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Fundamentos de Usinagem

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LABORATÓRIO DE ENSINO E PESQUISA EM USINAGEM 
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA 
 
 
 
 
USINAGEM DOS METAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Álisson Rocha Machado, PhD. 
Prof. Marcio Bacci da Silva, PhD. 
 
 
 
 
8ª. versão, Abril de 2004 
 
 
P R E F Á C I O 
A idéia de realizar este trabalho surgiu após o meu retorno da Inglaterra em 1990, onde, 
durante os 4 anos anteriores, desenvolvi um programa de doutorado no Manufacturing Group da 
University of Warwick na cidade de Coventry, sob a orientação do prof. Dr. James Wallbank, mesmo 
pesquisador que veio mais tarde orientar também o prof. Marcio Bacci da Silva, com doutorado 
concluído em outubro de 1998. Assim que reassumi o posto de professor na Universidade Federal de 
Uberlândia, responsável pela disciplina de Usinagem na graduação em Engenharia Mecânica e uma 
outra similar na pós-graduação, senti muita dificuldade de continuar adotando o clássico livro 
“Fundamentos da Usinagem dos Metais” do saudoso prof. Dr. Dino Ferraresi, que até então era o 
insubstituível livro texto da disciplina. Esta obra continua sendo uma das mais valiosas referencias 
sobre o assunto de usinagem convencional na língua Portuguesa. Entretanto, ele foi elaborado no 
final da década de 60 e editado no início da década seguinte pela Editora Edgard Blücher Ltda. Mais 
de 30 anos, portanto, já se passaram, e neste período, novas técnicas e métodos de investigação 
foram desenvolvidos e importantes contribuições científicas foram publicadas. Os principais conceitos 
apresentados na obra do Prof. Ferraresi não mudaram, mas muito se aprendeu neste período e estes 
conceitos foram enriquecidos e, possivelmente, tornaram-se mais compreensíveis. Além disto, 
tópicos como materiais de ferramentas e fluidos de corte tiveram e vem tendo avanços tecnológicos 
consideráveis nos últimos anos o que exige constante atualização. Aproveitando parte de uma 
grande revisão bibliográfica que havia feito na Inglaterra no final da década de 80 e tendo como base 
conceitual os trabalhos do Dr. Trent, orientador de doutorado do prof. Wallbank e autor do livro “Metal 
Cutting”, editado pela Butterworths – Londres, já na sua terceira edição de 1991, considerado por 
mim a “Bíblia” dos profissionais da usinagem, resolvi então produzir algumas notas de aulas que, 
juntamente com as contribuições do Prof. Marcio Bacci da Silva se tornaram mais tarde este modesto 
trabalho. Desde o original de 1993, várias correções foram feitas. Na realidade, a cada nova 
impressão, corrigimos erros de ortografia e tentamos melhorar a redação. Nesta edição, a grande 
mudança está no capítulo 10 - Materiais para Ferramentas de Corte. O texto foi totalmente 
substituído, apresentando uma abordagem mais completa sobre o assunto, que na opinião dos 
autores, é a parte que mais se desenvolve com o avanço tecnológico. 
 Devo citar que experiências práticas obtidas com profissionais da área substituiram muitas 
horas de estudo e consulta, que contribuíram sobremaneira pela fidelidade de informações 
apresentadas. Entre eles, destaca-se o dinamismo e a perspicácia dos Engos Antônio Maria de 
Souza Júnior da Fiat Automóveis S/A; Achille Sotírios de Liambos Júnior da Shell do Brasil S/A e 
Francisco Carlos Marcondes e João Carocela, da Sandvik do Brasil S/A, Prof. Marcus Antonio Viana 
Duarte (UFU), Prof. Gilmar Guimarães (UFU), Prof. Alexandre Mendes Abrão (UFMG) e Prof. 
Anselmo Eduardo Diniz (Unicamp). 
 Agradeço muito a contribuição do técnico do LEPU – Laboratório de Ensino e Pesquisa em 
Usinagem da Universidade Federal de Uberlândia, Reginaldo Ferreira de Souza, responsável pela 
elaboração prática de todas pesquisas ali desenvolvidas que contribuíram para o enriquecimento de 
formação de idéias. 
Trabalho importante, também, tiveram a Srta. Maria das Graças Daud, na primeira edição 
deste texto e os técnicos desenhistas Márcio Mellazo e Júlio C.R. Ferreira na reprodução em 
AutoCAD de grande parte das figuras apresentadas. 
Finalmente, mas nunca menos importante foram as contribuições dos meus alunos e ex-
alunos de graduação e pós-graduação. Todos, sem restrições, têm uma parcela de responsabilidade 
por este trabalho. Não poderia deixar, entretanto, de citar alguns nomes, pois eles foram 
responsáveis diretos por parcelas de diferentes conteúdos e informações aqui contidas. São eles 
Wisley Falco Sales, Marcelo Ferreira Motta, Jalon de Morais Vieira, Anderson Clayton Alves de Melo, 
Estevam Marcos de Souza, Júlio Romero Santos Fernandes, Eurípedes Barsanulpho Luz Júnior e 
Marcelo Fonseca Barbosa. Este último ainda foi responsável pelo árduo trabalho de editoração e 
diagramação desta apostila, tarefa executada com perfeição. 
 
 
 Prof. Álisson Rocha Machado 
 30.03.99 
 
U S I N A G E M D O S M E T A I S 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1 
2. GRANDEZAS FÍSICAS NO PROCESSO DE CORTE ......................................... 7 
3. NOMENCLATURA E GEOMETRIA DAS FERRAMENTAS DE CORTE ........... 16 
4. FORMAÇÃO DO CAVACO ................................................................................ 38 
5. CONTROLE DE CAVACO .................................................................................. 49 
6. A INTERFACE CAVACO - FERRAMENTA ....................................................... 58 
7. FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA E POTÊNCIA DE USINAGEM .................... 79 
8. TENSÕES E DEFORMAÇÕES EM USINAGEM ................................................ 90 
9. TEMPERATURA DE CORTE ............................................................................. 95 
10. MATERIAIS PARA FERRAMENTAS DE CORTE ........................................... 108 
11. DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS FERRAMENTAS DE 
CORTE .............................................................................................................. 165 
12. VIDA DA FERRAMENTA E FATORES QUE A INFLUENCIAM ...................... 206 
13. FLUIDOS DE CORTE ....................................................................................... 211 
14. INTEGRIDADE SUPERFICIAL ......................................................................... 222 
15. ENSAIOS DE USINABILIDADE ....................................................................... 234 
16. CONDIÇÕES ECONÔMICAS DE CORTE ....................................................... 240 
17. CONSIDERAÇÕES AO MATERIAL DA PEÇA ................................................ 248 
 
1 
C A P Í T U L O 1 
INTRODUÇÃO 
 “Usinagem” é um processo de fabricação. Mas o que é fabricação e qual a 
sua importância? A maioria dos livros especializados da área define: Fabricar é 
transformar matérias primas em produtos acabados, por vários processos, seguindo 
planos bem organizados em todos os aspectos. A importância da fabricação pode 
ser melhor entendida ao observarmos que todos os objetos culturais, ao nosso 
redor, têm formas e dimensões diferentes, com raríssimas exceções. Além disso, 
todo objeto é feito de um ou mais materiais e é transformado em produto acabado 
por uma larga variedade de processos. Portanto, não é nenhuma surpresa que nos 
países industrializados a fabricação compreende um terço do produto interno bruto 
[1] (valor de todos os produtos e serviços produzidos). A fabricação é utilizada desde 
o início da civilização, com a produção de vários artigos de madeira, pedra, 
cerâmica, barro e metal. Houve muito desenvolvimento com o passar dos anos, e 
nos dias atuais uma grande quantidade de materiais e processos estão disponíveis, 
para fabricar produtos que variam desde um simples componente, como uma esfera 
de aço, até produtos altamente sofisticados, como computadores, automóveis e 
aeronaves supersônicas.
Para se ter uma idéia do número de fatores que devem ser considerados num 
processo de fabricação Kalpakjian [1] usou o exemplo da produção de um simples 
artigo: o clipe. Primeiro ele deve ser projetado para atender o requisito funcional que 
é segurar folhas de papéis juntas. Para tanto, ele deve exercer uma força suficiente 
para evitar o deslizamento de uma folha sobre a outra. Eles são, geralmente, feitos 
de arame de aço, embora hoje se encontra no mercado clipe de plástico. O 
comprimento do arame requerido para sua fabricação é cortado e então dobrado 
várias vezes, para dar a forma final própria. Por sua vez, o arame é feito por um 
processo de trefilação a frio. Neste processo a seção transversal de uma haste 
longa é reduzida, ao passar por uma matriz de fieira, que também confere algumas 
propriedades mecânicas ao material, como resistência e dureza. A haste por sua 
vez, é obtida por processos como a trefilação e a extrusão de um lingote. Para evitar 
delongas, nenhuma informação quanto ao processo de obtenção deste lingote será 
abordada. A fabricação de um simples clipe envolve projeto, seleção de um material 
adequado e seleção de um método de fabricação para atender os requisitos de 
serviço do artigo. As seleções são feitas não somente com base em requisitos 
técnicos, mas também com base nas considerações econômicas, para minimizar os 
custos para que o produto possa ser competitivo no mercado. 
 O projetista de produtos ou engenheiro projetista, especifica formas e 
dimensões do produto, sua aparência, e o material a ser usado. Primeiro são feitos 
os protótipos do produto. Neste estágio, é possível fazer modificações, tanto no 
projeto original como no material selecionado, se análises técnicas e/ou econômicas 
assim indicarem. Um método de fabricação apropriado é então escolhido pelo 
engenheiro de fabricação. A Figura 1.1 mostra um diagrama do procedimento 
correto para se chegar à etapa de fabricação. 
2 
 
Fabricação 
Desenho 
Avaliação Final 
Revisão do Projeto 
ão 
Avaliação 
Teste do Protótipo 
Modelos Físicos e Analíticos 
Análise do Projeto 
Projeto do conceito 
Conceito Original 
Necessidade do Produto 
Especificação do Material; Seleção do Processo de Fabricação e de 
Equipamentos; Projeto e Construção de Ferramentas e Matrizes 
 
