinte maneira: o software CAM analisa 
o modelo CAD da peça para determinar quais devem ser os caminhos da 
ferramenta, em seguida, ele produz os caminhos da ferramenta como um 
arquivo CLF, o pós-processador, então, converte os arquivos CLF em código G. 
88
UNIDADE IVPROGRAMAÇÃO CNC
Nesta unidade serão tratadas algumas particularidades da programação de tornos 
CNC e de centros de usinagem. Além disso, serão apresentados exemplos de 
programas CNC aplicados a essas máquinas. 
CAPÍTULO 1
Programação de Tornos CNC
A programação de tornos CNC apresenta algumas diferenças com relação 
à programação de centros de usinagem. Algumas funções preparatórias 
(códigos G) e miscelâneas (códigos M), mostradas nas Tabelas 2 e 3 desta 
apostila, são comuns tanto para programação CNC de centros de usinagem 
quando para tornos. Contudo, algumas funções são específicas para centros 
de torneamento e tornos CNC e outras apresentam particularidades quando 
aplicadas nessas máquinas, essas funções serão discutidas nesse capítulo. 
Além delas, serão mostrados alguns exemplos de programas CNC aplicados 
a centros de torneamento.
Abaixo são listadas algumas funções exclusivas dos centros de torneamento 
e torno CNC. A numeração dos códigos foi baseada no comando CNC da 
Fanuc série 0i. Muitos fabricantes de máquinas-ferramenta atribuem outros 
códigos para fins específicos relativos a seus equipamentos. Consulte sempre 
os manuais do fabricante específicos da máquina em uso para obter os códigos 
G e M pertinentes.
Função de abrir e fechar mandril (M10 e M11)
M10 fecha automaticamente as castanhas do mandril e M11 abre automaticamente 
as castanhas do mandril. Uma chave seletora no painel de controle determina 
89
PROGRAMAÇÃO CNC | UNIDADE IV
se a fixação é interna ou externa. M10 e M11 são usados em certos casos 
quando há um alimentador automático de peça. Esses dispositivos são usados 
em operações automatizadas onde a produção em massa é o foco principal.
Função para avanço e recuo da contra ponta (M12 e M13)
Durante o processo de torneamento de eixos longos, uma contra ponta é 
frequentemente usada para apoiar o eixo. Para utilizar a contra ponta, é 
necessário que se faça, previamente, um furo de centro na peça, portanto, 
uma operação de furação central deve ser programada antes de se utilizar as 
funções M12 e M13. A função M12 permite a aproximação da contra ponta 
e a função M13, o seu recuo.
Rotação da torre de ferramenta no sentido horário e anti-
horário (M17 e M18)
A função M17 gira a torre de ferramenta no sentido horário, enquanto a função 
M18 gira a torre da ferramenta no sentido anti-horário. Essas funções podem 
ser usadas apenas para alguns tipos de máquinas. A função M17 é ativada na 
inicialização da máquina. Esses comandos podem ser úteis quando ferramentas 
especiais são montadas na torre de ferramenta.
Acabamento de rosca (M23 e M24)
A função M23 ordena a execução de um chanfro no final de uma rosca executada 
pelo código G76 (ciclo de roscamento automático). Já a função M24 desativa 
a M23, ou seja, ordena a não realização de chanfros no final do ciclo de 
rosqueamento (G76). 
M23 é ativada automaticamente quando a máquina é ligada e permanece em 
vigor até ser alterada por M24. A figura 43 mostra um comparativo entre as 
funções M23 e M24.
90
UNIDADE IV | PROGRAMAÇÃO CNC
Figura 43. Acabamento de rosca com (a) função M23 ativa e (b) função M24 ativa.
(a) (b)
45° 90°
Fonte: Evans, 2007.
Funções de velocidade de corte constante (G96), rotação 
constante (G97) e limitação da rotação (G50)
Para centros de torneamento, duas funções são aplicáveis ao controle da 
velocidade de rotação do eixo-árvore, são elas: G96 (velocidade de corte 
constante) e G97 (cancelamento da velocidade de corte constante, às vezes, 
referida como rotação constante do eixo-árvore).
Ambas as funções (G96 e G97) aparecem juntas com o endereço S, por exemplo:
G97 S500  indica uma rotação constante de 500 rpm.
G96 S400  indica uma velocidade de corte constante de 400 m/min.
A velocidade de corte constante (G97) é aplicada no caso de ciclos de 
rosqueamento e na usinagem de uma peça, mantendo o diâmetro constante. 
Também é usada para todas as operações na linha de centro, como furação etc. 
Quando se executa alguma operação em que o diâmetro da peça varia (como no 
caso do faceamento), manter a rotação constante (G97) iria implicar em uma 
velocidade de corte diferente a cada modificação do diâmetro. Abaixo segue uma 
exemplificação do valor da velocidade de corte durante o torneamento cilíndrico 
de uma peça com 50 mm de diâmetro, em três passes, com profundidade de 
corte (ap) de 2 mm e rotação de 800 rpm (usando a função G97 S800).
1
50 800 125,66 /
1000 1000c
D n mm rpmV m minπ π⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= = =
91
PROGRAMAÇÃO CNC | UNIDADE IV
2
46 800 115,61 /
1000 1000c
D n mm rpmV m minπ π⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= = =
3
42 800 105,56 /
1000 1000c
D n mm rpmV m minπ π⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= = =
Onde: 
V
c1, Vc2 e V
c3 são as velocidades de corte em cada passe [m/min];
D é o diâmetro da peça em cada passe [mm];
n é a rotação do eixo-árvore [rpm].
As equações mostram que a velocidade de corte é modificada a cada alteração 
do diâmetro. Isso não é adequado no processo de usinagem, pois influencia 
negativamente na vida da ferramenta de corte. Cada ferramenta deve trabalhar 
numa faixa de velocidade de corte especificada pelo fabricante para a usinagem 
de cada tipo diferente de material. Portanto, em operação em que o diâmetro 
da peça é modificado, deve-se utilizar a função G96 (velocidade de corte 
constante). 
Entretanto, note que, se mantivermos a velocidade de corte constante e não 
especificamos um valor limite para rotação, a rotação crescerá ao infinito 
quando o diâmetro da peça tender a zero, porque (1000 ) / ( )cn V Dπ= ⋅ ⋅ . 
Isso, notoriamente, traria problemas à máquina-ferramenta. Portanto, é 
recomendado que a função G96 venha sempre acompanhada da função G50 
(ajuste de velocidade máxima de rotação) para limitar a rotação do eixo-árvore, 
conforme exemplo abaixo.
G50 S3000 ; (Limita a rotação a 3000 rpm).
G96 S180 M03; (Mantém a velocidade de corte igual a 180 m/min).
Funções auxiliares de avanço (G98 e G99)
A função G98 é uma função modal que habilita o uso de velocidade de avanço 
em milímetros por minuto (mm/min). Enquanto a função G99 desativa a G98 
e habilita o uso da velocidade de avanço em milímetros por volta (mm/volta).
92
UNIDADE IV | PROGRAMAÇÃO CNCInserção de chanfros e raios em programas de 
torneamento
Os chanfros e raios podem ser inseridos somente entre duas movimentações 
G00/G01. A figura 44 mostra um trecho de um programa CNC que descreve 
o perfil do desenho da peça retratada. A movimentação, programada no 
segundo bloco, precisa iniciar no ponto “b” do desenho. No modo de bloco 
único, a ferramenta para no ponto “c” e, em seguida, passa ao ponto “d”. Se 
a movimentação em um dos blocos for muito curta, não haverá ponto de 
interseção ao ser inserido um chanfro ou raio e será apresentado um alarme.
Figura 44. Inserção de chanfros e raios em programas de torneamento.
N100 G01 X26 Z53 
N110 G01 X26 Z27 R6 
N120 G01 X86 Z27 C3 
N130 C01 X86 Z0
Fonte: Cosa Intermáquinas, 2018.
Utilização do ciclo de permanência (Dwell) no 
torneamento (G04)
A função Dwell, tempo de permanência ou espera, é iniciada pelo uso da 
função G04, e o período de tempo para a espera é especificado por P, X ou 
U, (dependendo do tipo de controle) da seguinte forma:
G04 P__ (em milissegundos)
G04 X__ (em milissegundos)
G04 P__ (em milissegundos)
Exemplos:
93
PROGRAMAÇÃO CNC | UNIDADE IV
G04 P2500
G04 X2.5
G04 U2.5
Nos exemplos acima, os valores de tempo de espera são equivalentes a 2 e 
1/2 segundos. Observe também que, ao usar P para endereçar a quantidade 
de tempo para permanência, um ponto decimal não pode ser usado. O valor 
do tempo é medido em milissegundos (ms), 1000 ms = 1 segundo. A função 
G04 é um comando não modal, ou seja, ele ficará ativo apenas no bloco em 
que é chamado.
O tempo de espera, às vezes, é indicado pelo número de rotações em vez da 
quantidade de tempo a depender do fabricante do CNC. Portanto, é sempre 
importante que o programador consulte o manual de programação do fabricante 
específico para o equipamento para ter certeza do método exato usado. Um uso 
comum para pausa é no processo de usinagem de canais internos ou externos, 
conforme mostrado na figura 45.
Figura 45. Exemplo de aplicação da função G04. Dados no sistema de unidade de medida inglesa.
G01 X2.0 F0.008 
G04 U.25 (ou G04 
X0.25 ou G04 P250) 
G00 X2.5 
Fonte: Evans, 2007.
Ciclo de torneamento (G90)
O ciclo de torneamento (G90) é uma função de corte cilíndrico ou cônico 
externo e interno. O formato do bloco usado para G90 é o seguinte:
G90 X(U) ____ Z(W)_____ R_____ F_____ 
94
UNIDADE IV | PROGRAMAÇÃO CNC
Onde X e Z são coordenadas absolutas, U e W são coordenadas incrementais, 
R indica a conicidade da geometria usinada (medida no raio) e F é a velocidade 
de avanço em mm/min. O comando G91 indica a utilização de coordenadas 
incrementais, caso ele não esteja ativado, movimento incremental dos eixos 
é alcançado através dos endereços U (para eixo X) e W (para eixo Z).
Um exemplo de aplicação do ciclo de torneamento é mostrado na figura 46.
Figura 46. Exemplos de aplicação do ciclo de torneamento (G90).
N10 G28 U0 W0 (retorno ao ponto de 
referência) 
N20 G50 S2000 T0100 (limita a rotação) 
N30 G96 S200 M03 (velocidade corte
constante) 
N40 G00 X61 Z2 T0101 M8 (movimento
rápido) 
N30 G90 X55 W-42 F0.25 (início do ciclo de 
torneamento) 
N40 X50 
N50 X45 
N60 X40 
N70 Z-12 R-1.75 
N80 Z-26 R-3.5 
N90 Z-40 R-5.25 
N100 G28 U0 W0 (fim do ciclo de torneamento
e retorno ao ponto de referência) 
N110 M30 (Fim de programa) 
N10 G28 U0 W0 
N20 G50 S2000 T0100 
N30 G96 S200 M03 
N40 G00 X56 Z2 T0101 M8 
N30 G90 X51 W-32 F0.25 
N40 X46 
N50 X41 
N60 X36 
N70 X31 
N80 X30 
N90 G28 U0 W0 
N100 M30 
Fonte: Cosa Intermáquinas, 2018.
