2 - PROCESSOS - USINAGEM - TIPOS E CONCEITOS

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PROCESSOS DE USINAGEM
Processos que envolvem remoção de material das peças através de uma ferramenta, chamada ferramenta de corte,
produzindo cavaco.
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM
TORNEAMENTO
CILÍNDRICO EXTERNO
TORNEAMENTO
CILÍNDRICO INTERNO
SANGRAMENTO AXIAL TORNEAMENTO CÔNICO
EXTERNO
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TORNEAMENTO CÔNICO
INTERNO
TORNEAMENTO DE
FACEAMENTO
SANGRAMENTO RADIAL PERFILAMENTO RADIAL
PERFILAMENTO AXIAL TORNEAMENTOCURVELÍNEO
APLAINAMENTO DE GUIAS APLAINAMENTO DE
SUPERFÍCIES
APLAINAMENTO DE
PERFIS
APLAINAMENTO DE
RASGO DE CHAVETA
APLAINAMENTO DE
RASGOS
APLAINAMENTO DE
RANHURAS EM T
APLAINAMENTO DE
SUPERFÍCIES
CILÍNDRICAS DE
REVOLUÇÃO
APLAINAMENTO DE
SUPERFÍCIES
CILÍNDRICAS
FURAÇÃO EM CHEIO FURAÇÃO COM PRÉ-FURAÇÃO
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FURAÇÃO ESCALONADA FURAÇÃO DE CENTROS
FURAÇÃO PROFUNDA EM
CHEIO TREPANAÇÃO
ALARGAMENTO
CILÍNDRICO DE DESBASTE
ALARGAMENTO
CILÍNDRICO DE
ACABAMENTO
ALARGAMENTO CÔNICO
DE DESBASTE
ALARGAMENTO CÔNICO
DE ACABAMENTO
REBAIXAMENTO GUIADO REBAIXAMENTO REBAIXAMENTO GUIADO REBAIXAMENTO GUIADO
REBAIXAMENTO GUIADO REBAIXAMENTO
MANDRILAMENTO
CILÍNDRICO
MANDRILAMENTO RADIAL
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MANDRILAMENTO CÔNICO MANDRILAMENTOESFÉRICO
FRESAMENTO CILÍNDRICO
TANGENCIAL
FRESAMENTO CILÍNDRICO
TANGENCIAL
FRESAMENTO FRONTAL
FRESAMENTO CILÍNDRICO
TANGENCIAL
FRESAMENTO DE 2
SUPERFÍCIES
ORTOGONAIS
FRESAMENTO
TANGENCIAL DE
ENCAIXES “RABO DE
FRESAMENTO FRONTAL
DE CANALETAS COM
FRESA DE TOPO
FRESAMENTO FRONTAL
(CASO ESPECIAL)
FRESAMENTO
TANGENCIAL DE PERFIL
FRESAMENTO COMPOSTO
SERRAMENTO
ALTERNATIVO
SERRAMENTO CONTÍNUO
(SECCIONAMENTO)
SERRAMENTO CONTÍNUO
(RECORTE) SERRAMENTO CIRCULAR
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SERRAMENTO CIRCULAR SERRAMENTO CIRCULAR BROCHAMENTO INTERNO BROCHAMENTO EXTERNO
ROSCAMENTO INTERNO
COM FERRAMENTO DE
PERFIL ÚNICO
ROSCAMENTO INTERNO
COM FERRAMENTA DE
PERFIL MÚLTIPLO
ROSCAMENTO INTERNO
COM MACHO
ROSCAMENTO INTERNO
COM FRESA
ROSCAMENTO EXTERNO
COM FERRAMENTO DE
PERFIL ÚNICO
ROSCAMENTO EXTERNO
COM FERRAMENTA DE
PERFIL MÚLTIPLO
ROSCAMENTO EXTERNO
COM COSSINETE
ROSCAMENTO EXTERNO
COM JOGO DE PENTES
ROSCAMENTO EXTERNO
COM FRESA DE PERFIL
MÚLTIPLO
ROSCAMENTO EXTERNO
COM FRESA DE PERFIL
ÚNICO
LIMAGEM CONTÍNUA LIMAGEM CONTÍNUA
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RASQUETEAMENTO TAMBORAMENTO
RETIFICAÇÃO CILÍNDRICA
EXTERNA COM AVANÇO
LONGITUDINAL
RETIFICAÇÃO CILINDRICA
INTERNA COM AVANÇO
LONGITUDINAL
RETIFICAÇÃO CILINDRICA
EXTERNA COM AVANÇO
RADIAL
RETIFICAÇÃO CILINDRICA
INTERNA COM AVANÇO
CIRCULAR
RETIFICAÇÃO CÔNICA
EXTERNA COM AVANÇO
LONGITUDINAL
RETIFICAÇÃO DE PERFIL
COM AVANÇO RADIAL
RETIFICAÇÃO DE PERFIL
COM AVANÇO
LONGITUDINAL
RETIFICAÇÃO
TANGENCIAL PLANA COM
MOVIMENTO RETILÍNEO
DA PEÇA
RETIFICAÇÃO CILÍNDRICA
SEM CENTROS
RETIFICAÇÃO CILÍNDRICA
SEM CENTROS COM
AVANÇO LONGITUDINAL
CONTÍNUO DA PEÇA
RETIFICAÇÃO CILÍNDRICA
SEM CENTROS COM
AVANÇO EM “FILEIRA DE
PEÇAS”
RETIFICAÇÃO CILINDRÍCA
SEM CENTROS COM
AVANÇO RADIAL
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RETIFICAÇÃO FRONTAL
COM AVANÇO RETILÍNEO
DA PEÇA
RETIFICAÇÃO FRONTAL
COM AVANÇO CIRCULAR
DA PEÇA
BRUNIMENTO LAPIDAÇÃO
SUPER-ACABAMENTO
CILÍNDRICO
SUPER-ACABAMENTO
PLANO POLIMENTO POLIMENTO
LIXAMENTO COM FOLHAS
ABRASIVAS
LIXAMENTO COM FITA
ABRASIVA JATEAMENTO AFIAÇÃO
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CONCEITOS BÁSICOS DA USINAGEM
FORMAÇÃO DO CAVACO
Formas do cavaco / Volume ocupado
Forma: a) cavaco em fita b) cavaco helicoidal c) cavaco espiral d) cavaco em
lascas ou pedaços
Volume: a) cavaco em fita b) cavaco em espiral c) cavaco em lascas
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Modificação da forma do cavaco