Figura 1.1. Diagrama mostrando o procedimento requerido para o projeto de um 
produto, que são etapas que antecedem a fabricação. 
 A seleção do material requer conhecimentos dos requisitos funcionais e de 
serviço do produto, e dos materiais disponíveis para preencher estes requisitos. O 
tratamento deste assunto requer um passeio nas propriedades dos materiais e 
envolve também considerações de custo, aparência, acabamento superficial, 
resistência à corrosão etc., que foge do escopo prático deste curso, e portanto não 
serão aqui abordados. Uma vasta bibliografia [1 - 4] porém, está disponível sobre o 
assunto. 
 Nos processos de fabricação, geralmente, haverá mais de um método que 
poderá ser empregado para fabricar um componente. A seleção de um método 
particular sobre outros vai depender de um grande número de fatores. Além disto, o 
produto final, geralmente, é o resultado de muitos processos diferentes. Na seleção 
do processo, os seguintes fatores devem ser considerados [1]: 
• Tipo do material e suas propriedades. 
• Propriedades finais desejadas. 
• Tamanho, forma e complexidade do componente. 
• Tolerâncias e acabamento superficial requeridos. 
• Processo subsequente envolvido. 
• Projeto e custo de ferramental; efeito do material na vida da ferramenta ou matriz. 
• Sucata gerada e seu valor. 
• Disponibilidade do equipamento e experiências operacionais. 
• “Lead time” necessário para iniciar produção. 
• Número de partes requeridas e taxa de produção desejada. 
3 
• Custo total de processamento. 
 O engenheiro responsável, portanto, tem que ter grande conhecimento dos 
processos e dos materiais envolvidos. Características específicas de cada processo 
podem ser encontradas em [1,2,5]. É evidente que a fabricação de um produto, seja 
ele um clipe, uma lâmpada, uma calculadora ou um automóvel, além de 
conhecimentos de projeto, materiais e processos, requer também grande interação 
entre os diversos setores dentro da empresa. E quanto mais complexo o produto, 
maior a necessidade de comunicação entre eles. 
 Um fato que não se pode deixar de registrar é a utilização de computadores 
nos dias atuais, em todas as etapas da manufatura. A automatização dos processos 
de fabricação nos leva hoje aos mais sofisticados “Sistemas Flexíveis de 
Manufatura” – FMS (Flexible Manufacturing System), CAD (Computer Aided Design 
– Projeto Assistido por Computador), CAM (Computer Aided Manufacturing – 
Fabricação assitida por Computador), CAE (Computer Aided Engineering – 
Engenharia Assistida por Computador), CAPP (Computer Aided Process Planning – 
Planejamento do Processo Assistido por Computador), CBS (Computer Business 
Systems – Sistemas de Negócios Computadorizados), CIM (Computer Integrated 
Manufacturing – Fabricação Integrada por Computador), entre outras, que são siglas 
bastante populares que têm como característica comum, o emprego do computador, 
eliminando falhas comuns do passado e aperfeiçoando e automatizando as várias 
etapas de um processo produtivo. 
 No meio deste processo existem as máquinas com comando numérico, NC 
(Numerical Control – Controle Numérico), CNC (Computer Numerical Control – 
Controle Numérico Computadorizado) e DNC (Direct Numerical Control – Controle 
Numéico Direto), que podem fazer parte de um sistema CAM. O emprego dessas 
máquinas revolucionou o processo produtivo, tendo impactos nos materiais de 
ferramentas, projetos de máquinas, mão de obra, qualidade do produto final e custos 
de fabricação. Entretanto, a discussão detalhada desses sistemas foge dos objetivos 
deste curso e aprofundamento do assunto é encontrado em [6]. 
 A Figura 1.2 mostra a classificação dos processos de fabricação, destacando 
a USINAGEM. 
 Ao observar esta Figura uma definição simples de usinagem pode ser gerada: 
“Processo de fabricação com remoção de cavaco”. Na realidade, ao consultar a 
bibliografia, diferentes definições de usinagem serão encontradas. Uma bastante 
abrangente é a seguinte [7]: “Operação que ao conferir à peça a forma, ou as 
dimensões ou o acabamento, ou ainda uma combinação qualquer destes três 
itens, produzem cavaco”. E por cavaco entende-se [7]: “Porção de material da 
peça, retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma geométrica 
irregular”. 
 A usinagem é reconhecidamente o processo de fabricação mais popular do 
mundo, transformando em cavacos algo em torno de 10% de toda a produção de 
metais, e empregando dezenas de milhões de pessoas em todo o mundo [8]. 
 
Kaio Alcantara
Kaio Alcantara
DEFINIÇÕES
Kaio Alcantara
4 
Processos de
Fabricação
• SEM remoção
de cavaco • Conformação
• Outros
• Fundição
• Soldagem
• Metalurgia do pó
• Laminação
• Extrusão
• Trefilação
• Forjamento
• Estampagem
• COM remoção
de cavaco
• USINAGEM
• Não-Convencional
• Jato d’água
• Jato abrasivo
• Fluxo abrasivo
• Ultrasom
• Eletroquímica
• Eletroerosão
• Feixe de elétrons
• Laser
• Plasma
• Química
• Fotoquímica
etc......
• Convencional
• Torneamento
• Fresamento
• Furação
• Aplainamento
• Mandrilamento
• Serramento
• Brochamento
• Roscamento
• Retificação
etc......
 
Figura 1.2. Classificação dos processos de fabricação. 
Apesar desta popularidade, trata-se, ainda, de um processo bastante 
imprevisível e a definição paradoxal que se segue, relata com precisão toda a 
sistemática que envolve o mesmo: “É um processo, complexo e simples ao 
mesmo tempo, onde se produzem peças, removendo-se excesso de material, 
na forma de cavacos”.
É “complexo” devido às dificuldades em se determinar as 
imprevisíveis condições ideais de corte. É “simples” porque, uma vez determinadas 
as condições ideais de corte, o cavaco se forma corretamente, dispensando 
qualquer tipo de ação especial do operador. As condições ideais de corte consistem 
de: (1) material e geometria adequada da ferramenta de corte; (2) velocidade de 
corte e avanço adequados para uma profundidade de corte pré-determinada; (3) 
fluido de corte adequado; tudo isto para ser usado em uma máquina-ferramenta pré-
escolhida, para usinar um determinado material. Estas condições ideais de corte são 
aquelas capazes de produzir peças dentro de especificações de forma, tamanho e 
acabamento ao menor custo possível. 
 Usinagem tem ainda a peculiaridade de ser um processo essencialmente 
prático, envolvendo um número de variáveis bastante grande. Shaw [9] resume o 
problema da seguinte maneira “. É praticamente impossível PREVER a performance 
no corte dos metais. Entretanto, isto não quer dizer que estudos detalhados dos 
processos de usinagem não têm valor. Cada ponto fundamental que é 
detalhadamente estudado e propriamente interpretado contribui para o 
5 
ENTENDIMENTO do processo, e entendimento é o passo mais próximo da 
capacidade de prever”. 
 A seguir, um exaustivo número de definições se faz necessário, nos capítulos: 
“Grandezas Físicas no Processo de Corte” e “Nomenclatura e Geometria das 
Ferramentas de Corte”, para compreensão dos capítulos subsequentes, que são: 
“Formação do Cavaco”, “A Interface Cavaco-Ferramenta”, “Força, Pressão 
Específica e Potência de Usinagem”, “Tensões e Deformações em Usinagem”, 
“Temperaturas de Corte”, “Materiais para Ferramentas de Corte”, “Desgaste e 
Mecanismos de Desgaste das Ferramentas de Corte”, “Vida da Ferramenta e 
Fatores que a Influenciam”, “Fluidos de Corte”, “Integridade Superficial”, “Ensaios de 
Usinabilidade”, “Condições Econômicas de Corte” e “Considerações ao Material da 
Peça”. 
 Sem dúvidas a abordagem de todos esses tópicos faz deste curso um dos 
mais completos sobre a usinagem dos materiais metálicos. As maneiras que serão 
tratadas esses tópicos têm como objetivo oferecer informações suficientes para que 
o engenheiro ou o técnico de usinagem possa compreender de maneira simples, 
complicadas teorias sobre o processo de usinagem. O entendimento de tópicos 
importantes, como: O Mecanismo de Formação do Cavaco, Geração de Calor e 
Distribuição de Temperatura, Forças de Usinagem e Desgaste das Ferramentas de 
Corte, coloca o técnico de Usinagem estimulado e seguro nas tomadas de decisões 
para melhoria do processo produtivo. Pelo menos, este é o maior objetivo deste 
curso. 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
1. KALPAKJIAN, S. “Manufacturing Processo for Engineering Materials”. Addison-
Wesley Publixhing Company, 1985, 839 pags, ISBN 0-201-11690-1. 
2. DE CARMO, E.P.; BLACK, J.T. and KOHSER, R. “Materials and Process in 
Manufacturing”, Macmillan Pub. Com., New york, 7th edition, 1988, 1172 pages, 
ISBN 0-02-946140-5. 
3. ASKELAND, D.R. “The Science and Engineering of Materials”, PWS Publishers, 
USA, 1984, 748 pages, ISBN 0-534-02957-4. 
4. CHIAVERINE, V. “Aços e Ferros Fundidos”, ABM, São Paulo, 4a edição, 1979, 
504 pags. 
5. LINDBERG, R.A. “Processes and Materials of Manufacture”, Allyn and Bacon, 
USA, 4th edition, 1990, 864 pags, ISBN, 0-205-12031-8. 
6. GROOVER, M.P. “Automation, Production Systems, and Computer Integrated 
Manufacturing”, Prentice Hall Int., Ed., USA, 1987, 808 pags, ISBN 0-13-054610-
0. 
7. FERRARESI, D. “Fundamentos da Usinagem dos Metais”, Editora Edgard 
Blücher Ltda, São Paulo, 1970, 751 pags. 
8. TRENT, E.M. “Metal Cutting” 2nd Edition, Butterworths, ISBN 0-408-10856, 245 
pags. 
9. SHAW, M.C. “Metal Cutting Principles”, Oxford University Press, 1984, ISBN 0-
19-859002-4, 594 pags. 
 
6 
C A P Í T U L O 2 
GRANDEZAS FÍSICAS NO PROCESSO DE CORTE 
2.1. INTRODUÇÃO 
 O princípio usado em toda máquina ferramenta para se obter a superfície 
desejada é providenciar um movimento relativo apropriado entre a peça e a 
ferramenta, escolhida adequadamente. Assim, para o estudo da usinagem é 
necessário a definição das grandezas físicas no processo de corte. 
 A norma ABNT NBR 6162/1989 — Movimentos e Relações Geométricas na 
Usinagem dos Metais – Terminologia [1], trata justamente destes conceitos. A seguir 
são apresentadas algumas definições básicas baseadas nesta Norma. 
 Os conceitos se referem a um ponto genérico da aresta cortante, dito “Ponto 
de Referência”. Nas ferramentas de barra este ponto é fixado na parte da aresta 
cortante próximo à ponta da ferramenta. 
 