Usar a função G90 em um programa é conveniente. No entanto, o uso dela 
resultará em alguma perda de tempo porque, após a cada passe, a ferramenta 
retorna por um caminho seguro, porém longo, conforme mostrado na figura 
47 pelas setas em amarelo.
95
PROGRAMAÇÃO CNC | UNIDADE IV
Figura 47. Ciclo de torneamento (G90).
Fonte: Cosa Intermáquinas, 2018.
Ciclo de rosca simples (G90)
Usando G92, um ciclo de quatro movimentos individuais da ferramenta pode 
ser obtido em um bloco de informações. Esses movimentos são:
1. Movimento rápido para um determinado diâmetro.
2. Corte de rosca com velocidade de avanço programada.
3. Retirada rápida.
4. Retorno transversal rápido ao ponto de partida.
O formato de bloco usada para o G92 é o seguinte:
Rosca reta (cilíndrica)  G92 X(U)___ Z (W)____ F_____
Rosca cônica  G92 X(U)___ Z (W)____R____ F_____
Onde X e Z são coordenadas absolutas, U e W são coordenadas incrementais, 
R indica a conicidade da geometria usinada (medida no raio) e F é a velocidade 
de avanço em mm/min.
Um exemplo de aplicação do ciclo de torneamento é mostrado na figura 48.
96
UNIDADE IV | PROGRAMAÇÃO CNC
Figura 48. Exemplo de aplicação do ciclo de rosca simples (G90).
N10 G97 S3000 M03 
N20 G00 X60 Z25 
N30 G92 X49.5 Z-30 F1.5 
N40 X49.2 
N30 X48.9 
N40 X48.7 
N50 G28 U0 W0 
N60 M30 
Fonte: Cosa Intermáquinas, 2018.
Mais exemplos de ciclos específicos para tornos CNC e centros de 
torneamento podem ser encontrados no link abaixo:
http://200.19.248.10:8002/professores/vmartins/Usinagem%20III%20
2015-2/torno.pdf.
97
CAPÍTULO 2
Programação de Centros de Usinagem 
CNC
As funções e códigos mostrados na Unidade II desta apostila são aplicáveis 
a centros de usinagem CNC. Por esse motivo, o foco deste capítulo será a 
exemplificação de programas CNC aplicados a centros de usinagem com 
objetivo desenvolver no estudante técnicas de programação manual. 
Um exemplo de aplicação das funções de interpolação linear rápida (G00) e 
linear com velocidade de avanço programável (G01) é mostrado na figura 49. 
É importante destacar que o código mostrado na figura tem o objetivo apenas 
de descrever o caminho da ferramenta de corte que margeia a geometria em 
ressalto. Para que esse código pudesse ser utilizado na usinagem de uma peça 
de material qualquer, seria necessário adicionar, pelo menos, um bloco de 
segurança, um bloco de seleção de ferramenta e um bloco de especificação 
das condições de corte.
Figura 49. Programa CNC para a usinagem de um bloco utilizando G00 e G01.
7 
70
40
10
50 20
30
80
100 
10
G00 X0 Y0 Z0 
G01 Z-7 F300 
X10 Y10 
X80 
X100 Y40 
X80 Y70 
X60 
X10 Y40 
Y10 
G00 X0 Y0
Fonte: Indústrias Romi S/A, 2006.
O trecho do programa CNC mostrado na figura 49 poderia ser utilizado na 
etapa de acabamento da geometria em ressalto se nas linhas anteriores fosse 
98
UNIDADE IV | PROGRAMAÇÃO CNC
especificada uma compensação do raio da ferramenta. Na primeira linha, 
observa-se movimento linear rápido até o ponto zero-peça (de coordenadas 
X=0, Y=0 e Z=0). Em seguida, a ferramenta mergulha no plano da face superior 
da peça até a profundidade de 7 mm em interpolação linear com avanço de 
300 mm/min. Podemos observar, também, que uma vez ativada a função 
G01, não é necessário escrevê-la em todas as linhas, pois ela vai permanecer 
ativada até que outra função do mesmo grupo seja ativada. No exemplo da 
figura 49, a função G01 foi desativada apenas na última linha do exemplo, 
quando a função G00 foi ativada.
Quando necessitamos usinar geometrias com arcos, precisamos utilizar 
interpolações circulares (G02 e G03). A figura 50 mostra um exemplo de uso 
de interpolações lineares (G00 e G01) e circulares para descrever o contorno 
lateral da peça mostrada.
Figura 50. Exemplo de Interpolação linear e circular.
0
R30 
15
90 
30 
100
R20 60 
5
G00 X-10 Y-10 Z0 
G01 Z-15 F300 
X0 Y0 
X100 
Y30 
G02 X80 Y50 R20 
 (ou G02 X80 Y50 I0 J20 ) 
G01 Y60 
G03 X20 Y60 R30 
 (ou G03 X20 Y60 I-30 J0 ) 
G1 Y50 
G02 X0 Y30 R20 
 (ou G02 X0 Y30 I-20 J0 ) 
G01 Y0
X-10 Y-10
Fonte: Indústrias Romi S/A, 2006.
Igualmente ao exemplo da figura 49, o programa mostrado na figura 50 descreve 
um trecho de uma programa completo, pois nele não há bloco de segurança, 
bloco de seleção de ferramenta e blocos de especificação das condições de corte.
Além de utilizar as funções G01 e G02 e/ou G03, também é possível utilizar 
as funções de chanframento e arredondamentoo histórico, evolução e características 
das máquinas-ferramenta CNC aplicadas à usinagem. O segundo capítulo 
trata das principais características dos centros de usinagem CNC. Nele, serão 
discutidas a posição do eixo-árvore e sistema de fixação da ferramenta, o projeto 
estrutural dos centros de usinagem modernos, os eixos de movimentação e a 
unidade de processamento de dados e controle. O terceiro capítulo traz uma 
introdução ao fresamento cinco eixos e ao frasamento em altas velocidades.
CAPÍTULO 1
Máquinas-ferramenta para usinagem 
equipadas com CNC
Histórico e evolução das máquinas CNC aplicadas 
à usinagem
As máquinas-ferramentas equipadas com comando numérico computadorizado 
(CNC) tiveram origem em vários dos principais países industrializados. Alguns 
dos primeiros trabalhos de pesquisa e desenvolvimento neste campo foram 
concluídos nos EUA, embora o Reino Unido tenha tido uma significante 
contribuição para o desenvolvimento do comando numérico.
10
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
O progresso em todas as áreas de desenvolvimento militar e comercial, ocorrido 
com a Segunda Guerra Mundial, foi tão rápido que os níveis de automação 
e precisão exigidos pelo mundo industrializado moderno não podiam ser 
alcançados com as máquinas-ferramentas convencionais. De tal modo que, 
em 1947, o governo do Estados Unidos publicou um estudo que afirmava que 
a indústria de usinagem de metal em todo o país não conseguia atender às 
demandas da Força Aérea Americana e da indústria local. Como resultado direto 
desse estudo, a Força Aérea Americana contratou a empresa Parsons Corporation 
para o desenvolvimento de um sistema de manufatura flexível e dinâmico que 
maximizasse a produtividade. O Massachusetts Institute of Technology (MIT) foi 
subcontratado para o desenvolvimento dessa pesquisa. E durante o período 
de 1949 e 1951, o MIT em conjunto com a Parsons Corporation, desenvolveu 
o primeiro sistema de controle que poderia ser adaptado a uma ampla gama 
de máquinas-ferramenta (SMITH, 1993).
A considerada primeira máquina-ferramenta de trajetória contínua de três 
eixos foi a fresadora Hydrotel, da Cincinnati Machine Tool Company, mostrada 
na figura 1. Essa fresadora foi convertida em “automática” pela substituição 
dos controles e comandos convencionais por comando numérico (CN) dotado 
de leitora de fita de papel perfurado, unidade de processamento de dados e 
servomecanismo nos eixos. Após testes e ajustes, a demonstração prática 
da máquina ocorreu em março de 1952, e o relatório final do novo sistema 
somente foi publicado em maio de 1953 (CASSANIGA, 2005).
Figura 1. O esforço conjunto desenvolvido pela Força Aérea, Parsons e o Laboratório de Servo-Mecanismos do MIT resultou 
na primeira máquina-ferramenta verdadeiramente programada. A Cincinnati Hydrotel® tinha gabinetes elétricos maiores do 
que a máquina.
Fonte: Fitzpatrick, 2014.
11
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
Quase ao mesmo tempo em que esses avanços americanos no controle de 
máquinas-ferramenta estavam ocorrendo, no Reino Unido, Alfred Herbert 
Limited tinha sua primeira máquina-ferramenta de comando numérico 
operando. A Ferranti Limited produziu um sistema de controle de trajetória 
de ferramenta contínua mais confiável que se tornou disponível em 1956 
(SMITH, 1993).
Ao longo dos anos seguintes, tanto nos EUA quanto na Europa, ocorreu 
um grande investimento em pesquisa nessa área e, consequentemente, o 
desenvolvimento dessas máquinas foi aprimorado (em 1956 surgiu o trocador 
automático de ferramentas, por exemplo). Esses primeiros desenvolvimentos 
do comando numérico foram principalmente para a indústria aeroespacial, 
onde era necessário usinar formas geométricas complexas, como componentes 
de fuselagem e pás de turbina. Paralelamente a este desenvolvimento de 
sistemas de controle sofisticados para requisitos aeroespaciais, em 1958, um 
controlador ponto a ponto foi desenvolvido para aplicações de usinagem mais 
gerais (a exemplo do aplicado na Furadeira CNC ponto a ponto utilizada hoje 
em dia) quando apenas a precisão posicional era necessária (CASSANIGA, 
2005; SMITH, 1993).
Com a utilização do comando numérico pelas indústrias em geral, torna-se 
necessário um vocabulário de palavras de código padronizado para programar 
essas máquinas. Então, no início da década de 1960, é criado pela Electronic 
Industries Association (EIA), o vocabulário do código RS-267-B, no qual 
os programas são escritos por especialistas altamente qualificados com 
profundos conhecimentos de matemática. Em 1963, nasce a linguagem de 
programação automática (APT). Usando sub-rotinas em uma linguagem 
chamada APT, a programação pode ser feita escrevendo declarações de 
palavras como “goto PT 1 [ponto 1]” ou “goaround R2.5 [raio de 2,5]” e, em 
seguida, alimentando-os em grandes computadores mainframe para calcular 
as coordenadas (FITZPATRICK, 2014).