 
2.2. MOVIMENTOS 
 Os movimentos no processo de usinagem são movimentos relativos entre a 
peça e a aresta cortante. Se referem à peça considerada parada. 
 Devem se distinguir dois tipos de movimentos, os que causam diretamente a 
saída de cavaco e os movimentos que não tomam parte diretamente na retirada de 
cavaco. 
 
Movimentos que causam diretamente a saída do cavaco 
 
• Movimento de Corte: movimento entre a peça e a ferramenta, o qual sem 
o movimento de avanço origina somente uma única retirada de cavaco. 
• Movimento de Avanço: movimento entre a peça e a ferramenta, o qual 
juntamente com o movimento de corte origina retirada contínua de cavaco. 
• Movimento Efetivo: movimento resultante dos movimentos de corte e 
avanço, realizados ao mesmo tempo. 
 
Movimentos que não tomam parte direta na formação do cavaco 
 
• Movimento de Aproximação: movimento entre a peça e a ferramenta, 
com a qual a ferramenta, antes da usinagem, é aproximada à peça. 
• Movimento de Ajuste: movimento entre a peça e a ferramenta para se 
determinar a espessura de material a ser retirada (ou a profundidade de 
corte). 
• Movimento de Correção: movimento de correção entre a peça e a 
ferramenta para se compensar o desgaste da ferramenta, ou outra 
variação. 
• Movimento de Recuo: movimento entre a aresta de corte e a peça, com o 
qual a ferramenta, após a usinagem, é afastada da peça. 
Kaio Alcantara
MOVIMENTOS DE CORTEnull
7 
2.3. DIREÇÕES DOS MOVIMENTOS 
 Deve-se distinguir as direções dos movimentos que causam diretamente a 
retirada de cavaco. 
Direção de Corte: direção instantânea do movimento de corte. 
Direção de Avanço: direção instantânea do movimento de avanço. 
Direção Efetiva: direção instantânea do movimento efetivo de corte. 
 Definições análogas são válidas para os movimentos que não causam a 
retirada de cavaco diretamente. 
 As Figuras 2.1, 2.2 e 2.3 ilustram essas direções para o torneamento, furação 
e fresamento, respectivamente. 
 
Figura 2.1. Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo, no 
torneamento. 
 
Figura 2.2. Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo, na furação. 
Kaio Alcantara
DIREÇÕES DE CORTE
8 
 
Figura 2.3. Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo, no fresamento 
discordante. 
 
 
2.4. PERCURSOS DA FERRAMENTA NA PEÇA 
Percurso de Corte Lc: é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta 
cortante sobre a peça, segundo a direção de corte. 
Percurso de Avanço Lf: é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta 
cortante sobre a peça, segundo a direção de avanço. Nos casos em que haja 
movimento de avanço principal e avanço lateral, devem-se distinguir as 
componentes do percurso de avanço. 
Percurso Efetivo Le: é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta 
cortante sobre a peça, segundo a direção efetiva do corte. 
A Figura 2.4 ilustra os percursos da ferramenta na peça. 
ae
 
Figura 2.4. Percurso de corte Lc, percurso de avanço Lf e percurso efetivo Le para 
o fresamento discordante. 
9 
 Definições análogas são válidas para os movimentos que não tomam parte 
diretamente
na retirada de cavaco. 
 
 
2.5. VELOCIDADES 
Velocidade de Corte VC : é a velocidade instantânea do ponto de referência da 
aresta cortante da ferramenta, segundo a direção e sentido de corte. Para processos 
com movimentos de rotação, a velocidade de corte é calculada pela equação 2.1. 
V nC = ⋅ ⋅π φ / 1000 [m/min] (2.1) 
onde, 
φ = diâmetro da peça ou da ferramenta em mm; 
n = número de rotações por minuto. 
Velocidade de Avanço Vf: velocidade instantânea do ponto de referência da aresta 
cortante da ferramenta, segundo a direção e sentido de avanço. É dada por: 
V f nf = ⋅ [mm/min] (2.2) 
onde, 
f = avanço em mm/volta; 
n = número de rotações por minuto. 
Velocidade Efetiva de Corte ve: velocidade instantânea do ponto de referência da 
aresta cortante da ferramenta, segundo a direção e o sentido efetivo do corte. É 
calculada vetorialmente como se segue: 
! ! !
V V Ve C f= + [m/min] (2.3) 
 Além destas podemos ter também as velocidades de aproximação, de ajuste, 
de correção e de recuo. 
 
 
2.6. CONCEITOS AUXILIARES 
 Para melhor compreender os conceitos relacionados aos diferentes processos 
de usinagem são necessários alguns conceitos auxiliares. 
Plano de Trabalho Pfe: é o plano que contém as direções de corte e de avanço, 
passando pelo ponto de referência da aresta cortante. Neste plano se realizam os 
movimentos que tomam parte na retirada de cavaco, Figuras 2.5 e 2.6. 
 No plano de trabalho é interessante ainda definir os ângulos da direção de 
avanço e da direção efetiva de corte. 
Ângulo da Direção de Avanço ϕ: é o ângulo entre a direção de avanço e a direção 
de corte. Nem sempre a direção de avanço é perpendicular à direção de corte, 
assim por exemplo no fresamento este ângulo varia durante o corte. 
Kaio Alcantara
Kaio Alcantara
VELOCIDADES
Kaio Alcantara
Kaio Alcantara
Kaio Alcantara
ÂNGULOS
10 
Ângulo da Direção Efetiva de Corte η: é o ângulo da direção efetiva de corte e a 
direção de corte. 
 
Figura 2.5. Plano de trabalho Pfe, ângulo da direção de avanço ϕ e ângulo da 
direção efetiva η no torneamento. 
 
Figura 2.6. Plano de trabalho Pfe, ângulo da direção de avanço ϕ e ângulo da 
direção efetiva η no fresamento concordante (ϕ > 90o). 
 Considerando a Figura 2.5, pode-se desenvolver a seguinte expressão: 
tg
v
v v v v
f
f c c f
η
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
=
+
=
+
sen
.cos
sen
cos /
 (2.4) 
Kaio Alcantara
Kaio Alcantara
11 
 Nota-se que, como na maioria dos casos vf <<< vc, o ângulo η é desprezível 
(nos processos de roscamento, η assume valores consideráveis pois o avanço é 
razoável). 
Superfícies em Usinagem: são as superfícies geradas na peça pela ferramenta. 
Devem-se distinguir a superfície em usinagem principal e a superfície em 
usinagem secundária, onde a primeira é gerada pela aresta principal de corte e a 
segunda pela aresta secundária de corte (Figura 2.7). 
 
Figura 2.7. Superfície principal e secundária de usinagem. 
 
 
2.7. GRANDEZAS DE CORTE 
 São as grandezas que devem ser ajustadas na máquina direta ou 
indiretamente. 
Avanço f: é o percurso de avanço em cada volta (mm/volta) ou em cada curso da 
ferramenta (mm/golpe). 
 No caso de ferramentas que possuem mais de um dente, como no caso do 
fresamento, distingue-se o avanço por dente fz, (Figura 2.8). O avanço por dente é 
o percurso de avanço de cada dente, medido na direção do avanço da ferramenta, e 
corresponde à geração de duas superfícies em usinagem consecutivas. Vale a 
relação: 
f f zz= . (2.5) 
onde, 
z = número de dentes. 
 O avanço por dente pode ainda ser decomposto no avanço de corte fc e 
avanço efetivo de corte fe, mostrados na Figura 2.8. 
Kaio Alcantara
SUPERFÍCIE PRINCIPAL E SECUNDÁRIA DE CORTE (ARESTA PRINCIPAL E SECUNDÁRIA)
Kaio Alcantara
GRANDEZAS DE CORTE
Kaio Alcantara
Kaio Alcantara
Kaio Alcantara
12 
 
Figura 2.8. Avanço por dente fz, avanço de corte fc e avanço efetivo fe no 
fresamento discordante. 
Avanço de Corte fc: é a distância entre duas superfícies consecutivas em usinagem 
medida na direção perpendicular à direção de corte no plano de trabalho. 
f fc z= .senϕ (2.6) 
Avanço Efetivo de Corte fe: é a distância entre duas superfícies consecutivas em 
usinagem medida na direção perpendicular à direção efetiva de corte no plano de 
trabalho. 
( )f fe z= −.sen ϕ η (2.7) 
Profundidade ou Largura de Usinagem (ou de corte) ap: é a profundidade ou 
largura de penetração da ferramenta na peça, medida numa direção perpendicular 
ao plano de trabalho. 
Penetração de Trabalho ae: é de importância predominante no fresamento e na 
retificação. É a penetração da ferramenta em relação à peça, medida no plano de 
trabalho e numa direção perpendicular à direção de avanço, Figura 2.9. 
Penetração de Avanço af: grandeza de penetração da ferramenta, medida no plano 
de trabalho e na direção de avanço. 
 
Figura 2.9. Largura de usinagem ap, penetração de trabalho ae e penetração de 
avanço af, no fresamento periférico. 
Kaio Alcantara
Kaio Alcantara
Kaio Alcantara
13 
2.8. GRANDEZAS RELATIVAS AO CAVACO 
 São grandezas derivadas das grandezas de corte, e são obtidas através de 
cálculos, Figura 2.10. 
 
Figura 2.10. Grandezas relativas ao cavaco, para arestas de corte retilíneas. 
Largura de Corte b: é a largura calculada da seção transversal de corte a ser 
retirada, medida na superfície em usinagem principal, segundo a direção normal à 
direção de corte. Em ferramentas com aresta cortante retilínea e sem curvatura na 
ponta, tem-se: 
b
ap
r
=
senχ
 (2.8) 
χr é o ângulo de posição da aresta principal de corte. 
Largura Efetiva de Corte be: é a largura calculada da seção transversal efetiva de 
corte a ser retirada, medida na superfície em usinagem principal, segundo a direção 
normal à direção efetiva de corte. Pela Figura 2.10, têm-se: 
Kaio Alcantara
14 
( )b be r= −. sen .cos
/
1 2 2
1 2
η χ (2.9) 
Espessura de Corte h: é a espessura calculada da seção transversal de corte a ser 
retirada, medida normalmente à superfície em usinagem principal e segundo a 
direção perpendicular à direção de corte. Em ferramentas com aresta de corte 
retilíneas: 
rc χsen.fh = (2.10) 
Espessura Efetiva de Corte he: é a espessura calculada da seção transversal 
efetiva de corte a ser retirada, medida normalmente à superfície em usinagem 
principal e segundo a direção perpendicular à direção efetiva de corte. 
( ) 2/12r2
e
ηtg.χsen1
hh
+
= (2.11) 
Seção Transversal Efetiva de Corte A: é a área calculada da seção transversal de 
um cavaco a ser retirado, medida no plano normal à direção de corte. 
Seção Transversal de Corte Ae: é a área calculada da seção transversal efetiva de 
um cavaco a ser retirado, medida no plano normal à direção efetiva de corte. 
 Na maioria dos casos: 
A a fp c= . (2.12) 
A a fe p e= . (2.13) 
 Em ferramentas sem arredondamento na ponta da aresta cortante: 
A b h= . (2.14) 
A b he e e= . (2.15) 
 Para maiores informações deve ser consultada a norma NBR 6162. 
 
 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
1. ABNT, NBR 6162, “Movimentos e Relações Geométricas na Usinagem dos 
Metais -Terminologia”,1989. 
 
Kaio Alcantara
15 
C A P Í T U L O 3 
NOMENCLATURA E GEOMETRIA DAS FERRAMENTAS DE CORTE 
3.1. INTRODUÇÃO 
 A geometria da ferramenta de corte exerce influência, juntamente com outros 
fatores, na usinagem dos metais. É necessário, portanto, definir a ferramenta 
através dos ângulos da cunha cortante. 
 A norma brasileira que trata desse assunto é a norma da ABNT NBR 6163/80 
– Conceitos da Técnica de Usinagem – Geometria da Cunha Cortante – 
Terminologia [1]. As definições apresentadas a seguir são baseadas nesta norma.
3.2. DEFINIÇÕES 
 As seguintes definições adotadas são necessárias para a determinação dos 
ângulos da cunha cortante de uma ferramenta de usinagem. As definições são 
melhores compreendidas através das Figuras 3.1 a 3.12. 
Cunha de Corte: é a cunha formada pelas superfícies de saída e de folga da 
ferramenta. Através do movimento relativo entre a peça e a ferramenta, formam-se 
os cavacos sobre a cunha de corte. 
Superfície de Saída Aγ: é a superfície da cunha de corte sobre a qual o cavaco se 
desliza. 
Superfície de Folga: é a superfície da cunha de corte, que determina a folga entre a 
ferramenta e a superfície em usinagem. Distinguem-se a superfície principal de folga 
Aα e a superfície secundária de folga A’α. 
Arestas de Corte: são as arestas da cunha de corte formada pelas superfícies de 
saída e da folga. Deve-se distinguir a aresta principal de corte S e a aresta 
secundária de corte S’: 
- Aresta Principal de Corte S: é a aresta de corte cuja cunha de corte, 
observada no plano de trabalho, e para um ângulo da direção de avanço ϕ = 
90o, indica a direção de avanço. 
- Aresta Secundária de Corte S’: é a aresta de corte cuja cunha de corte, 
observada no plano de trabalho, e para o ângulo da direção de avanço ϕ = 
90o, indica a direção contrária a direção de avanço. 
Ponta de Corte: parte da cunha de corte onde se encontram as arestas principal e 
secundária de corte. 
Ponto de Corte Escolhido: ponto destinado à determinação das superfícies e 
ângulos da cunha de corte, ou seja as definições se referem a um ponto da 
ferramenta, dito ponto de corte escolhido ou “Ponto de Referência”. 
Kaio Alcantara
16 
 
Figura 3.1. Cunha de Corte da Ferramenta. 
 
Figura 3.2. Arestas de corte e superfícies da cunha de corte de uma ferramenta de 
torno. 
 
Figura 3.3. Arestas de corte e superfícies da cunha de corte de uma fresa frontal. 
Kaio Alcantara
DIAGRAMA DA FERRAMENTAnull
17 
 
Figura 3.4. Arestas de corte e superfícies da cunha de corte de uma broca 
helicoidal. 
 
 
3.3. SISTEMAS DE REFERÊNCIA UTILIZADOS NA DETERMINAÇÃO DOS 
ÂNGULOS DA CUNHA CORTANTE. 
 Para a determinação dos ângulos na cunha de corte é necessário empregar 
um sistema de referência. Normalmente são empregados dois sistemas de 
referência, para um estudo racional dos ângulos da ferramenta e dos ângulos 
efetivos ou de trabalho: 
 - SISTEMA DE REFERÊNCIA DA FERRAMENTA 
 - SISTEMA EFETIVO DE REFERÊNCIA 
 O sistema de referência da ferramenta é necessário para a determinação da 
geometria da cunha de corte da ferramenta, durante o projeto, execução e controle 
da mesma. O sistema efetivo de referência é necessário para a determinação da 
geometria da cunha de corte da ferramenta, durante o processo de usinagem. Além 
destes, outro sistema de referência poderá ser necessário para a determinação do 
posicionamento da ferramenta em relação à máquina. 
18 
 No sistema de referência da ferramenta, os planos são identificados pela 
palavra ferramenta e recebem o símbolo P, com um índice para a sua diferenciação. 
No sistema de referência efetivo, os planos são identificados pela palavra efetivo e 
os mesmos símbolos do sistema de referência da ferramenta, além do índice e. 
 
 
3.3.1. Planos do Sistema de Referência 
 As definições dadas a seguir correspondem às figuras 3.5 e 3.6. 
Plano de Referência: 
• Plano de Referência da Ferramenta - Pr: plano que passando pelo ponto 
de corte escolhido, é perpendicular à direção admitida de corte. Esta é 
escolhida de maneira que o plano de referência da ferramenta seja o mais 
possível paralelo ou perpendicular à uma superfície ou eixo de ferramenta. 
• Plano de Referência Efetivo - Pre: plano que passando pelo ponto de 
corte escolhido, é perpendicular à direção efetiva. 
 Nas ferramentas de torneamento e aplainamento, o plano de referência da 
ferramenta Pr é um plano paralelo ou perpendicular à superfície de apoio do cabo. 
 Nas ferramentas de fresamento ou furação, ele é um plano que contém o eixo 
de rotação das mesmas. 
Plano de Corte: 
• Plano de Corte Principal da Ferramenta - Ps: plano que passando pelo 
ponto de corte escolhido, é tangente à aresta de corte e perpendicular ao 
plano de referência da ferramenta. 
• Plano de Corte Secundário da Ferramenta – Ps': plano que passando 
pelo ponto de corte escolhido, é tangente à aresta secundária de corte e 
perpendicular ao plano de referência da ferramenta. 
• Plano de Corte Efetivo - Pse: plano que passando pelo ponto de corte 
escolhido, é tangente à aresta de corte e perpendicular ao plano de 
referência efetivo Pre. 
Plano Ortogonal: 
• Plano Ortogonal da Ferramenta - Po: plano que passando pelo ponto de 
corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência e de corte da 
ferramenta. 
• Plano Ortogonal Efetivo - Poe: plano que passando pelo ponto de corte 
escolhido, é perpendicular aos planos de referência e de corte efetivos. 
 O plano ortogonal é conhecido na maioria das literaturas como PLANO DE 
MEDIDA. 
Plano de Trabalho: 
• Plano Admitido de Trabalho - Pf: plano que passando pelo ponto de corte 
escolhido, é perpendicular ao plano de referência e paralelo à direção 
admitida de avanço. É escolhido de tal forma que fique o mais possível 
paralelo ou perpendicular à uma superfície ou eixo da ferramenta, 
respectivamente. 
19 
• Plano de Trabalho Efetivo - Pfe: plano que passando pelo ponto de corte 
escolhido, contém as direções de corte e de avanço. Neste plano se 
realizam os movimentos responsáveis pela retirada de cavaco, como 
definido no Capítulo 2. 
Plano Dorsal: 
• Plano Dorsal da Ferramenta - Pp: plano que passando pelo ponto de 
corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência da ferramenta e 
admitido de trabalho. 
• Plano Dorsal Efetivo - Ppe: plano que passando pelo ponto de corte 
escolhido, é perpendicular aos planos de referência efetivo e de trabalho. 
 Além destes planos são definidos ainda no sistema de referência da 
ferramenta: 
• Plano Normal a Aresta de Corte Pn (ou PLANO EFETIVO NORMAL À ARESTA 
DE CORTE Pne): plano que, passando pelo ponto de corte escolhido, é 
perpendicular à aresta de corte S. 
• Plano Ortogonal à Superfície de Saída Pg: plano que passando pelo ponto de 
corte escolhido, é perpendicular à superfície de saída e ao plano de referência da 
ferramenta. 
• Ângulo de Posição do Plano Ortogonal à Superfície de Saída δ r: ângulo entre 
o plano admitido de trabalho e plano ortogonal à superfície de saída, medido no 
plano de referência da ferramenta. 
• Plano Ortogonal à Superfície de Folga Pb: plano que passando pelo ponto de 
corte escolhido, é perpendicular à superfície de folga e ao plano de referência da 
ferramenta. 
• Ângulo de Posição no Plano Ortogonal à Superfície de Folga θ r: ângulo entre 
o plano admitido de trabalho e o plano ortogonal à superfície de folga, medido no 
plano de referência da ferramenta. 
 Veja a seguir as figuras 3.5 a 3.12. 
 