As primeiras máquinas com comando numérico (CN) eram, em geral, baseadas 
em fresadoras modificadas, com esse conceito de controle sendo utilizado 
no torneamento, retificação e uma série de outras máquinas-ferramenta 
posteriormente. Com o surgimento do trocador automático de ferramentas, 
as ferramentas de corte podiam ser trocadas automaticamente pelo mecanismo 
12
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
de transferência, ou seletor, do magazine para o fuso, ou vice-versa. Essa 
tecnologia permitiu o conceito de “centro de usinagem”, que nada mais é do que 
é uma máquina capaz de fabricar uma variedade de componentes usando uma 
ampla diversidade de processos de usinagem em uma única configuração, sem 
transferência de peças para outras máquinas-ferramenta. Desse modo, o recurso 
de troca automática de ferramenta permitiu ao centro de usinagem usinar 
de forma produtiva e eficiente uma variedade de componentes, substituindo 
ferramentas antigas por novas ou pré-selecionando a próxima ferramenta 
enquanto o processo de usinagem atual estava em ciclo.
Em 1967, as primeiras máquinas controladas numericamente chegaram ao 
Brasil, vindas dos Estados Unidos. E no início da década de 1970, o controle 
numérico computadorizado (CNC) se tornou uma realidade, sendo um grande 
marco de avanço na área de desenvolvimento de controladores de máquinas-
ferramenta. O CNC deu às empresas a capacidade de alterar as geometrias da 
peça, junto com os programas, facilmente com o mínimo de desenvolvimento 
e tempo de execução, permitindo que fosse economicamente viável usinar 
pequenos ou únicos lotes com sucesso (CASSANIGA, 2005; SMITH, 1993).
Em torno de 1975, os computadores desktop tornam-se acessíveis às indústrias 
e a programação torna-se uma questão mais simples. Os programas podem 
ser escritos para muitas máquinas diferentes, usando uma única estação de 
trabalho. Desktop APT se torna uma realidade e a programação obtém um 
grande aumento de eficiência. Os desenhos CAD e a manufatura assistida por 
computador (CAM) iniciam. Os experimentos para a criação de um software 
que resolvesse a parte da matemática da programação para as coordenadas 
X-Y-Z também começam. Conforme o software de solução matemática se 
torna cada vez mais capaz, torna-se óbvio que o software pode escrever 
programas diretamente do modelo de imagem CAD da peça. No entanto, devido 
às despesas com software de computador, os desenhos CAD são raros. Os 
programas ainda são escritos por especialistas, mas muito menos matemática 
é necessária (FITZPATRICK, 2014).
A flexibilidade e a facilidade de edição de programas em um ambiente de 
produção tornaram-se realidade com o desenvolvimento de circuitos integrados, 
que reduziram o tamanho dos circuitos eletrônicos, proporcionando melhor 
manutenção e permitindo maior padronização de projeto e com a redução em 
tamanho e custo dos computadores de uso geral (SMITH, 1993).
13
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)de cantos para descrever uma 
“quina” em linha reta ou em arco (ver Unidade II). A figura 51 mostra um 
exemplo de aplicação dessas funções. 
99
PROGRAMAÇÃO CNC | UNIDADE IV
Figura 51. Exemplo de aplicação das funções de chanframento e arredondamento.
O1000 
N10 G17 G21 G90 G94 
N20 G53 G0 Z0 G49
N30 T2 (FRESA TOPO D20) 
N40 M6
N50 G54 S2500 M3
N60 G0 X-20 Y-20
N70 G43 H2 D2 Z5
N80 G1 Z-15 F750
N90 G41 X0 Y0
N100 Y50 ,C10 
N110 X75 ,R10 
N120 Y23 ,R10 
N130 X50 Y0 ,R7 
N140 X35 ,R4 
N150 G3 X15 R10 ,R4 
N160 G1 X0
N170 G40 G1 X-20 Y-20
N180 G53 G0 Z0 G49 
N190 M30
Fonte: Indústrias Romi S/A, 2006.
Diferente dos exemplos das Figuras 49 e 50, o programa mostrado na figura 
51 está completo e pode ser utilizado na manufatura de uma peça. Cada linha 
do programa é explicada abaixo:
 » O bloco N10 e B20 são os chamados blocos de segurança, o N10 
contém a função G17 que seleciona o plano de trabalho XY, G21 que 
ativa a entrada de dados em milímetro, G90 que ativa o sistema de 
coordenadas absolutas e G94 que estabelece o avanço em mm/min. O 
bloco N20 contém a função G53 que ativa o sistema de coordenadas 
da máquina e posiciona o eixo-árvore na coordenada Z=0; e a função 
G49 que cancela compensação de comprimento de ferramenta. 
 » Os blocos N30 e N40 chamam a ferramenta localizada na posição do 
magazine 2, descrito pelo código T02 e a função M6 ou M06 (código 
de troca de ferramenta). 
 » O bloco N50 contém a função G54 que chama o primeiro sistema 
de coordenada de trabalho (que contém o zero-peça previamente 
estabelecido antes de executar o programa), S2500 que aciona o 
100
UNIDADE IV | PROGRAMAÇÃO CNC
eixo-árvore a 2500 rpm e M3 determina o sentido de eixo-árvore 
(sentido horário). 
 » O bloco N60 posiciona, em movimento rápido (G00), o centro da 
ferramenta de corte em uma posição segura (X-20 e Y-20) afastada 
da peça e ainda na altura Z=0 do zero-máquina. 
 » O bloco N70 contém o comando G43 que ativa a compensação do 
comprimento da ferramenta 2 (H2 indica a correção do comprimento 
e D2, do raio da ferramenta). Além disso, nesse bloco, é ordenado 
que a ponta da ferramenta de corte seja posicionada a uma altura 
segura Z=5 em movimento rápido (ativado no bloco N60). 
 » O bloco N80 ativa a interpolação linear com avanço programado de 
750 mm/min (pelas funções G01 e F750) e ordena que a ponta da 
ferramenta vá para a posição Z-15 (equivalente a altura do volume 
a ser usinado, mostrado no desenho). 
 » O bloco N90 contém a função G41 que ativa a compensação de raio de 
ferramenta à esquerda do perfil. A função de compensação de raio de 
ferramenta facilita a programação de determinados contornos, visto 
que, através dela, pode-se fazer programas de acordo com as dimensões 
do desenho, sem se preocupar com o raio da ferramenta, pois cabe 
a função calcular os percursos do centro da ferramenta, a partir do 
raio dela, o qual deve estar inserido na etapa de referenciamento da 
ferramenta (Offset). Ainda, no bloco N90 é então comandado que a 
lateral esquerda da ferramenta se posicione na coordenada X=0 e 
Y=0 do zero-peça.
É importante destacar que as funções de compensação (G40, G41 e G42) são 
válidas somente para as funções G00, G01, G02 e G03. O posicionamento 
inicial para compensação ou final para cancelamento só poderá ser feito 
através das funções G01 e G00, nunca pelas funções G02 ou G03. Para que 
a função de compensação de raio saiba qual é o valor do raio da ferramenta, 
deve-se programar o código “D” com o número do corretor de raio de 
ferramenta no cabeçalho do programa.
 » Os blocos N100 até N160 descrevem o movimento da lateral 
esquerda da ferramenta no contorno do perfil de volume descrito 
pelo desenho mostrado na figura 49. Nesses blocos são utilizadas as 
funções de interpolação linear (descrita previamente no bloco N90), 
101
PROGRAMAÇÃO CNC | UNIDADE IV
interpolação circular (apenas no bloco N150) e de chanframento 
“C”, e arredondamento, “R”. Todos os movimentos ocorrem com o 
mesmo avanço de 750 mm/min (programado no bloco N80).
 » O bloco N170 (N170 G40 G1 X-20 Y-20) contém a função G40 que cancela 
a compensação do raio da ferramenta e reposiciona a ferramenta 
nas coordenadas seguras X=-20 e Y=-20 utilizando movimento em 
interpolação linear com o mesmo avanço programado no bloco N80.
 » O bloco N180 (N200 G53 G0 Z0 G49) reposiciona a ferramenta no 
Z=0 do zero-máquina (pelo comando G53) através de movimento 
linear rápido (G00) e cancela a compensação de comprimento de 
ferramenta (G49).
 » Por fim, o bloco N190 indica o fim do programa pelo código M30. 
Ao finalizar o programa será obtido o bloco mostrado na figura 52.
Figura 52. Bloco produzido pelo programa CNC explicado.
Fonte: Indústrias Romi S/A, 2006.
Mais exemplos de programação de centros de usinagem podem ser 
encontrados no link abaixo:
http://siaibib01.univali.br/pdf/T22182C.pdf.
102
REFERÊNCIAS
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em: https://knowledge.autodesk.com/pt-br/support/powermill/learnexplore/caas/Cloud 
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http://200.19.248.10:8002/professores/vmartins/Usinagem%20III%202015-2/torno.pdf. 
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	_Ref54861905
	_Ref54867893
	_Ref54872803
	_Ref54440678
	_Ref54442271
	_Ref54450690
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	_Ref54475519
	_Ref54460488
	_Ref54476545
	_Ref54604911
	_Ref54609850
	_Ref54905755
	_Ref54912440
	_Ref54946838
	_Ref54903473
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	Apresentação
	Organização do Caderno de Estudos e Pesquisa
	Introdução
	Unidade i
	Usinagem por Máquinas de Comando Numérico Computadorizado (CNC)
	Capítulo 1
	Máquinas-ferramenta para usinagem equipadas com CNC
	Capítulo 2
	Principais características dos centros de usinagem verticais e dos tornos CNC
	Capítulo 3
	Introdução à usinagem cinco eixos e usinagem em altas velocidades
	Unidade II
	Planejamento do Processo de Usinagem CNC
	Capítulo 1
	Estrutura do programa CNC, comandos de movimentação e interpolação
	Capítulo 2
	Sistemas de referenciamento de coordenadas de trabalho
	Capítulo 3
	Métodos para programação e comunicação de máquinas CNC
	Unidade III
	Programação da Usinagem CNC por Computador – Uso de sistemas CAM
	Capítulo 1
	Introdução às operações de usinagem programadas por sistemas CAM
	Capítulo 2
	Parâmetros de entrada no software CAM
	Capítulo 3
	Cálculo de trajetórias, trajetórias de ferramenta por polinômios spline e etapa de pós-procesamento
	Unidade IV
	Programação CNC
	Capítulo 1
	Programação de Tornos CNC
	Capítulo 2
	Programação de Centros de Usinagem CNC
	Referências| UNIDADE I
Por volta de 1980, a programação gráfica era totalmente funcional. Softwares 
de desktop CAD estavam mais acessíveis e os sistemas de programação gráfica 
tornam-se comuns em controladores de máquina e algumas programações eram 
realizadas no chão de fábrica pelo operador. No início da década de 1990, os 
sistemas CAM movem a maior parte da programação dos operadores para o 
ambiente de escritório, além disso, desenhos de CAD sólidos se tornam mais 
comuns. Em 1995, os sistemas CAM operam em sólidos. Desenhos de wireframe 
ainda são usados, contudo, desenhos sólidos começam a ter ganhos na indústria. 
A partir dos anos 2000, o software CAM automatizado transforma desenhos 
sólidos em programas automaticamente. A programação ultrarrápida baseada 
em modelos sólidos torna a programação de chão de fábrica pelo operador 
uma possibilidade mais uma vez (FITZPATRICK, 2014).
As máquinas-ferramentas CNC
Embora as máquinas-ferramenta para usinagem sejam as mais conhecidas 
na aplicação CNC, outros equipamentos também podem ser controlados por 
comando numérico computadorizado, tais como equipamentos para soldagem, 
para corte a laser, para corte a jato d’água, máquinas de medir coordenadas, 
entre outras. Independentemente da aplicação, essas máquinas têm em comum, 
geralmente, alguns componentes, como: mesa de trabalho, eixo-árvore, motores 
de acionamento e respectivos controles (SOUZA; ULBRICH, 2013). 
Por conta da variedade de aplicações, as máquinas CNC podem ser produzidas 
para permitir apenas movimentações lineares, envolvendo somente um eixo 
da máquina, até operações mais complexas, envolvendo movimentações em 
cinco eixos simultâneos. Nesta apostila, apresentaremos a fresadora CNC, o 
torno CNC e o centro de usinagem CNC.
 » Fresadora CNC: é uma fresadora com componentes similares 
às fresadoras convencionais que possui um comando numérico 
computadorizado para realizar movimentações. Entretanto, esse 
equipamento não possui dispositivos para controle de posicionamento 
e monitoramento das ações da máquina e troca automática de 
ferramenta, conforme mostrado na figura 2.
14
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
Figura 2. Fresadoras CNC (a) aplicada, geralmente, para usinagem de metais e (b) aplicada, geralmente, para usinagem de 
madeiras, MDF, acrílico etc.
Mesa de trabalho 
Eixo-árvore 
(a) (b)
Fonte: (a) Falco, 2020; (b) Guia de Máquinas, 2017.
 » Torno CNC: é uma máquina ferramenta para, principalmente, 
produção de peça de revolução que possui um comando numérico 
computadorizado para realizar movimentos de avanço e profundidade 
da ferramenta. Ele permite a utilização de uma rotação maior do que 
as permitidas em tornos convencionais, sem perda de estabilidade 
e qualidade da peça. É aplicado para usinagem de materiais em 
geral, principalmente, quando são requeridas formas geométricas 
complexas. Os tornos CNC podem ser verticais ou horizontais. Os 
tornos verticais possuem estrutura mecânica robusta, conforme 
mostrado na figura 3, e são aplicados para a usinagem de peças 
de grande porte como as utilizadas pelos setores de petróleo, 
etanol, naval, eólico, siderúrgico e outros da indústria de base. 
Eles possuem elevada rigidez, estabilidade e flexibilidade e podem 
ser customizados de acordo com as necessidades de usinagem a que 
se destinam. Os tornos horizontais oferecem grande flexibilidade 
para usinagem de diferentes tipos de peças, com ótimos níveis de 
potência, rapidez de movimentos e precisão. Podem ser equipados com 
torre porta-ferramentas de indexação automática, que proporciona 
uma significativa redução no tempo de usinagem. Além disso, com 
opcionais, a máquina pode ser operada em modo manual, através das 
manivelas eletrônicas, e, também, em modo automático – joystick e 
cycle start (ROMI, 2020).
15
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
Figura 3. Tornos CNC (a) vertical e (b) horizontal.
(a) (b)
Fonte: Romi, 2020.
 » Centro de Usinagem CNC: é uma máquina-ferramenta de manufatura 
avançada que pode realizar uma variedade de operações de usinagem 
(furação, fresamento e torneamento) com alta precisão, alta qualidade 
e alto acabamento superficial (ver figura 4). A fabricação de peças 
prismáticas na indústria, como caixas de engrenagens, divisórias, 
quadros, tampas etc., requer diferentes tipos de operações, como 
fresamento, mandrilamento, furação, rosqueamento e muitas outras 
operações de usinagem relacionadas. No passado, esse processo de 
produção tinha que ser dividido em várias etapas de trabalho, e a 
operação era realizada em diferentes máquinas-ferramenta, o que 
resultava em uma grande quantidade de tempo de entrega e custo. 
Nesse contexto, o centro de usinagem CNC foi desenvolvido para 
permitir que as operações de fresamento, torneamento e furação 
fossem executadas em uma única máquina-ferramenta permitindo que 
uma máquina executasse uma variedade maior de geometrias em peças 
de diferentes formatos com redução do tempo de produção. Além 
disso, o centro de usinagem permite maior precisão de movimentação 
e posicionamento através de transdutores (linear e angular) utilizando 
uma malha fechada de controle e também possui um dispositivo, 
chamado de magazine, onde as ferramentas ficam armazenadas no 
interior da máquina. A presença do magazine permite que ocorra 
a troca automática de ferramenta, conforme comando especificado 
no programa CNC. Existem magazines com capacidade para locação 
de 20 a 200 ferramentas, por exemplo (SOUZA; ULBRICH, 2013).
16
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
Figura 4. Centro de Usinagem CNC (a) Vertical e (b) Horizontal, (c) magazine de ferramentas e (d) painel de controle.
(a) (b) 
(c) (d) 
Fonte: Romi, 2020.
Eficiência das máquinas CNC
Desde meados da década de 1980, a evolução das máquinas foi impulsionada, 
principalmente, pela necessidade de melhorar a eficiência (fazer mais peças por 
hora). Para calcular os custos de manufatura, o tempo da máquina é dividido 
em duas categorias amplas: uptime (tempo no qual há remoção de cavaco), 
também chamado de WIP (work in progress – trabalho em andamento) ou 
tempo ativo, e downtime (tempo no qual não há remoção de cavacos), também 
chamado de tempo inativo. Devido ao seu grande custo e potencial de lucro, 
as máquinas CNC devem entregar produção de tempo ativo em torno de 90 
a 95 por cento para se pagarem. De acordo com Fitzpatrick (2014), o tempo 
ativo é desafiado por cinco tipos de tempo não produtivo (downtime), são eles:
 » Retorno Part-to-part (PTP) ou tempo de ciclo: é o tempo necessário 
para remover a peça acabada e fixar uma nova peça. Os tempos de 
ciclo eficientes incluem a limpeza da mesa de trabalho, remoção dos 
17
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
cavacos e a reinserção e fixação cuidadosa da próxima peça. Ações 
bem pensadas do operador são elementos-chave para redução desse 
tempo. Contudo, é importante destacar que a evolução das máquinas 
CNC criou todo um grupo de opcionais de carregamento, como: 
magazine de alimentação automática de barras para tornos, sistemas 
de troca de pallets para centros de usinagem e robôs articulados de 
carregamento de para ambos os tipos de máquinas.
 » Tempo de inatividade para manutenção em andamento: envolve 
a substituição de ferramentas desgastadas, manutenção dos níveis de 
lubrificante e refrigerante e outras tarefas de não produção de cavaco. 
Se seguras, muitas dessas tarefas são mais bem executadas enquanto 
a máquina está funcionando, mas não todas. Algumas podem ser 
executadas com segurança apenas com a máquina parada. Quando as 
máquinas têm um magazine que comporta muitas ferramentas, duas 
ferramentas com o mesmo formato e tamanho podem ser colocadas 
no magazine para facilitar a substituição delas. De modo que, depois 
de usar a primeira ferramenta, para um determinado número ou 
ciclos, a máquina muda automaticamentepara a segunda ferramenta, 
nesse momento, a primeira pode ser removida do magazine para ser 
afiada ou substituída. Isso é conhecido como scheduled tooling.
 » Tempo de nova parada de configuração: são tarefas necessárias 
para colocar uma nova configuração em funcionamento. É o tempo 
para escrever e/ou inserir um novo programa, realizar o preset de 
ferramentas, testar o programa etc.
 » Ciclo de troca de ferramenta Chip-to-Chip (CTC): é o período de 
tempo necessário para trocar as ferramentas de corte durante um 
programa. Inclui parar o fuso, deslocar rapidamente a máquina para 
uma posição de troca de ferramenta, trocar ferramentas, iniciar o 
fuso novamente e reposicioná-lo de volta ao trabalho com os cavacos 
sendo removidos novamente.
 » Programas ineficientes : essa categoria é complexa. Inclui 
deslocamento desnecessário da ferramenta sem tocar na peça ou 
troca muitas vezes de ferramentas ou peças móveis entre as operações.
18
CAPÍTULO 2
Principais características dos centros 
de usinagem verticais e dos tornos CNC
Especificações técnicas para centros de usinagem 
verticais CNC
O centro de usinagem vertical é capaz de realizar trabalho multioperacional, 
podendo fresar, furar, rosquear interna e externamente e, inclusive, fresar 
objetos redondos e peças de revolução, assim como os tornos. Quando 
adicionado um cabeçote e/ou uma mesa rotativa (4 e 5 eixos), os centros de 
usinagem vertical CNC podem usinar quase qualquer forma que possa ser 
desenhada na tela do computador (FITZPATRICK, 2014).
A figura 5 mostra a visão interna de um centro de usinagem vertical CNC. 
Nela, é possível observar alguns componentes básicos que constituem essa 
máquina-ferramenta, são eles:
 » Base: é produzida, geralmente, por um único bloco fundido e 
sua função é conferir rigidez à máquina, absorvendo vibrações e 
proporcionando peças com excelente acabamento, maior durabilidade 
da máquina e das ferramentas de corte.
 » Coluna: é uma estrutura robusta e devidamente dimensionada para 
suportar o conjunto do cabeçote, trocador e magazine de ferramentas, 
oferecendo excelente estabilidade geométrica para todo o conjunto.
 » Mesa: é nela que ocorrerá a fixação da peça ou de outros conjuntos, 
como morsa. A mesa apresenta superfície provida de rasgos “T” 
para montagem e fixação de dispositivos e, geralmente, é apoiada 
em guias lineares. Além disso, é dimensionada para suportar altas 
cargas com excelente estabilidade.
 » Fusos de esferas recirculantes: é responsável pelo acionamento 
linear da máquina, de tal modo que parte móvel da máquina (por 
exemplo, a mesa) é fixada à parte externa do fuso. Segundo Solza 
e Ulbrich (2013, p. 215), “no interior do sistema, esferas circulam 
19
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
entre o eixo do fuso, que é acoplado ao servomotor. Desta forma, 
o movimento rotacional do eixo do servomotor é transformado em 
movimento linear para translação da parte móvel da máquina”. Esse 
sistema oferece grande rigidez, alta precisão de posicionamento e 
repetibilidade dos eixos.
 » Guias lineares: podem ser de rolos ou de esferas e têm como 
função garantir alta velocidade, excelente precisão de movimentos 
e posicionamento dos eixos graças ao baixo coeficiente de atrito 
entre os trilhos e as sapatas.
 » Servomotor: é um acionamento composto por um motor elétrico e 
sistemas de controle e monitoramento que possibilitam comandá-lo, 
alterando variáveis, como rotação, posição e torque. Sua movimentação 
é controlada por sensores, denominados transdutores (que podem 
ser de velocidade, de posição, encoder angular ou enconder linear).
Figura 5. Componentes básico de um centro de usinagem vertical CNC.
Base
Coluna Mesa
Fusos de esfera 
recirculantes
Guia lineares
Servomotor
Trocador 
automático de 
ferramentas
Fonte: Romi, 2020.