20 
 
 
Figura 3.5. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta. 
21 
 
 
Figura 3.6. Planos do Sistema de Referência Efetivo. 
22 
 
 
 
 
Figura 3.7. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta numa ferramenta de 
torneamento. 
23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.8. Planos do Sistema de Referência Efetivo numa ferramenta de 
torneamento. 
24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.9. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta numa fresa cilíndrica. 
25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.10. Planos do Sistema de Referência Efetivo numa fresa cilíndrica. 
26 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.11. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta numa broca 
helicoidal. 
27
Figura 3.12. Planos do Sistema de Referência Efetivo numa broca helicoidal. 
28 
3.3.2. Ângulos da Cunha Cortante 
 Os ângulos da cunha cortante destinam-se à determinação da posição e da 
forma da cunha de uma ferramenta. 
 Devem-se distinguir os ângulos do sistema de referência da ferramenta dos 
ângulos do sistema de referência efetivo. No primeiro, os ângulos são identificados 
com o acréscimo da palavra ferramenta e os símbolos representativos com o índice 
identificador do plano no qual são medidos, no segundo, é adicionada a palavra 
efetivo, e acrescenta-se ainda o índice “e” no símbolo. 
 Se o ângulo for referente à uma aresta secundária de corte, os símbolos 
recebem um apóstrofo (‘). 
 As definições apresentadas a seguir são mostradas nas figuras 3.13 a 3.18. 
Ângulos Medidos no Plano de Referência 
• Ângulo de Posição da Ferramenta χ r: ângulo entre o plano de corte da 
ferramenta Ps e o plano admitido de trabalho Pf, medido no plano de 
referência da ferramenta. É sempre positivo e situa-se sempre fora da 
cunha cortante, de forma que o seu vértice indica a ponta de corte. Este 
ângulo indica a posição da aresta de corte. 
• Ângulo de Posição Efetivo χ re: ângulo entre o plano de corte efetivo Pse e 
o plano de trabalho efetivo Pfe, medido no plano de referência efetivo Pre. 
• Ângulo de Posição Secundário da Ferramenta χ’r: ângulo entre o plano 
de corte secundário da ferramenta Ps e o plano admitido de trabalho Pf, 
medido no plano de referência da ferramenta. É sempre positivo e situa-se 
sempre fora da cunha cortante, de forma que o seu vértice indica a ponta 
de corte. Este ângulo indica a posição da aresta secundária de corte. 
• Ângulo de Posição Secundário Efetivo χ’re: ângulo entre o plano de 
corte secundário efetivo P’se e o plano de trabalho efetivo Pfe, medido no 
plano de referência efetivo Pre. 
• Ângulo de Ponta da Ferramenta ε r: ângulo entre os planos principal de 
corte Ps e secundário de corte P’s medido no plano de referência da 
ferramenta. 
 Vale portanto a seguinte relação: 
χ ε χr r r
o+ + =| 180 (3.1) 
Ângulos Medidos no Plano de Corte: 
• Ângulo de Inclinação da Ferramenta λs: ângulo entre a aresta de corte e 
o plano de referência da ferramenta Pr, medido no plano de corte da 
ferramenta Ps. 
• Ângulo de Inclinação Efetivo λse: ângulo entre a aresta de corte o plano 
de referência efetivo Pre, medido no plano de corte efetivo Pse. 
 O ângulo de inclinação é sempre um ângulo agudo, cujo vértice indica a ponta 
de corte. Ele é positivo quando, observando-se a partir da ponta de corte, a aresta 
de corte encontra-se na região posterior em relação ao plano de referência, 
orientando-se para tanto segundo o sentido de corte. 
29 
Ângulos Medidos no Plano Ortogonal 
• Ângulo de Saída da Ferramenta γo: ângulo entre a superfície de saída Aγ 
e o plano de referência da ferramenta Pr, medido no plano ortogonal da 
ferramenta Po. 
• Ângulo de Saída Efetivo γoe: ângulo entre a superfície de saída Aγ e o 
plano de referência efetivo Pre, medido no plano ortogonal efetivo Poe. 
 O ângulo de saída é sempre um ângulo agudo. Ele é positivo quando, a 
interseção entre a superfície de saída e o plano ortogonal encontra-se na região 
posterior em relação ao plano de referência, orientando-se para tanto segundo o 
sentido de corte. 
• Ângulo de Cunha da Ferramenta βo: ângulo entre as superfícies de saída 
Aγ e de folga Aα, medido no plano ortogonal da ferramenta Po. 
• Ângulo de Cunha Efetivo βoe: ângulo entre as superfícies de saída Aγ e 
de folga Aα, medido no plano ortogonal efetivo Poe. 
• Ângulo de Folga da Ferramenta αo: ângulo entre a superfície de folga Aα 
e o plano de corte da ferramenta Ps, medido no plano ortogonal da 
ferramenta Po. 
• Ângulo de Folga Efetivo αoe: ângulo entre a superfície de folga Aα e o 
plano de corte efetivo Pse, medido no plano efetivo ortogonal Poe. 
 Vale a seguinte relação: 
α β γo o o
o+ + = 90 (3.2) 
 Estes ângulos definidos anteriormente podem ser medidos também em outros 
planos. As definições apresentadas aqui são consideradas as mais importantes, 
para maiores informações deve-se consultar a norma NBR 6163. 
Kaio Alcantara
30 
 
 
 
 
 
Figura 3.13. Ângulos da Ferramenta numa ferramenta de torneamento. 
31 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.14. Ângulos Efetivos numa ferramenta de torneamento. 
32 
 
 
 
 
 
Figura 3.15. Ângulos da Ferramenta numa fresa de faceamento. 
33 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.16. Ângulos Efetivos numa fresa de faceamento. 
34 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.17. Ângulos da Ferramenta numa broca helicoidal. 
35 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.18. Ângulos Efetivos numa broca helicoidal. 
36 
3.4. FUNÇÕES E INFLUÊNCIA DOS ÂNGULOS DA CUNHA CORTANTE. 
Ângulo de Folga (αo) 
• Evitar atrito entre a peça e a superfície de folga da ferramenta. 
• Se αo é pequeno, a cunha não penetra convenientemente no material, a 
ferramenta perde o corte rapidamente, há grande geração de calor e prejudica o 
acabamento superficial. 
• Se αo é grande, a cunha da ferramenta perde resistência, podendo soltar 
pequenas lascas ou quebrar. 
• αo depende principalmente de: resistência do material da ferramenta e da peça a 
usinar. Geralmente 2o ≤ 14o. 
Ângulo de Saída (γo) 
• Influi decisivamente na força e na potência necessária ao corte, no acabamento 
superficial e no calor gerado. 
• Quanto maior γo menor será o trabalho de dobramento do cavaco. 
• γo depende principalmente de: 
• resistência do material da ferramenta e da peça a usinar. 
• quantidade do calor gerado pelo corte. 
• velocidade de avanço (vf). 
• γo negativo é muito usado para corte de materiais de difícil usinabilidade e em 
cortes interrompidos, com o inconveniente da necessidade de maior força e 
potências de usinagem e maior calor gerado na ferramenta. 
• Geralmente -10o ≤ γo ≤ 30o. 
Ângulo de Inclinação (λs): 
• Controlar a direção de saída do cavaco. 
• Proteger a quina da ferramenta contra impactos. 
• Atenuar vibrações. 
• Geralmente -4o ≤ λs ≤ 4o. 
Ângulo de Posição (χ r): 
• Distribui as tensões de corte favoravelmente no início e no fim do corte. 
• Aumenta o ângulo de ponta (εr), aumentando a sua resistência e a capacidade de 
dissipação de calor. 
• Influi na direção de saída do cavaco. 
• Produz uma força passiva na ferramenta, reduzindo vibrações. 
• Geralmente 30o ≤ χ r ≤ 90o. Em perfilamento pode ser maior que 90o. 
 
 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
1. ABNT NBR 6163, “Conceitos da Técnica de Usinagem - Geometria da Cunha 
Cortante – Terminologia”, 1980. 
 
Kaio Alcantara
37 
C A P Í T U L O 4 
FORMAÇÃO DO CAVACO 
 Uma maneira de estudar a formação do cavaco durante a usinagem é fazer 
simplificações em relação ao processo de fabricação. Isto é feito no corte ortogonal 
[1,2]. É um procedimento universal e as considerações que se seguem caracterizam 
a operação. 
 
 
4.1. O CORTE ORTOGONAL 
 No Corte Ortogonal a aresta cortante é reta, normal à direção de corte e 
normal também à direção de avanço, de maneira que a formação do cavaco pode 
ser considerada como um fenômeno bidimensional, o qual se realiza num plano 
normal à aresta cortante, ou seja, no Plano de Trabalho, Figura 4.1. Esta Figura 
ilustra alguns exemplos de usinagens que se aproximam do corte ortogonal no 
torneamento. 
 
Figura 4.1. Exemplos de Corte Ortogonal [2]. 
 Além das simplificações citadas, são feitas as seguintes considerações que 
permitem um tratamento matemático simplificado do corte ortogonal e que pode ser 
estendido para outras operações de usinagem [2]: 
• o tipo de cavaco formado é contínuo, sem formação da aresta postiça de corte. 
• não existe
contato entre a superfície de folga da ferramenta e a peça usinada. 
• a espessura de corte h (igual ao avanço) é pequena em relação à largura de corte 
b. 
• a aresta de corte é maior que a largura de corte b. 
• a largura de corte b e a largura do cavaco b’ são idênticas. 
 Com todas estas simplificações e considerações o corte ortogonal costuma 
ser representado como mostra a Figura 4.2. 
38 
 
Figura 4.2. O Corte Ortogonal. 
 Este modelo é usado para estudadar o mecanismo de formação do cavaco, 
os fenômenos envolvidos e as forças atuantes no processo. Os resultados assim 
obtidos podem ser estendidos ao corte tridimensional, às vezes, com algumas 
ressalvas. 
 
 
4.2. MECANISMO DA FORMAÇÃO DO CAVACO 
 O mecanismo de formação do cavaco pode ser explicado considerando o 
volume de metal representado pela seção “klmn”, da Figura 4.3, se movendo em 
direção à cunha cortante. 
 
Figura 4.3. Diagrama da cunha cortante [1]. 
 A ação da ferramenta recalca o volume “klmn”. Neste ponto o metal começa a 
sofrer deformações elásticas. Com o prosseguimento do processo o limite de 
escoamento é vencido e o material passa a se deformar plasticamente. 
γο
39 
Deformações plásticas continuam acontecendo até que as tensões não são mais 
suficientes para manter este regime. Assim fica definido uma zona de cisalhamento 
primária (Figura 4.4), que para facilitar o estudo ela é representada por apenas um 
plano, definido pela linha OD da Figura 4.3. 
 Após o material entrar no regime plástico, o avanço da ferramenta faz com 
que as tensões ultrapassem o limite de resistência do material, ainda dentro da zona 
de cisalhamento primária, promovendo a ruptura, que se inicia com a abertura de 
uma trinca no ponto “O” (Figura 4.3) e que pode se estender até o ponto “D”, 
segundo o plano definido pela linha OD. A extensão de propagação da trinca, que 
depende principalmente da ductilidade (ou fragilidade) do material da peça, vai 
determinar o tipo do cavaco, isto é, contínuo ou descontínuo. 
 Após passar pela região de cisalhamento primária, ao volume de material 
“klmn” só resta movimentar-se por sobre a superfície de saída da ferramenta e sair 
como um componente, ou lamela do cavaco. Entretanto, ao atravessar a zona de 
cisalhamento primária ele se deforma plasticamente para um novo formato “pqrs” 
(Figura 4.3). Poderá ser encontrado na literatura, o tratamento desta etapa de 
movimento por sobre a superfície de saída como sendo um sistema simples de atrito 
de Coulomb, sem maiores conseqüências para o processo. Isto não é correto. O 
cavaco, na maioria dos casos, ao atravessar a superfície de saída da ferramenta 
sofre ainda altíssimas deformações plásticas cisalhantes, numa pequena região 
junto à interface com a ferramenta, desenvolvendo ali altíssimas temperaturas, o que 
compromete a resistência das ferramentas. Esta região é definida como zona de 
cisalhamento secundária (plano definido pela linha OB da Figura 4.3) e pode ser 
vista na Figura 4.4. 
 