20
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
Trocador automático de ferramentas (Automatic Tool 
Change – ATC)
O trocador automático de ferramentas, geralmente conhecido como ATC, é 
usado para melhorar a produção e a capacidade de carga de ferramentas de 
um centro de usinagem CNC, pois permite que a máquina trabalhe com várias 
ferramentas diferentes. 
Uma máquina CNC simples é feita para funcionar com uma única ferramenta. 
Contudo, máquinas mais complexas, como os centros de usinagem, são capazes 
de trabalhar com um grande número de ferramentas. No entanto, para uma 
máquina usar mais ferramentas, um ATC deve ser adquirido. O conjunto de 
ferramentas é armazenado em um magazine, que permite o acesso da máquina 
a uma variedade maior de ferramentas sem a necessidade de um operador para 
realizar a troca delas, conforme mostrado na figura 4.c e na figura 5.
Um trocador automático de ferramentas, geralmente, é composto de uma base, 
braços com uma garra, porta-ferramentas e um braço de suporte, bem como, o 
magazine de ferramentas. Um ATC é capaz de aumentar a velocidade, a precisão 
e a confiabilidade de uma máquina CNC, mas tem certos requisitos. Alguns 
deles incluem a necessidade de as ferramentas serem fáceis de centralizar, 
bem como simples de segurar e fáceis de desengatar automaticamente. Para 
fornecer isso, as ferramentas usadas em um ATC geralmente são seguradas 
por porta-ferramentas especialmente projetados.
Segundo Fitzpatrick (2014), a maioria dos centros de usinagem pode armazenar, 
classificar e trocar automaticamente um mínimo de 12 ou 18 ferramentas 
de corte, até, aproximadamente, 36, dentro do equipamento padrão. Alguns 
apresentam extensões opcionais de magazine de ferramentas ou sistemas de 
transporte fazendo com que possam trabalhar com um número ilimitado de 
ferramentas de corte.
A velocidade com que ocorre a troca de ferramenta, desde a perda de contato 
com a peça até o retorno do contato, é chamada de ciclo de troca de ferramenta 
cavaco a cavaco (CTC). Ciclos de 2,5 a 10 segundos são comuns em centros 
de usinagem.
21
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
O mecanismo de troca automática de ferramentas ocorre, geralmente, da 
seguinte maneira: primeiro, é dado o comando de troca automática de 
ferramenta; a ferramenta a ser trocada passa para a posição de troca de 
ferramenta; em seguida, o braço ATC se move para a posição de troca 
para que possa pegar a ferramenta; por fim, o braço da garra move a nova 
ferramenta para o eixo-árvore enquanto um segundo remove a ferramenta 
antiga para o magazine.
Gerenciamento de ferramentas
A maioria dos sistemas modernos de gerenciamento de ferramentas CNC 
realiza armazenamento aleatório de ferramentas. Armazenamento aleatório 
significa que qualquer ferramenta pode ser colocada na posição do magazine 
mais próxima. Na primeira inserção, o operador informa ao controle que um 
determinado número de ferramenta está em uma determinada posição do 
magazine. Em seguida, o controle mantém um registro de onde cada ferramenta 
está localizada no magazine após cada troca de ferramenta. A questão é que 
o magazine não precisa girar para colocar a ferramenta no mesmo orifício 
todas as vezes, porque, após o uso, ele posiciona a ferramenta na primeira 
posição livre disponível. Isso faz com que o tempo de troca de ferramenta seja 
reduzido, contudo, é importante destacar que esse é um recurso não disponível 
em centros de usinagem mais antigos (FITZPATRICK, 2014).
Sistema de fixação da ferramenta ao eixo-árvore
O porta-ferramenta é o elemento de ligação entre a árvore da máquina-
ferramenta e a ferramenta de corte. Ele é responsável pela fixação e estabilidade 
da ferramenta. Para fixação do porta-ferramenta na árvore da máquina são 
utilizados pinos de retenção. Se o sistema de fixação da ferramenta está 
desbalanceado, erros dimensionais, má qualidade da peça e danos prematuros 
à ferramenta podem ocorrer. Em muitos casos, os porta-ferramentas são 
intercambiáveis entre as máquinas. Contudo, dependendo do porte, tamanho e 
potência da máquina,existem diferentes dimensões para o porta-ferramentas, 
padronizado pelas normas ISO, DIN, dentre outras (SOUZA; ULBRICH, 2013).
Os portas-ferramenta ISO do tipo cônico são largamente usados para aplicações 
comuns, nas quais o processo de usinagem ocorre com rotação convencional (de 
22
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
até 10000 a 15000 rpm). Para altas velocidades de rotação (em torno e/ou maiores 
do que 20000 rpm), o cone de haste vazada e com face de apoio denominado 
HSK (hohlschaftkegel) é recomendado (ver figura 6). Os métodos tradicionais 
para fixação de ferramentas são os porta-ferramentas com fixação por pinças 
e os adaptadores de haste Weldon, mostrados na figura 6.
A fixação por porta-pinça demonstra alguns problemas quanto a 
precisão de fixação e baixa resistência às forças radiais. Os sistemas 
Weldon, embora apresentem excelente resistência à transmissão de 
torque, não permitem um balanceamento seguro, devido aos parafusos 
de fixação que estes requerem. (SOUZA; ULBRICH, 2013, p. 212).
Figura 6. Sistemas de fixação de ferramentas de corte.
Haste Weldon
Porta-ferramenta 
tipo cônico
Porta-ferramenta 
HSK
Pino de retenção
Parafuso de 
fixação
Porta-ferramenta
Pinça
Ferramenta
Porca de fixação
Fixação por pinça
Fonte: Souza; Ulbrich, 2013.
Trocador de Pallets
Os Trocadores de Pallet são equipamentos que permitem a automação de 
centros de usinagem verticais, aumentando a produtividade das máquinas, uma 
vez que a troca de peças é feita simultaneamente com a operação da máquina.
Funcionam através de uma mesa pneumática fixa na máquina e uma estrutura 
composta de dois carros que se deslocam transversalmente junto à máquina. 
Dois pallets se revezam dentro e fora, possibilitando a troca de peças simultânea 
com a operação, oferecendo, assim, um melhor andamento e rapidez no serviço, 
aumentando a eficiência da produção.
23
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
Um trocador de pallets reduz muito o tempo de ciclo PTP (um dos tempos 
não produtivo -downtime), visto que os pallets são, geralmente, trocados 
em 15 segundos. Além disso, o seu uso melhora a segurança do operador, 
uma vez que o operador prepara a peça a ser usinada longe da região de 
corte. Ademais, para reduzir ainda mais o tempo de ciclo PTP, as indústrias 
podem possuir diversos pallets que podem ser preparados antes de serem 
necessários. A fixação da peça pode ser montada em um pallet fora da 
máquina e, em seguida, trocada rapidamente quando o novo programa for 
carregado, conforme mostrado na figura 7.
Figura 7. Trocador de Pallets.
Fonte: Fitzpatrick, 2014.
Sistema de Lubri/Refrigeração
A retirada de cavacos e a lubri/refrigeração da ferramenta tornam-se 
ainda mais importantes para usinagem com elevada rotação e alta taxa de 
remoção de cavaco, comuns nos centros de usinagem CNC. Para enfrentar 
esse desafio, os centros de usinagem incluem sistemas de refrigeração de 
alto volume. Alguns apresentam mais de uma saída programável, de modo 
que o refrigerante pode ser direcionado de dois ou mais lados de um corte, 
conforme mostrado na figura 8.
24
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
Figura 8. Sistemas de refrigeração (a) em abundância com duas saídas de fluido, (b) em névoa, (c) e (d) em alta pressão por 
canais que saem de dentro da ferramenta de corte.
(a) (b) 
(c) (d) 
Fonte: Fitzpatrick, 2014.
Refrigerantes programáveis
Algumas máquinas CNC industriais apresentam bicos de refrigeração que podem 
girar em dois eixos. Usando um joystick ou botões no painel de controle, o 
operador os aponta durante a primeira execução do programa. As posições da 
refrigeração são anexadas à memória do número da ferramenta e, em seguida, 
recuperadas durante as execuções subsequentes do programa.
Recursos de segurança automáticos
Fechamento automático das portas
Uma característica comumente encontrada em centros de usinagem e nos tornos 
CNC é o fechamento automático da porta de segurança. Eles são equipados 
com sensores para detectar e proteger qualquer coisa em seu caminho e 
evitar acidentes. Essas portas são mais comuns em máquinas com trocadores 
de pallets, mas também são encontradas em centros de usinagem verticais e 
centros de torneamento padrão.
25
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
Transportadores de cavacos
Alto volume de cavacos, contenção do fluido refrigerante e maquinário de 
movimentação rápida tornam difícil remover cavacos manualmente. Portanto, 
transportadores automatizados de cavaco são adicionados aos centros de 
usinagem e de torneamento para atender a esse propósito. Um transportador 
de cavacos não apenas ajuda na manutenção contínua, mas melhora a segurança 
do operador, tornando desnecessário que ele se debruce sobre a máquina 
para limpar os cavacos. Conforme mostrado na figura 12, os cavacos são 
transportados por uma esteira e enviados para um carrinho (que pode ser 
levado para lixeiras quando for conveniente) ou, diretamente, para lixeiras, 
para então serem manuseados por empilhadeiras como parte do programa de 
reciclagem da fábrica.
Monitoramento remoto
Usando câmeras de vídeo, o operador pode exibir a operação de usinagem 
em sua tela de controle em vez de colocar seu rosto em perigo, conforme 
mostrado na figura 9. Isso é útil quando cavacos em vôo e fluidos refrigerantes 
mancham as proteções de segurança e dificultam a visibilidade do lado do 
operador da máquina.
Figura 9. Tela dividida com dados do programa e monitoramento de vídeo da usinagem.
Fonte: Fitzpatrick, 2014.
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UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
Sistema de compensação automática de ferramenta
Este acessório popular tornou-se quase um padrão em centros de usinagem 
e tornos CNC. Quando as ferramentas são carregadas pela primeira vez na 
máquina, o diâmetro e o comprimento exatos delas devem ser inseridos 
na memória de controle de ferramentas. Embora um programa seja escrito 
com um determinado comprimento e diâmetro de ferramenta em mente, 
a ferramenta real não precisa ter uma correspondência exata com a do 
programa, apenas próxima daquela para a qual o programa foi escrito. Se o 
controlador for informado do tamanho e formato reais da ferramenta, ele pode 
compensar a diferença entre o tamanho programado e o tamanho real. Essas 
diferenças são chamadas de desvios de ferramenta e carregá-las no controle é 
de responsabilidade do operador. O uso de compensações economiza tempo 
e dinheiro, pois qualquer ferramenta boa e reafiada pode ser usada, sem que 
seja necessário reescrever todo o programa novamente. Os desvios devem 
ser determinados por medição manual e, em seguida, os dados inseridos 
manualmente, ou podem ser determinados automaticamente por sondas ou 
sensores ópticos.
Figura 10. Dados sobre as ferramentas de corte no painel de controle.
Fonte: elaboração própria da autora.
Luzes de advertência do operador (amarelas) e de anúncio e 
aviso (vermelhas)
Para auxiliar no monitoramento do operador, muitos controles CNC 
apresentam luzes de segurança colocadas em local alto para visibilidade. 
27
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
Se habilitado, o amarelo sinaliza a necessidade de intervenção do operador, 
como o fim do programa. Este recurso permite que os operadores gerenciem 
mais de uma máquina em uma planta industrial. A luz vermelha indica 
que algo está seriamente errado, como pouco refrigerante, uma falha do 
programa que não pode ser processada ou um erro do servomotor.
Especificações técnicas para torno CNC
Uma vez que os tornos já haviam evoluído para versões automáticas 
muito sofisticadas de tornos revólver e tornos multifusos muito antes de 
máquinas-ferramentas programadas entrarem em cena, a versão CNC 
apresentou um grau menor de evolução comparada com os centros de 
usinagem. Ainda assim,a utilização dos tornos CNC trouxe importantes 
melhorias relacionadas a utilização de uma rotação maior do que as permitidas 
em tornos convencionais, sem perda de estabilidade e qualidade da peça, 
além da possibilidade de usinagem de peças com geometrias complexas em 
pouco tempo de produção.
Muitas das melhorias de tempo de ciclo e segurança discutidas para centros de 
usinagem são padrão ou estão disponíveis em centros de torneamento também, 
tais como: esteiras transportadoras de cavaco, sistema de lubri/refrigeração para 
elevados volume e pressão com aviso de baixo nível, fechamento automático da 
porta de segurança com sensores de bloqueio, sistemas de monitoramento em 
vídeo, robôs articulados de carregamento de máquina e sistema de compensação 
automática de ferramenta (no qual uma sonda de detecção ou um sistema de 
visão a laser controla o tamanho e a posição da ferramenta de corte em relação 
à configuração inicial).
Equipamentos básicos e adicionais
Torre porta-ferramenta para múltiplas ferramentas
Esse equipamento permite a montagem de várias ferramentas de corte diferentes 
dependendo do tamanho da torre e do tamanho das ferramentas, conforme 
mostrado na figura 11. Pode-se montar, na mesma torre, ferramentas com 
pastilha de desgaste e acabamento interno e externo, bedames, brocas etc. 
Essa torre permite, não somente, a troca rápida de ferramenta, bem como, a 
utilização bicos de refrigeração individuais (outro adicional) posicionados de 
acordo com o tamanho e localização de cada ferramenta. A torre é feita de forma 
que porta-ferramentas robustos possam ser montados rapidamente e qualquer 
porta-ferramentas substituto, dentro do mesmo sistema, será posicionado 
28
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
exatamente na mesma posição em relação à peça e à torre. Além disso, as 
próprias ferramentas apresentam tolerância estreita e pastilhas substituíveis, 
com isso, é possível a troca rápida de porta-ferramentas e pastilhas de corte 
com pouca interrupção na produção.
Uma vez que os tornos devem conter na torre todas as ferramentas necessárias 
para executar a usinagem total da peça, surgem dois problemas que afetam o 
planejamento e a avaliação do programa. O primeiro deles é colocar ferramentas 
longas, como brocas e alargadores, próximas umas das outras. Fazer isso pode 
criar uma situação em que, durante a furação, o alargador também toca a peça, 
principalmente, se o diâmetro dela for grande. É função do operador verificar 
e evitar essas situações durante o teste do programa. Além disso, é importante 
se certificar de que a torre esteja afastada o suficiente da peça para girar com 
segurança durante a seleção de nova ferramenta. O segundo problema surge 
quando o plano do programa requer mais ferramentas de corte do que podem 
ser carregadas na torre. Um elevado número de ferramentas de corte (16 
a 24, dependendo do tamanho da torre) podem ser carregadas em grandes 
centros de torneamento CNC, uma vez que eles apresentam grandes torres. No 
entanto, em centros de torneamento menores, onde a capacidade é limitada, 
os programadores podem recorrer a ferramentas multiuso, embora elas não 
sejam recomendadas para cortes pesados em comparação com ferramentas 
padrão (FITZPATRICK, 2014).
Figura 11. Torre porta-ferramenta.
Fonte: Romi, 2020.
Contra ponta programável
Muitos tornos CNC, mas não todos, usam contra ponta programável. A 
adição dela depende dos tipos de produtos que se deseja produzir. Se as peças 
usinadas forem longas, uma contra ponta programável torna-se uma boa 
opção de adicional.
29
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
Dispositivo para afiação de ferramentas
Quando especialmente equipados, alguns tornos CNC podem afiar fresas, 
brocas e alargadores a partir da torre da ferramenta. Isso é feito usando 
motores hidráulicos.
Terceiro eixo de movimento
Alguns tornos mais recentes apresentam um terceiro eixo de movimento (Y) 
para a torre. Isso permite a usinagem de peças fora de centro. Com isso, essas 
máquinas podem usinar uma grande variedade de formatos de peças.
Mandril Hidráulico
Os tornos CNC incluem pinças e mandris automáticos que reduzem tempo 
necessário para remover a peça acabada e fixar uma nova peça. O mandril 
hidráulico garante uma aderência rápida e consistente em comparação com 
mandris apertados manualmente. A quantidade de pressão de aperto é ajustável.
Pedaleira de segurança
Para segurança e conveniência, os mandris hidráulicos são geralmente ativados 
por um pedal, para que o operador possa usar as duas mãos para apoiar a 
peça. Para evitar que esse pedal seja acionado acidentalmente, dispositivos 
de seguranças também são integrados ao programa e controle para garantir 
que o mandril não abra durante a usinagem.
Figura 12. Torno CNC com destaque para a torre porta-ferramenta, a pedaleira de segurança e a esteira transportadora de 
cavaco.
Pedaleira de Segurança
Torre porta-ferramenta
Esteira
transportadora de 
cavaco
Fonte: Fitzpatrick, 2014.
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UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
Alimentadores automáticos
A forma como acontece a alimentação de material bruto no torno interfere 
diretamente no tempo de fabricação de uma peça. Ao utilizar alimentadores 
automáticos, o fuso, muitas vezes, não precisa ser parado para substituição 
da peça. Através do programa CNC, sem parar o fuso, as pinças podem abrir 
e o alimentador avançar o material para realizar a usinagem de uma nova 
peça. Essa capacidade permite uma operação autônoma por muito tempo, 
liberando o operador para realizar outras tarefas, como escrever programas 
futuros ou rebarbar peças. 
Quando o material bruto se trata de uma barra, uma opção para aumentar 
a produtividade do torno CNC é a utilização dos magazines de alimentação 
automática de barras.
Em geral, os trabalhos são realizados com barras de 3,0 m de 
comprimento e a fixação é feita através de pinças. As barras devem 
ter uma excelente retilineidade para minimizar vibrações, que 
podem prejudicar, tanto o acabamento superficial e as dimensões 
das peças, como o funcionamento e a vida da máquina. Outro ponto 
de fundamental importância é a qualidade superficial das barras, 
sendo que é altamente recomendável a utilização de barras trefiladas 
com tolerância h11 ou mais apertada, para que não haja desgaste da 
pinça de fixação e também evitar esforços excessivos nos elementos 
que realizam os movimentos para a fixação como, por exemplo, as 
garras de sujeição. (FERRARI, 2003, p. 8)
Os magazines de alimentação automática de barras, ou apenas alimentador de 
barras são, geralmente, utilizados quando se deseja usinar muitas peças, de 
curto tempo de ciclo, a partir de uma única barra longa de material. Conforme 
mostrado na figura 13, o magazine permite o armazenamento com segurança 
de longas barras. A alimentação ocorre do seguinte modo: após a peça ter sido 
usinada e separada da barra (por sangramento), ela cai no coletor de peças 
(outro acessório automatizado) e o alimentador empurra a barra para frente 
na quantidade exata para fazer outra peça.
31
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
Figura 13. Magazine de alimentação automática de barras (lado esquerdo da máquina).
Magazine de alimentação 
automática de barras
Fonte: Fitzpatrick, 2014.
Quando o material bruto se trata de uma peça pré-formada como tarugos de 
barras cortados, fundidas, forjadas e sinterizadas, a alimentação pode ocorrer, 
geralmente de duas formas, através de manipuladores de peças tipo pórtico 
ou através de robôs articulados (braços robóticos). 
O manipulador tipo pórtico, mostrado na figura 14, tem o seguinte 
funcionamento: um manipulador aéreo, montado em uma viga em cima da 
máquina e dotado de uma estação de agarre giratória, retira a peça usinada 
e a posiciona rapidamente o novo material bruto a ser usinado, de tal modo 
que a peça acabada étransportada até a posição exata para sua colocação na 
mesa armazenadora das peças (FERRARI, 2003).
Figura 14. Torno CNC com manipulador tipo pórtico.
Fonte: Direct Industry, 2020.
32
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
Os robôs articulados de carregamento de máquinas, mostrados na figura 15, 
são utilizados para carga e descarga de peças tanto em tornos CNC como 
em centros de usinagem. Eles podem ser compactos e equipados com no 
máximo seis eixos. Alguns fabricantes produzem pequenos modelos que 
entram diretamente na máquina-ferramenta. Além disso, podem ser equipados 
com proteção contra água e poeira. Ainda, podem ser instalados em suportes 
no chão, na parede e no teto para poupar espaço e expandir o seu campo de 
ação. Alguns modelos de robôs são adaptados para o carregamento de várias 
máquinas-ferramentas, aumentando o rendimento e maximizando o tempo 
de produção (FANUC, 2020).
Figura 15. Robôs articulados de carregamento de máquinas.
Fonte: Fanuc, 2020.
33
CAPÍTULO 3
Introdução à usinagem cinco eixos e 
usinagem em altas velocidades
Usinagem cinco eixos
Na usinagem cinco eixos, além dos eixos cartesianos (X, Y e Z), são atribuídas 
possíveis rotações sob os eixos cartesianos, conforme mostrado na figura 
16. Os eixos A, B e C são ordenados alfabeticamente para corresponder aos 
eixos X, Y e Z. Em um centro de usinagem vertical, os eixos X e Y residem no 
plano horizontal enquanto o eixo Z reside no plano vertical. Em um centro 
de usinagem horizontal, os eixos Z e Y são invertidos. 
Figura 16. Sistemas de coordenadas para cinco eixos de um centro de usinagem vertical.
X
Z
Y
A
C
B
Legenda
Eixo A: Rotação em torno do eixo X
Eixo B: Rotação em torno do eixo Y
Eixo C: Rotação em torno do eixo Z
Fonte: adaptado de Souza; Ulbrich, 2013.
Em termos mais simples, a usinagem de 5 eixos envolve o uso de um CNC para 
mover uma peça ou ferramenta de corte ao longo de cinco eixos diferentes 
simultaneamente. Isso permite a usinagem de peças muito complexas, razão 
pela qual os 5 eixos são especialmente populares para aplicações aeroespaciais.
Wright (2016) aponta que vários fatores contribuíram para a adoção mais 
ampla da usinagem de 5 eixos. Esses incluem:
 » Um impulso para a usinagem de configuração única (às vezes referida 
como Done in One) para reduzir o tempo não-produtivo e aumentar 
a eficiência.