Figura 4.4. Esquema mostrando as zonas de cisalhamento primária e secundária. 
40 
 O entendimento das condições dessa interface cavaco-ferramenta é de 
importância capital para a análise do processo de corte, e será tratado em separado 
no capítulo 6. 
 Ao imaginarmos que adjacente ao volume de material representado por 
“klmn” da Figura 4.3, existe outro volume de material similar, e subsequente a este, 
existe outro, e assim sucessivamente, verificamos que o mecanismo de formação do 
cavaco é um processo cíclico, com cada ciclo dividido em 4 (quatro) etapas, bem 
definidas (já discutidas anteriormente), a saber: 
1. Recalque (deformação elástica) 
2. Deformação plástica. 
3. Ruptura. 
4. Movimento sobre a superfície de saída da ferramenta. 
 Cada volume de material que passar por um ciclo, formará uma lamela de 
cavaco. 
 
 
4.3. ÂNGULO DE CISALHAMENTO E GRAU DE RECALQUE 
 Durante um ciclo de formação do cavaco, definido no item anterior, a etapa de 
deformação plástica (etapa no 2) acontece por um determinado período, o que define 
uma zona de cisalhamento primária (Figura 4.4). Foi observado também, que para 
simplificar o estudo, esta zona é representada por um plano (linha OD da Figura 
4.3), denominado plano de cisalhamento primário. O ângulo φ é definido como sendo 
o ângulo formado entre esse plano de cisalhamento primário e o plano de corte 
(Figura 4.3). 
 Verifica-se experimentalmente, que a espessura do cavaco, h’, é maior que a 
espessura do material a ser removido, h (espessura de corte), ver Figura 4.5a, e o 
comprimento de cavaco correspondente é por conseguinte, mais curto. Da mesma 
maneira a velocidade de saída do cavaco, vcav, é menor que a velocidade de corte, 
vc (Figura 4.5b). 
O grau de recalque, Rc, é definido pela relação: 
cav
c
c v
v
h
'hR == (4.1) 
 Considerando a Figura 4.5a, o ângulo de cisalhamento φ pode ser 
determinado pela medição direta da espessura do cavaco, h’, assim: 
tg
Rc
n
n
φ
γ
γ
=
−
cos
sen
 (4.2) 
onde γn é o ângulo de saída normal, neste caso igual a γo. 
O valor do grau de recalque, Rc, e portanto do ângulo de cisalhamento, φ, é 
uma boa indicação da quantidade de deformação dentro da zona de cisalhamento 
41 
primária. Pequenos valores de φ (altos valores de Rc) significaram grande 
quantidade de deformação no plano de cisalhamento primário, e vice-versa. 
 
VCAV
 
 a) b) 
Figura 4.5. a) Espessura de corte h, espessura do cavaco h’ e ângulo de 
 cisalhamento φ; 
 b) Triângulo de velocidades no corte ortogonal. Vc = velocidade de 
 corte; Vcav = velocidade de saída do cavaco; Vz = velocidade de 
 cisalhamento. 
 As condições da interface cavaco-ferramenta exercem papel 
importante no processo, influenciando diretamente o valor do ângulo φ. 
 Nesta interface, está localizada a zona de cisalhamento secundária, que 
oferece resistência ao movimento do cavaco, onde uma grande quantidade de 
energia é consumida. Grande resistência ao movimento do cavaco gera baixos 
valores de φ, e aumenta o comprimento da zona (plano) de cisalhamento primária 
[3]. φ e Rc dependem, portanto, das condições da interface cavaco-ferramenta, e isto 
é função do material da peça, material da ferramenta, condições de corte e do 
emprego ou não de fluido de corte. 
 O ângulo de cisalhamento φ é difícil de ser medido, entretanto, pode ser 
determinado pela equação 4.2. A direção definida por este ângulo, representa a 
direção de cisalhamento máximo e pode portanto ser estimado. Vários 
pesquisadores fizeram tentativas de estimar o valor teórico deste ângulo, e duas 
delas são apresentadas abaixo. 
 
Teoria de Ernest e Merchant [4]: 
2φ β γ+ − =ne arc g kcot ( ) (4.3) 
onde: 
 β = ângulo de atrito médio entre o cavaco e a ferramenta. 
 k = constante do material da peça. 
 γne = ângulo de saída normal efetivo. 
42 
 
Teoria de Lee e Shaffer [5]: 
φ β γ
π
+ − =ne 4
 (4.4) 
 
4.4. TIPOS DE CAVACO 
 Durante a usinagem uma nova superfície é gerada na peça, ou pela formação 
de um cavaco contínuo, quando se usina materiais dúcteis, ou pela formação de um 
fluxo de elementos de cavacos quebrados em pedaços, quando se usina materiais 
frágeis. Existem várias vantagens de produzir cavacos curtos, como se verá no 
próximo capítulo. A quebra dos cavacos pode ocorrer naturalmente durante a sua 
formação, como no caso de usinagem de bronze e ferro fundido, ou sua quebra 
pode ser promovida ao se usar quebra-cavacos. Neste caso, provavelmente, apenas 
a forma do cavaco irá se alterar. Quanto ao tipo existem pelo menos três 
possibilidades: cavacos contínuos, descontínuos e segmentados. Entretanto, numa 
classificação mais detalhada, os tipos de cavacos são: 
 a. Cavaco contínuo 
 b. Cavaco parcialmente contínuo 
 c. Cavaco descontínuo
d. Cavaco segmentado. 
 Para os três primeiros tipos (a, b e c), a classificação depende muito da 
ductilidade (ou fragilidade) do material da peça e das condições de corte. O último 
tipo (d) são cavacos produzidos geralmente na usinagem de materiais de baixa 
condutividade térmica, na presença de “cisalhamento termoplástico catastrófico (ou 
adiabático)” [6]. 
a. Cavacos Contínuos. 
 Serão formados na usinagem de materiais dúcteis, como aços de baixa liga, 
alumínio e cobre (ver Figura 4.6 a). O metal cisalha na zona de cisalhamento 
primário com grande quantidade de deformações (da ordem de 2 a 5 mm/mm), 
permanecendo em uma forma homogênea, sem se fragmentar. Apesar da forma de 
fita desses cavacos não apresentar, normalmente, nenhuma evidência de fratura ou 
trinca, uma nova superfície está sendo gerada na peça e isto tem que envolver 
fratura. Cook et al [7] explica a formação do cavaco contínuo da seguinte maneira: 
um campo de tensão de tração se desenvolve na ponta da ferramenta, como 
resultado da curvatura imposta pela cunha cortante, produzindo a trinca necessária 
para separar o material. Depois desse campo de tensão de tração, o material está 
sujeito a elevada tensão de compressão, e a propagação da trinca será interrompida 
ao chegar nesta região, garantindo a formação de cavaco contínuo. 
 A tensão normal no plano de cisalhamento primário será, portanto, uma 
importante variável para determinar se o cavaco será contínuo ou descontínuo, e ela 
é fortemente influenciada pelo ângulo de cisalhamento, φ, e pelas condições da 
interface cavaco-ferramenta (zona de cisalhamento secundária). 
43 
 A análise do problema, entretanto, deve levar em consideração dois 
importantes fatores: primeiro que deve existir uma tensão cisalhante no plano 
primário suficientemente elevada para garantir a abertura e propagação da trinca na 
aresta de corte da ferramenta; segundo que o nível da tensão de compressão que 
atua no plano de cisalhamento primário pode (ou não) interromper a propagação 
dessa trinca. A complexidade da análise se deve ao fato de que tanto o primeiro 
como o segundo fatores são dependentes das condições da interface cavaco-
ferramenta, isto é, quem promove a tensão cisalhante no plano primário, necessária 
para a abertura da trinca, é a restrição que o cavaco tem ao se movimentar na 
superfície de saída da ferramenta, e quanto maior esta restrição, maior será essa 
tensão. É também esta mesma restrição que vai promover a tensão de compressão 
no mesmo plano primário, que poderá congelar a propagação da trinca, e quanto 
maior a restrição, maior será esta tensão. 
 Algumas variáveis podem atuar no sentido de favorecer a propagação da 
trinca, por diminuir a restrição ao movimento do cavaco no plano secundário e, por 
conseguinte, a tensão normal que tende a congelá-la e ao mesmo tempo reduzir a 
tensão cisalhante responsável pela abertura da trinca. Isto pode ser conseguindo, 
por exemplo, pela adição de elementos de livre-corte, como o chumbo, telúrio, 
selênio, enxofre (com manganês) etc., ao material da peça. Estas adições, além de 
reduzir as tensões normais de compressão no plano primário pelas suas ações 
lubrificantes, reduz a tensão cisalhante necessária para a abertura de trinca e 
fragiliza o material, facilitando ainda mais a propagação da mesma. A geometria da 
ferramenta, principalmente o ângulo de saída, a velocidade de corte, o avanço, a 
profundidade de corte, inclusões no material (quantidade, forma, tamanho e dureza) 
e a rigidez da ferramenta são também variáveis importantes no processo de 
formação do cavaco. 
 Os cavacos contínuos são indesejáveis pois eles podem causar muitos 
problemas, e se eles não quebram naturalmente, um quebra-cavaco deve ser usado 
para promover a sua fragmentação. O cavaco será então fragmentado, mas não da 
mesma maneira daqueles do tipo “c” abaixo. 
 Uma variação do tipo de cavaco contínuo, é o cavaco contínuo na presença 
da aresta-postiça-de-corte (APC) [8] (ver Figura 4.6b). Esse fenômeno será discutido 
com detalhes no capítulo 6, e é um fator importante que afeta o acabamento 
superficial e desgaste da ferramenta. 
b. Cavacos parcialmente contínuos 
 É um tipo intermediário entre os cavacos contínuos e descontínuos, onde a 
trinca se propaga só até uma parte do plano de cisalhamento primário. É muitas 
vezes [2] denominado de cavaco de cisalhamento. Sugere-se [7] que dois fatores 
são importantes: (i) a energia elástica acumulada na ferramenta pode não ser 
suficiente para continuar a propagação da trinca. O cavaco perderá contato com a 
ferramenta, interrompendo assim, o crescimento (propagação) da trinca; (ii) a 
presença de grande tensão de compressão no plano de cisalhamento primário, um 
pouco além da ponta da ferramenta, que supressa a propagação da trinca. 
 