 » A capacidade de evitar a colisão com o porta-ferramenta inclinando 
a ferramenta de corte ou a mesa, o que também permite melhor 
acesso à geometria da peça.
 » Maior vida útil da ferramenta como resultado da inclinação da 
ferramenta/mesa para manter a posição de corte ideal.
34
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
A configuração específica de uma máquina de 5 eixos determina quais dois 
dos três eixos de rotação ela utiliza. Por exemplo, uma máquina estilo trunnion 
opera com um eixo A (girando em torno do eixo X) e um eixo C (girando 
em torno do eixo Z), enquanto uma máquina estilo swivel-rotate opera com 
um eixo B (girando em torno do eixo Y) e um eixo C (girando em torno do 
eixo Z). Os eixos rotativos em máquinas do tipo trunnion são expressos por 
meio do movimento da mesa, enquanto as máquinas do estilo swivel-rotate 
expressam seus eixos rotativos girando o fuso. Ambos os estilos têm suas 
próprias vantagens exclusivas. Por exemplo, as máquinas tipo trunnion oferecem 
maiores volumes de trabalho, pois não há necessidade de compensar o espaço 
ocupado pelo fuso giratório. Por outro lado, as máquinas do tipo swivel-rotate 
podem suportar peças mais pesadas, já que a mesa é sempre horizontal.
Figura 17. Centros de usinagem vertical 5 eixos estilo (a) trunnion e (b) swivel-rotate.
(a) (b) 
Fonte: Wright, 2016.
Basicamente, os processos de usinagem 5 eixos podem ser empregados em 
duas modalidades: usinagem 3+2 eixos e usinagem cinco eixos simultâneos.
A usinagem 3+2 eixos envolve a execução de um programa de 3 eixos com 
a ferramenta de corte travada em um ângulo determinado pelos dois eixos 
de rotação. Enquanto a usinagem cinco eixos simultâneos envolve ajustes 
contínuos da ferramenta de corte ao longo de todos os cinco eixos para manter 
a ponta perfeitamente perpendicular à peça.
35
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
A principal vantagem da usinagem contínua de 5 eixos em relação à 3+2 eixos 
é a velocidade contínua, uma vez que a última necessita parar e iniciar entre 
cada reorientação da ferramenta, enquanto a primeira não.
Também é importante notar que, com a vantagem de velocidade, vêm mais peças 
móveis, o que leva a um maior desgaste e a uma maior necessidade de detecção 
de colisões de peças. Esta é uma das razões pelas quais a usinagem contínua de 
5 eixos é mais difícil do ponto de vista da programação (WRIGHT, 2016).
Usinagem em altas velocidades
A maioria dos centros de usinagem CNC de pequeno a médio porte apresenta 
fusos capazes de atingir rotações mais elevadas do que as fresadoras padrão. É 
comum encontrar centros de usinagem que trabalham com rotação de 10.000 
a 15.000 rpm. Além disso, com o avanço da tecnologia já estão disponíveis no 
mercado centros de usinagem acionados por motores lineares com velocidade 
de avanço de 50.000 mm/min (programado), equipados com eixo-árvore com 
frequência de rotação em torno de 40.000 rpm. Essas máquinas atendem as 
demandas da usinagem em altas velocidades que discutiremos nessa seção.
A usinagem com altas velocidades (High Speed Machining – HSM) é uma das 
tecnologias modernas que, em comparação com o corte convencional, permite 
aumentar a eficiência, precisão e qualidade das peças e, em algum momento, 
diminuir custos e tempo de usinagem. 
A primeira definição de HSM foi proposta por Carl Salomon em 1931. Ele 
presumiu que a uma certa velocidade de corte 5 a 10 vezes maior do que 
na usinagem convencional, a temperatura da interface da ferramenta do 
cavaco começará a diminuir. Segundo Pasko, Przybylski e Slodki (2002), não 
é possível verificar essa teoria em toda a sua extensão com base em resultados 
experimentais recentes, contudo, em certas velocidades de corte para diferentes 
materiais, percebe-se uma diminuição relativa da temperatura na aresta de 
corte. 
Na verdade, existem muitas maneiras diferentes de definir HSM, sobre elas 
é dito que HSM é:
 » usinagem de alta velocidade de corte (vc);
 » usinagem de alta velocidade rotacional (n);
36
UNIDADE I | USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)
 » usinagem de alto avanço (vf);
 » usinagem de alta velocidade de corte e avanço;
 » usinagem de alta produtividade.
Na prática, pode-se notar que HSM não é simplesmente uma alta velocidade 
de corte. Deve ser considerado como um processo em que as operações são 
realizadas com métodos e equipamentos de produção muito específicos. Pasko, 
Przybylski e Slodki (2002) afirmam que o HSM não é apenas usinagem com alta 
velocidade do fuso, porque muitas aplicações são realizadas com velocidades 
do fuso convencionais. 
O uso de HSM nos permite encurtar o tempo de produção e aumentar a 
precisão das peças usinadas e sua aplicação envolve, principalmente, em três 
setores da indústria devido aos seus requisitos específicos.
O primeiro setor é a indústria que lida com a usinagem de alumínio para 
produzir componentes automotivos, pequenas peças de computador ou 
dispositivos médicos. Esta indústria necessita de remoção rápida de metal, 
pois o processo tecnológico envolve muitas operações de usinagem. O segundo 
setor é a indústria aeronáutica, visto que envolve a usinagem de peças longas 
de alumínio, geralmente, com paredes finas. O terceiro setor é a indústria de 
moldes e matrizes, que exige a usinagem de materiais endurecidos com alta 
precisão. 
Nesse último setor, o HSM é usado para usinar peças como:
 » Matrizes de fundição sob pressão: esta é uma área onde o HSM 
pode ser utilizado de forma produtiva, pois a maioria dasmatrizes 
de fundição são feitas de aços-ferramenta e possuem um tamanho 
moderado ou pequeno.
 » Matrizes de forjamento: a maioria das matrizes de forjamento são 
adequadas para HSM devido à sua forma complexa. A superfície é 
muito dura e costuma apresentar fissuras.
 » Moldes de injeção e sopro: também são adequados para HSM por 
causa de seus tamanhos pequenos, o que torna mais econômico 
realizar todas as operações em uma única montagem.
37
USINAGEM POR MÁQUINAS DE COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC) | UNIDADE I
 » Fresamento de eletrodos em grafite e cobre: é uma excelente área 
para HSM. O grafite pode ser usinado de forma produtiva com Ti 
(C, N) ou fresas de topo de metal duro com cobertura de diamante.
 » Modelagem e prototipagem de matrizes e moldes: são usados 
materiais fáceis de usinar, como não ferrosos, por exemplo, alumínio. 
As velocidades de corte costumam ser de 15.000 a 50.000 rpm e os 
avanços também são muito altos.
38
UNIDADE II
PLANEJAMENTO 
DO PROCESSO DE 
USINAGEM CNC
A maior parte de um programa CNC é composta de coordenadas de pontos 
que descrevem as movimentações dos eixos. Essas coordenadas, por vezes, 
cartesianas X, Y e Z, são usadas para movimento da ferramenta, posicionamento 
da mesa de trabalho, ou, ainda, para referenciamento. Nesta unidade, iremos 
descrever, no Capítulo 1, a estrutura do programa CNC, os comandos de 
movimentação das máquinas CNC e os métodos de interpolação de seguimentos 
que descrevem a trajetória da ferramenta de corte. No Capítulo 2, serão 
apresentados os sistemas de referenciamento das coordenadas de trabalho. 
Por fim, no Capítulo 3, serão apresentados os métodos para programação e 
comunicação de máquinas CNC.
CAPÍTULO 1
Estrutura do programa CNC, comandos 
de movimentação e interpolação
Estrutura do programa CNC
Os programas CNC listam as instruções a serem executadas na ordem em que 
foram escritas. Eles leem como um livro, da esquerda para a direita e de cima 
para baixo. Cada frase em um programa CNC é escrita em uma linha separada, 
chamada de Bloco. Os blocos são organizados em uma sequência específica 
que promove segurança, previsibilidade e legibilidade, por isso é importante 
aderir a uma estrutura de programa padrão.
Os blocos de um programa CNC apresentam códigos que descrevem os comandos 
de movimentação da ferramenta e/ou mesa de trabalho e os comandos de 
39
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
acionamento e de preparação para usinagem. Alguns elementos encontrados 
nos programas CNC são mostrados na figura 18.
Figura 18. Formato do programa CNC.
O0014; Número do programa
N10 G90; Número do bloco
N20 G01 X50 Y20 F120 S100;
N30 X15 ; End of Block (EOB – final do bloco)
N50 M30 ; Funções miscelâneas
Fonte: adaptado de Suh et al., 2008.
Geralmente, em um programa CNC simples, os blocos são organizados na 
seguinte ordem: início do programa, carregamento da ferramenta, acionamento 
do eixo-árvore, acionamento do fluido refrigerante, deslocamento rápido até 
um ponto de segurança próximo à peça, operação de usinagem, desligamento 
do fluido refrigerante, desligamento do eixo-árvore, deslocamento até uma 
posição segura e fim do programa (pelo código M30). 
Os blocos controlam a máquina-ferramenta através do uso de uma linguagem 
em sintaxe padrão ASCII composta por letras e números (SOUZA; ULBRICH, 
2013). Alguns são usados mais de uma vez, e seu significado muda com base 
no código G que aparece no mesmo bloco.
Abaixo são listados os códigos de comandos associados às letras que os 
descrevem.
Número do programa
Cada programa recebe um número. A letra maiúscula “O” é reservada para 
a identificação do número do programa e geralmente é seguida por quatro 
dígitos, que especificam o número real do programa. Por exemplo, para criar 
um programa com o número 1234, o programador deve inserir o endereço da 
letra “O” e, em seguida, o número 1234 (01234). Todos os programas requerem 
este formato. Um erro comum cometido aqui é inserir zero (0) em vez da letra 
“O”, o que resulta em um alarme no sistema de controle.
40
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
Número do bloco
A letra “N” é reservada para identificar os números de sequência da linha 
do programa (números de bloco) e precede quaisquer outros dados em uma 
linha de programa. Para cada linha em um programa, um número de bloco 
deve ser identificado pela letra “N” seguida de uma numeração. Em geral, 
é utilizada a numeração em intervalos de 10 e 10, por exemplo: N10, N20, 
N30, …, N90, N100… Isso permite uma possível alteração no programa, 
em que, após a elaboração de um longo programa, uma linha adicional, por 
exemplo N11, possa ser acrescentada sem grandes alterações na denominação 
das demais linhas. É importante ressaltar que a identificação das linhas do 
programa pela letra “N” seguida de uma numeração é apenas uma informação 
auxiliar empregada por questões culturais e pode ser excluída do programa, 
principalmente quando se deseja reduzir o volume de caracteres do programa 
CNC e reduzir, consequentemente, o tamanho do arquivo digital.
Funções preparatórias
A letra “G” é reservada para identificar as funções preparatórias. Os comandos 
“G” geralmente informam ao controle que tipo de movimento é desejado 
(por exemplo, posicionamento rápido, avanço linear, avanço circular, ciclo 
fixo) ou qual valor de deslocamento usar. Mais informações sobre as funções 
preparatórias são mostradas a seguir, ainda nesse capítulo.