44 
c. Cavacos descontínuos. 
 Os cavacos descontínuos são mais comuns quando usinando materiais 
frágeis, como o bronze e os ferros fundidos cinzentos, que não são capazes de 
suportarem grandes quantidades de deformações sem fratura. Entretanto, baixas 
velocidades, ângulo de saída pequeno e grandes avanços podem também gerar 
cavacos descontínuos em certos materiais semi-dúcteis. Com o aumento da 
velocidade de corte o cavaco tende a se tornar mais contínuo, primeiro porque a 
geração de calor é maior e o material por conseguinte mais dúctil, segundo porque é 
mais difícil a penetração de “contaminantes” na interface cavaco-ferramenta ou 
plano de cisalhamento secundário (pois o tempo disponível diminui) para reduzir a 
tensão normal ao plano de cisalhamento primário que permitiria a propagação da 
trinca. 
A Figura 4.6c mostra o cavaco descontínuo. A trinca, neste caso, se propaga 
por toda a extensão do plano de cisalhamento primário, promovendo a fragmentação 
do cavaco. A zona de cisalhamento secundária (interface cavaco-ferramenta) 
também tem influência no processo. Inicialmente, a componente de força tangencial 
à superfície de saída é menor do que a força necessária para promover o 
escorregamento do cavaco. Haverá então, o desenvolvimento de uma zona de 
material estática, e separação do cavaco ocorrerá com o aumento da relação força 
tangencial/força normal. 
 
Figura 4.6. Tipos de cavacos: (a) cavaco contínuo; (b) cavaco contínuo com APC; 
( c) cavaco descontínuo [8]. 
 Estudando a formação de cavacos descontínuos, Palmer e Riad [9] filmaram 
o corte ortogonal de aços carbono, ligas de cobre, alumínio e titânio, a velocidades 
de corte muito baixas. Simultaneamente, as forças de corte e avanço foram 
monitoradas. Os autores variaram avanço, profundidade de corte e ângulo de saída 
da ferramenta. Além de observarem uma relação direta do comportamento das 
componentes de força de usinagem com a formação do cavaco, eles construíram 
curvas que identificam o tipo do cavaco com os parâmetros variados como ilustra a 
Figura 4.7 (usinagem do latão). 
45 
 
Figura 4.7. Tipo de cavaco em função da profundidade de corte e do ângulo de 
saída. x = cavacos contínuos; Δ = cavacos parcialmente contínuos; o = 
cavacos descontínuos [9]. 
d. Cavacos segmentados. 
 Os cavacos segmentados são caracterizados por grandes deformações 
continuadas em estreitas bandas entre segmentos com muito pouca, ou quase 
nenhuma deformação no interior destes segmentos. É um processo totalmente 
diferente daquele verificado na formação do cavaco contínuo. Cook [10] e Shaw et 
alli [11] explicaram qualitativamente as características de segmentação dos cavacos. 
Em seus modelos, a taxa de diminuição na resistência do material, devido ao 
aumento local da temperatura (devido às deformações plásticas) iguala ou excede a 
taxa de aumento da resistência devido ao encruamento, no plano de cisalhamento 
primário. Isto é peculiar a certos materiais com pobres propriedades térmicas, como 
o titânio e suas ligas. O cisalhamento
para formar o cavaco começa a ocorrer em um 
plano de cisalhamento primário particular, quando as tensões impostas pelo 
movimento da ferramenta contra a peça excedem o limite do escoamento do 
material. A energia associada com esta deformação é convertida em calor 
imediatamente, e devido as pobres propriedades térmicas do material, altas 
temperaturas são desenvolvidas, localmente. Isto vai provocar o amolecimento 
localizado do material e, portanto as deformações continuam na mesma faixa (plano) 
de material, ao invés de se mudarem para novo plano de material adjacente, à 
medida que o material se movimenta, como ocorre na formação dos cavacos 
contínuos [11, 12]. Com o prosseguimento da deformação, existe uma rotação no 
plano de cisalhamento, que começa a se afastar da ponta da ferramenta e se 
movimenta por sobre a superfície de saída. Esta rotação vai prosseguindo até que o 
aumento de força devido a esta rotação excede a força necessária para deformar 
plasticamente material mais frio, em outro plano mais favorável. Este processo já foi 
referido como “cisalhamento termoplástico catastrófico” [6] ou “cisalhamento 
adiabático” [13] e resulta num processo cíclico de produção de cavacos na forma de 
uma serra dentada (ver Figura 4.8). 
46 
 
Figura 4.8. Cavaco segmentado [14]. 
 É verificado experimentalmente que muitos materiais podem sofrer 
cisalhamento termoplástico catastrófico, dependendo da temperatura desenvolvida 
durante a usinagem (velocidade de corte) e de suas propriedades térmicas. Recht 
[6] apresentou o critério para um material sofrer cisalhamento termoplástico 
catastrófico (efeito do amolecimento devido ao aumento de temperatura superar o 
efeito de encruamento) e a velocidade de corte acima do qual ele ocorre foi 
denominada de “velocidade de corte crítica”. Para o Inconel 718 esta velocidade é 
de 61 m/min e para o aço AISI 4340 a velocidade crítica encontrada foi de 275 
m/min [15,16]. 
 
4.5. FORMAS DE CAVACOS 
 Quanto à forma, os cavacos são classificados como: 
 - cavaco em fita. 
 - cavaco helicoidal. 
 - cavaco espiral. 
 - cavaco em lascas ou pedaços. 
 Entretanto, a norma ISO [17] faz uma classificação mais detalhada da forma 
dos cavacos, de acordo com a Figura 4.9. 
fragmentado
 
Figura 4.9. Formas de cavacos produzidos na usinagem dos metais [17]. 
47 
 O material da peça é o principal fator que vai influenciar na classificação 
quanto à forma dos cavacos. Logicamente o tipo do cavaco também vai influenciar. 
Cavacos contínuos, parcialmente contínuos e segmentados podem cair em qualquer 
“forma” da Figura 4.9, dependendo das condições de corte e do uso ou não de 
quebra-cavacos. O tipo de cavacos descontínuos só podem ser classificados quanto 
a forma, como lascas e pedaços. 
 Quanto as condições de corte, em geral, um aumento da velocidade de corte, 
uma redução no avanço ou um aumento no ângulo de saída, tende a mover a forma 
do cavaco para a esquerda da Figura 4.9, isto é, produzir cavacos em fitas (ou 
contínuos, quanto ao tipo). O avanço é o parâmetro que mais influencia e a 
profundidade de corte o que menos influencia na forma dos cavacos. A Figura 4.10 
mostra como as formas dos cavacos são afetadas pelo avanço e pela profundidade 
de corte [18]. 
 
Figura 4.10. Efeito do avanço e da profundidade de corte na forma dos cavacos 
[18]. 
 Na realidade a forma dos cavacos longos é que causam os maiores 
problemas relativos à segurança e produtividade e, portanto, estas formas de 
cavacos exigem cuidados especiais (controle). 
Apesar das condições de corte poderem ser escolhidas para evitar, ou pelo 
menos reduzir a tendência de formação de cavacos longos em fita (contínuos, 
parcialmente contínuos ou segmentados), até o momento, o método mais efetivo e 
popular para produzir cavacos curtos, é o uso de dispositivos que promovem a 
quebra mecânica deles. Estes dispositivos são popularmente conhecidos como 
“quebra-cavacos”. Esta teoria será abordada a seguir, no capítulo 5. 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
48 
1. TRENT, E.M. “Metal Cutting”, 2nd Edition, Butterworths, Londres, 1984, 245 
pags. 
2. FERRARESI, D. “Fundamentos da Usinagem dos Metais”, Editora Edgard 
Blücher Ltda., São Paulo, 1970, 751 pgs. 
3. WHIRGHT, P.K.; BAGHI, A. and CHOW, J.G. “Influence of Friction on the Shear 
Plane Angle in Machining”, Proc. of the 10th North American Manufacturing 
Conf., Mc Master University, Hamilton, Ontario, Canadá, 24-25 May, 1982, pp. 
255-262. 
4. ERNEST, H. and MERCHANT, M.E. “Chip Formation, Friction and High Quality 
Surfaces”, Proc. Symp. Surface Treatment of Metals, Cleveland, USA, 21-25 oct, 
1940, pp. 299-378. 
5. LEE, E.H. and SHAFFER, B.W. “The Theory of Plasticity Applied to a Problem of 
Machining”, Journal of Applied Mechanics, vol. 18(4), pp. 405-413. 
6. RECHT, R.F. “Catastrophic Thermoplastic Shear”, Trans ASME, Journal Applied 
Mechanics, June 1964, pp. 189-193. 
7. COOK, N.H.; FINNIE, I. and SHAW, M.C. “Discontinuous Chip Formation”, Trans 
of ASME, Feb. 1954, pp. 153-162. 
8. BOOTHROYD, G. “Fundamental of Metals Machining and Machine Tools”, 
International Student Edition, Mc Graw-Hill, 5th Printing, 1981, ISBN 0-07-
085057-7. 
9. PALMER, W.B. and RIAD, M.S.M. “Modes of Cutting with Discontinous Chip”, 
Proc. 8th Conf. IMTDR, 1967, pp. 259-279. 
10. COOK, N.H. “Chip Formation in Machining Titanium”, Proc. Symp. on Mach 
Grinding Titanium, Watertown Arsenal, Watertown 72, Massachussets, 31st 
March 1953, pp. 1-7. 
11. SHAW, M.C.; DIRK, S.O.; SMITH, P.A.; COOK, N.H.; LOEWEN, E.G. and 
YANG, C.T. “Machining Titanium”, MIT Report, Massachussets Institute of 
Technology, 1954. 
12. SHAW, M.C. “The Assessment of Machinability”, ISI Special Report, London, 
1967, pp. 1-9. 
13. LE MAIRE, J.C. and BACKOFEN, W.A. “Adiabatic Instability in Orthogonal 
Cutting of Steel”, Metal Trans, vol. 3, 1972, pp. 477-481. 
14. KOMANDURI, R. and VON TURKOVICH, B.F. “New Observations on the 
Mechanisms of Chip Formation when Machining Titanium Alloys”, Wear, vol. 69, 
1981, pp. 179-188. 
15. KOMANDURI, R. and SHROEDER, T.A. “On Shear Instability in Machining a 
Nickel-Iron Base Superalloy”, Trans ASME, J. Eng. Industry, vol. 108, May 1986, 
pp. 93-100. 
16. KOMANDURI, R.; SHROEDER, T.A.; HARZA, J.; VON TURKOVICH, B.F. and 
FLOM, D.G. “On the Catastrophic Shear Instability in High Speed Machining of 
an AISI 4340 Steel”, Trans ASME, J.Eng. Industry, vol. 104, May 1982, pp. 121-
131. 
17. ISO “Tool Life Testing with Single-Point Turning Tools”, ISO 3685, 1977. 
18. SMITH, G.T. “Advanced Machining - The Handbook of Cutting Technology”, IFS 
Publications, 1989, ISBN 1-85423-022-6. 
 