Definição das Coordenadas
Para o sistema translacional são reservadas as letras “X”, “Y”, “Z” para identificar 
os eixos e as letras “U”, “V” e “W” quando necessita de posicionamentos 
auxiliares (sendo U, V e W, relativos, em mesma ordem, aos eixos X, Y e Z). 
As coordenadas são escritas pela utilização de uma dessas letras acompanhadas 
de um valor numérico com unidade em milímetro ou polegada. Para sistema 
rotacional são reservadas as letras “A”, “B” e “C” acompanhada de um valor 
numérico com unidade em graus. Para descrever a posição do centro de um 
círculo, são reservadas as letras “I”, “J” e “K” acompanhas por valor número 
com unidade em mm ou pol. A figura 19 mostra como se dá a orientação dos 
eixos “X”, “Y”, “Z”, “A” e “B” na fresadora e/ou centros de usinagem verticais 
e horizontais, tornos horizontais e centro de usinagem 5 eixos com eixo-
árvore articulado.
41
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
Figura 19. Orientação dos eixos nas fresadoras e/ou centros de usinagem verticais e horizontais, tornos horizontais e centro 
de usinagem 5 eixos com eixo-árvore articulado.
Fresadora ou Centro de
usinagem vertical 
Fresadora ou Centro de 
usinagem horizontal 
Torno Horizontal 
Centro de usinagem 5 eixos com eixo-árvore articulado para eixo A e B. 
Fonte: Fitzpatrick, 2014.
Definição do avanço e velocidade de avanço
A letra “F” é utilizada para determinar o avanço ou a velocidade de avanço 
utilizada no corte, como mostrado no exemplo na Tabela 1. Esta letra precede 
uma entrada numérica com unidades em polegadas por minuto (pol./min) 
ou polegadas por volta (pol./volta), se a função G20 (dados em polegada) 
estiver ativa; e em milímetros por minuto (mm/min) ou milímetros por volta 
(mm/volta), se a função G21 (dados em milímetro) estiver ativa. Além dos 
comandos G20 ou G21, o usuário também deve utilizar os comandos G94 
ou G95 para identificar se os dados são referentes à velocidade de avanço 
(G94 – mm/min ou pol./min) ou referentes ao avanço (G95 – mm/volta 
ou pol./volta). Esse código, geralmente, é expresso em uma das primeiras 
linhas do programa CNC. É importante ressaltar que o valor definido pelo 
comando “F” permanece ativo até que seja alterado, inserindo um novo 
valor para a letra “F”.
42
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
Definição da velocidade de rotação do eixo-árvore
Para especificar a velocidade de rotação do eixo-árvore, utiliza-se a letra “S” 
seguida por um valor numéricoem rotações por minuto (rpm), como mostrado 
no exemplo da Tabela 1. Um ou mais dígitos após a letra “S” são usados para 
determinar o valor da velocidade de rotação e são sempre acompanhados 
dos códigos M03 (rotação no sentido horário) ou M04 (rotação no sentido 
anti-horário). Se for inserido S0, este comando desativa a rotação do fuso e o 
deixa em uma posição neutra para que o fuso possa ser girado manualmente, 
dependendo da máquina-ferramenta. Isso é muito útil, especialmente para 
“marcar” o suporte da peça em usinagem para estabelecer a coordenada 
zero-peça, que será tratada no Capítulo 2 dessa unidade. 
Definição da ferramenta
A seleção e aplicação adequada das ferramentas de corte e do porta-ferramenta 
garantem que os programas criados produzam os resultados desejados. A 
função da ferramenta é utilizada para preparar e selecionar as ferramentas 
apropriadas do magazine de ferramentas. Para descrever a ferramenta no 
programa, a letra “T” é seguida por um ou mais dígitos que se referem à 
posição/localização da ferramenta no magazine e também pelo código M06 
(código de troca de ferramenta), como mostrado na Tabela 1.
Tabela 1. Exemplo de linhas de um programa CNC.
N10 G54 M6 T2 G21 G90
Identificação da 
linha
Identificação do zero-
peça
Pega a ferramenta na 
posição 2 do magazine.
Coordenadas em 
milímetro Coordenadas absolutas
N20 G01 F1000 X10 Y5 Z2 M8 M3 S2000
Identificação da 
linha
Interpolação linear e 
velocidade de avanço 
1000 mm/min
Coordenadas de 
posição
Liga fluido de 
corte
Velocidade de rotação 
de 2000 rpm em sentido 
horário
Fonte: adaptado de Souza; Ulbrich, 2013.
Funções miscelâneas ou funções auxiliares
As funções miscelâneas, ou “Códigos M”, utilizam a letra “M” precedida de 
dois números. Elas controlam os componentes de trabalho que ativam e 
desativam o fluxo de refrigerante, rotação do fuso, a direção da rotação do 
fuso e atividades semelhantes. Mais informações sobre as funções miscelâneas 
são mostradas a seguir, ainda neste capítulo.
43
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
Número de Offset
Número precedido pelo letras “H” ou “D” para especificar um valor de correção 
da ferramenta. A letra “H” define a correção do comprimento da ferramenta. 
Este código chama um registro de compensação do comprimento da ferramenta 
(tool length offset - TLO) no controle. O controle combina os valores Z e o 
TLO para saber onde a ferramenta está em relação ao ponto de referência 
da peça. Ele sempre é acompanhado por um número inteiro (H1, H2 etc.), a 
função G43 e a coordenada Z.
Definição do raio de círculo ou arco
Usa-se a letra “R” precedida de um número que descreve o valor numérico 
do raio do círculo ou arco em milímetros (se a função G21 estiver ativa) ou 
polegadas (se a função G20 estiver ativa). A função “R” é utilizada também 
para arredondamento e a função “C” para chanframento. Um chanfro ou um 
arredondamento pode ser inserido entre os seguintes movimentos: entre uma 
interpolação linear e outra interpolação linear; entre uma interpolação linear e 
uma interpolação circular; e entre uma interpolação circular e uma interpolação 
linear. Os comandos de “C” e “R” são utilizados da seguinte maneira:
X__ Y__ Z__, C__  Usado para chanframento
X__ Y__ Z__, R__  Usado para arredondamento
Para utilizar essas funções, deve-se programá-las no mesmo bloco da interpolação 
linear ou circular para que, em função do próximo movimento, seja criado 
um chanfro ou um arredondamento de canto.
Número de repetição de ciclos ou sobprograma
A letra “L” é reservada para determinar essa função. Ela define o número de 
repetições (“loops”) de um ciclo fixo em cada posição. Presume-se que seja 1, 
a menos que programado com outro número inteiro. Às vezes, a letra “K” é 
usada em vez de “L”. Essa função combinada com coordenadas incrementais 
(G91) permite que uma série de furos igualmente espaçados possam ser 
programados como um loop ao invés de como posições individuais.
44
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
Códigos de caracteres especiais
% - início ou término do programa
Alguns comandos CNC exigem o caractere % no início e/ou final de programa. 
Quando isso ocorre, os programas começam e terminam com % em um bloco 
por si só. Esse código é chamado de caractere de retrocesso de fita (um resquício 
da época em que os programas eram carregados com fitas de papel).
( ) - Comentários
Os comentários para o operador devem ser escritos em letra maiúscula e entre 
colchetes. O comprimento máximo de um comentário é de 40 caracteres e 
todos os caracteres são maiúsculos.
/ - Excluir Bloco
Os códigos, após este caractere, são ignorados se a chave Block Delete no 
controle estiver ligada.
; - Fim do Bloco (End Of Block)
Assim como o código %, o caractere ponto-e-vírgula (;) pode ser requerido em 
alguns programas, mas não todos. Eles são particularidades de cada fabricante 
de CNC, e o usuário deve conhecer essas informações no manual do CNC que 
deseja programar. Este caractere não é visível quando o programa CNC é lido 
em um editor de texto, mas aparece no final de cada bloco de código quando 
o programa é exibido no controle da máquina.
Programação de máquinas CNC em sistemas 
absolutos e incrementais
As trajetórias de ferramenta são descritas por valores numéricos baseados em 
eixos de um sistema de coordenadas. Existem dois métodos para atribuição 
de coordenadas em sistemas CNC: coordenadas absolutas, determinadas pelo 
código G90; e coordenadas incrementais, determinadas pelo código G91 
(SOUZA; ULBRICH, 2013).
Coordenadas absolutas (G90)
Com o sistema de coordenadas absolutas, a origem é o ponto zero do programa 
atualmente ativo. Todos os valores de coordenadas são relativos a uma origem 
fixa do sistema de coordenadas, como mostrado na figura 20.
45
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC | UNIDADE II
Em alguns programas CNC de tornos e centros de usinagem, a depender 
do fabricante, o código G90 é chamado de ciclo de torneamento.
Figura 20. Coordenadas absolutas.
Fonte: Button, 2009.
Coordenadas incrementais (G91)
Em sistemas incrementais, toda medição refere-se a uma posição previamente 
dimensionada (ponto a ponto). Ou seja, a origem da movimentação está sempre 
relacionada com a posição atual da ferramenta. As dimensões incrementais 
são as distâncias entre dois pontos adjacentes, como mostrado na figura 21.
Figura 21. Coordenadas incrementais.
Fonte: Button, 2009.
Tanto o sistema de medição por coordenadas absolutas quanto o por coordenadas 
incrementais são usados para determinar os valores que são inseridos no código 
de programação para descrever a posição X, Y e/ou Z dos eixos e, também, 
dos eixos rotativos A, B e/ou C, se for o caso. A figura 22 mostra um exemplo 
de aplicação desses dois sistemas de coordenadas para descrever a trajetória 
de uma ferramenta.
46
UNIDADE II | PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE USINAGEM CNC
Figura 22. Exemplo de aplicação de coordenadas absolutas e incrementais para descrever a trajetória composta por 
segmentos de linhas retas descritas pelos pontos P1 a P7.
Coordenadas absolutas (G90) Coordenas Incrementais (G91) 
P1 X0 Y0 P1 X0 Y0
P2 X0 Y4 P2 X0 Y4
P3 X2 Y4 P3 X2 Y0
P4 X2 Y5 P4 X0 Y1
P5 X4 Y6 P5 X2 Y1
P6 X4 Y7 P6 X0 Y1
P7 X6 Y6 P7 X2 Y-1 
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4 5 6 7
EI
XO
 Y
EIXO X
Fonte: adaptado de Evans, 2007.
O movimento do eixo na direção positiva não requer a inclusão do sinal; 
enquanto movimentos negativos requerem sinais.
Funções de interpolação
Interpolação, no contexto de Desenho Auxiliado por Computador (CAD), é 
o processo de construção de uma curva definida parametricamente de forma 
livre, ou superfície, que passa exatamente por um conjunto de pontos de 
dados (LOCKYER, 2006).
O interpolador é o dispositivo do comando numérico responsável por calcular 
os valores intermediários de movimentação entre dois pontos da trajetória, 
A e B, dividindo a trajetória em n segmentos. Desta