49 
C A P Í T U L O 5 
CONTROLE DE CAVACO 
 Na fabricação de peças por usinagem, as principais preocupações estão 
voltadas para a qualidade das peças produzidas, isto é, acabamento superficial e 
tolerâncias obtidas, e na produtividade com baixo custo. A produtividade sempre 
está relacionada com a taxa de desgaste das ferramentas de corte que é função do 
processo, das condições de corte, do uso ou não de fluídos de corte, entre outros 
fatores. Isto levou os principais pesquisadores da área de usinagem, a concentrarem 
seus trabalhos em assuntos relacionados com o mecanismo de formação dos 
cavacos, forças e temperaturas de usinagem, mecanismos de desgaste das 
ferramentas de corte, integridade superficial, e muito pouca pesquisa se dedica ao 
estudo do controle do cavaco. Por esse motivo, são raros os artigos encontrados na 
literatura, que discutem o assunto de maneira abrangente. Entretanto, no corte 
contínuo (principalmente no torneamento) de materiais dúcteis a altas velocidades, o 
controle do cavaco pode se tornar imperativo e o fator mais importante numa linha 
de produção. 
 Como se viu no capítulo anterior, a baixas velocidades de corte os cavacos,
geralmente, apresentam boa curvatura natural, e portanto fogem da forma de 
cavacos longos, e não apresentam maiores problemas. Com a introdução da nova 
geração de ferramentas de corte, com maiores resistências ao desgaste, permitiu-se 
um aumento nas velocidades de corte de tal maneira, que os cavacos longos 
produzidos exigiram um controle rigoroso de sua formação. Isto se torna mais crítico 
ainda, com a crescente utilização de máquinas CNC, onde a ausência da 
interferência do homem não permite a produção de tais formas de cavacos. 
 A produção de cavacos longos pode causar os seguintes problemas 
principais. 
I. Eles têm baixas densidades efetivas, isto é, ocupam muito espaço, o que causam 
problemas econômicos no manuseio e no processo de descarte, ou 
reaproveitamento. 
II. Eles podem se enrolar em torno da peça, da ferramenta ou de componentes da 
máquina e estes cavacos, a temperaturas elevadas e com arestas laterais 
afiadas, representam um verdadeiro risco à integridade física do operador. 
III. Quando eles se enrolam na peça, apesar de afetar pouco o acabamento 
superficial, produzem uma superfície não atrativa, e podem causar danos à 
ferramenta. 
IV.Eles podem afetar forças de usinagem, temperatura de corte e vida das 
ferramentas. 
V. Podem impedir o acesso regular do fluido de corte (efeito guarda-chuva). 
 O estado do cavaco pode ser expresso pelo “fator de empacotamento”, R, 
que é definido como sendo o volume total ocupado pelo cavaco, dividido pelo 
volume de um sólido equivalente ao seu peso. 
peso seu ao eequivalent sólido um de volume
cavaco do volume
=R
50 
Cavacos contínuos e longos apresentam fator de empacotamento da ordem de 50 
ou superiores, enquanto cavacos em lascas ou pedaços podem ter esse valor 
reduzido à 3 [1]. 
 A necessidade de se desvencilhar de cavacos longos e prejudiciais forçou o 
aparecimento de medidas estratégicas para promover a quebra destes, 
mecanicamente. Sem dúvidas, o método mais popular é a utilização de quebra-
cavacos postiços ou integrais (dando-se uma forma especial à superfície de saída 
da ferramenta). Ambos os casos promovem uma curvatura maior nos cavacos para 
quebrá-lo por flexão, quando estes encontrarem um obstáculo. Os obstáculos 
podem ser a própria peça, a ferramenta ou o porta-ferramenta. 
 Outros métodos menos usuais também já foram utilizados com sucesso. Um 
deles utiliza a desaceleração intermitente de avanço [2]. Isto pode ser conseguido 
por um programa particular de computador em um sistema CNC. A desaceleração 
intermitente do avanço promove a quebra periódica do cavaco pela redução da 
espessura do cavaco até valores muito pequenos (próximo a zero), conforme mostra 
a Figura 5.1. 
 Este efeito, além de se mostrar eficiente no controle do cavaco, melhora 
marginalmente a rugosidade superficial [2]. 
 
Figura 5.1. Efeito da desaceleração do avanço na espessura do cavaco [2]. 
 Um outro método é o hidráulico [3]. Neste método o fluído de corte é injetado 
à alta pressão na superfície de saída da ferramenta, contra a saída do cavaco. A 
força do jato promove a fragmentação do cavaco conforme a seqüência mostrada na 
Figura 5.2. 
 
Figura 5.2. Diagrama esquemático da fragmentação do cavaco promovido pelo 
jato de fluído de corte à alta pressão [3]. 
51 
 A aplicação deste método na usinagem de ligas de titânio e de níquel mostrou 
muita eficiência no controle do cavaco. O fator de empacotamento passou de 47 
para 4,7 quando a usinagem sem quebra-cavacos foi substituída pela utilização do 
método [3]. 
 Na usinagem natural, isto é, sem quebra-cavacos, a capacidade de quebra 
dos cavacos depende principalmente de três fatores importantes: a fragilidade do 
material da peça, a curvatura natural do cavaco e a espessura do cavaco h’. 
 Quanto menor a espessura do cavaco, mais flexíveis eles são, portanto, mais 
difíceis de se quebrarem. Os cavacos, que já sofreram deformações intensas nos 
planos de cisalhamentos primário e secundário durante a sua formação, necessitam 
de uma determinada deformação crítica εf, para se fraturarem, após deixarem a 
superfície de saída da ferramenta. A deformação que o cavaco vai sofrer neste 
estágio é diretamente proporcional a h’/rc, onde h’ é a espessura do cavaco e rc é o 
raio de curvatura do cavaco [4]. Se a deformação do cavaco não for suficientemente 
grande para causar a fratura, é necessário tomar medidas, ou para aumentar h’ ou 
diminuir rc, e assim promover deformação suficiente para obter a fratura periódica do 
cavaco. Como h' depende principalmente do avanço (ou da espessura de corte, h), e 
este afeta o acabamento superficial e a produtividade, procura-se então tentar 
reduzir rc. 
 O método mais usual para aumentar a curvatura do cavaco (diminuir rc), como 
já foi citado, é a utilização de quebra-cavacos postiços ou integrais (superfícies de 
saídas das ferramentas com formatos especiais). 
 Na utilização desse método rc pode ser estimado, de acordo com as 
dimensões dos quebra-cavacos, assim: 
 
(I). Quebra-cavaco Postiço (Figura 5.3). 
( ) ( )[ ]
2
σ
σ cot.cot.trc −−= flln (5.1) 
onde: 
ln - distância do quebra-cavaco da aresta de corte. 
lf - comprimento de contato cavaco-ferramenta 
t - altura do quebra-cavaco 
σ - ângulo da cunha do quebra-cavaco. 
52 
 
Figura 5.3. Quebra-cavaco postiço [1]. 
(II). Quebra-cavaco Integral, tipo I - Anteparo (Figura 5.4). 
 
Figura 5.4. Quebra-cavaco integral, tipo I - Anteparo [1]. 
( )
r
lf t
hc
=
−
+
ln
'
2
2
 (5.2) 
 
(III). Quebra-cavaco Integral, tipo II – Cratera (Figura 5.5). 
 
Figura 5.5. Quebra-cavaco integral, tipo II - cratera [1]. 
53 
r qc n= (5.3) 
onde: 
 
qn = raio da cratera do quebra-cavaco. 
Obs. 1. Neste caso, o quebra-cavaco só será efetivo, se a espessura en for menor 
que o comprimento do contato cavaco-ferramenta, lf. 
Obs. 2. Se qn for muito pequeno, o cavaco pode não seguir o contorno da cratera até 
que se desenvolva um desgaste significante. 
Para os quebra-cavacos do tipo anteparo, seja ele postiço (Figura 5.3) ou 
integral (Figura 5.4), trabalhando sobre condições efetivas de quebra de cavacos, 
eles não terão muito efeito nas forças de usinagem, quando comparados com 
ferramentas planas, isto é, sem quebra-cavacos, nas mesmas condições de corte 
[5]. No caso de quebra-cavaco do tipo cratera, uma aresta postiça estável pode se 
formar ao longo da espessura en (Figura 5.5), aumentando consideravelmente o 
ângulo efetivo de saída, diminuindo as forças de usinagem [1]. 
Foi verificado também [1], que a taxa de desgaste de flanco não muda 
significativamente, com a aplicação de quebra-cavacos. Quanto ao desgaste de 
cratera, Boothroyd [1] mostrou que os quebra-cavacos do tipo anteparo (Figuras 5.3 
e 5.4) reduzem a área de desgaste e os quebra-cavacos do tipo cratera (Figura 5.5) 
tendem a aumentá-la. 
 O que é importante verificar na teoria dos quebra-cavacos é se os mesmos 
irão garantir uma redução de rc, para que o cavaco, ao se chocar contra qualquer 
obstáculo (peça, ferramenta ou porta-ferramenta), tenha atingido o valor de 
deformação crítica na fratura, εf, que promova sua quebra. Alem disto, as ranhuras 
dos quebra-cavacos servem para conformar mais os cavacos, tornando-os menos 
dúcteis e, portanto, promovendo a redução desta deformação crítica necessária para 
a fratura. 
As equações 5.1, 5.2 e 5.3 podem ser utilizadas para projetar quebra-cavacos 
eficientes. Entretanto, o projetista tem que considerar, além dos fatores já citados 
(fragilidade do material da peça, raio natural de curvatura, rc e espessura do cavaco, 
h’), outros, tais como: geometria da ferramenta (principalmente os ângulos de saída, 
inclinação e posição), velocidade de corte, profundidade de corte e rigidez da 
máquina ferramenta. Quanto menor o ângulo de

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