Alteração do ângulo de saída do cavaco na ferramenta, alterando a
geometria do cavaco
a) = +20
b) = 0
c) = -20
Execução de quebra-cavaco na saída da ferramenta
Uso de quebra-cavaco postiço
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GEOMETRIA DA CUNHA CORTANTE DAS FERRAMENTAS DE USINAGEM
Superfícies, arestas e pontas da cunha cortante
Bit para torneamento
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Broca para furação
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Fresa para fresamento
Ponta de corte
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Ângulo de posição - Ângulo de ponta
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Ângulo de folga , Ângulo de cunha , Ângulo de saída
Somatória dos ângulos:  + +  = 90
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MATERIAIS PARA FERRAMENTAS
Fatores que devem ser considerados na escolha:
Material a ser usinado
Tipo de operação de usinagem
Condição da máquina operatriz
Forma e dimensões da ferramenta
Custo do material para a ferramenta
Emprego de refrigeração e lubrificação
Materiais de ferramenta com maior dureza apresentarão:
Maior resistência ao desgaste
Maior será a sua fragilidade devido à menor tenacidade
Classificação dos materiais para ferramenta
a) Aços Carbono: Aços carbono com ou sem teores de elementos de liga (Cr, V)
b) Aços rápidos: Aços com alto teor de carbono com elementos de liga.
W: dureza à quente
V: dureza a quente e alta resistência ao desgaste
Cr: dureza e tenacidade
Co: dureza a quente e resistência ao desgaste
S: usinabilidade
Nb: reduz tendência à descarbonetação
c) Metal duro: Carboneto de tungstênio sinterizado isolado ou com outros
carbonetos (de titânio, tântalo, nióbio), tendo como aglomerante o cobalto.
Carbonetos com 70 a 90% e Cobalto com 10 a 30%.
Classificação (conforme norma ISO - International Organization for
Standardization):
Grupo P: Classe utilizada na usinagem de metais e ligas ferrosas e que
apresentam cavacos longos e dúcteis (cavaco contínuo).
Classe M: Classe utilizada na usinagem de metais e ligas ferrosas, tanto de
cavacos longos como curtos.
Classe K: Classe utilizada na usinagem de metais e ligas ferrosas que
apresentam cavacos curtos (cavacos de ruptura) e materiais não metálicos.
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d) Cerâmica: Materiais inorgânicos, não metálicos, compostos de pequenas
partículas de Al2 O3 (óxido de alumínio) ou mistura de Al2O3 com TiC (carboneto
de titânio), que são ligados durante a sinterização a altas temperaturas ou a frio.
Velocidades de corte elevadas com temperaturas de até 1.000 C (5-10 vezes
superiores às dos metais duros convencionais).
Trabalham em temperaturas baixas, dispensando o uso do fluído de corte.
Baixa resistência à ruptura e sensibilidade a choques térmicos.
e) Diamante: Carbono na sua fase instável, transformado em grafita a
temperaturas de 650C.
Propriedades: Alta resistência ao desgaste, Baixo coeficiente de atrito,
Fragilidade, Baixa resistência a altas temperaturas.
Uma pequena camada é colada a uma base de metal duro.
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Vida útil bem maior do que a do metal duro, gerando superfícies com ótimo
acabamento.
Utilizado na usinagem de materiais não ferrosos como ligas de alumínio,
magnésio, cobre, latão, bronze, ligas de zinco.
Impraticável o seu uso na usinagem de metais ferrosos que geram alta
temperatura no fio de corte.
f) Nitreto cúbico de boro (CBN): Tipo de cerâmica obtido por sinterização à alta
pressão e temperatura.
Uma pequena camada de CBN (0,5 mm) é colada na superfície do metal duro.
Torneamento de aços temperados e ferro fundido coquilhado.
g) Metal duro revestido: Com os seguintes tipos de revestimento:
Revestimento de cerâmica (Al2 O3)
Revestimento de nitreto de titânio
Revestimento múltiplo nitreto de titânio/carboneto de titânio
Revestimento: Para uma dureza maior na superfície da ferramenta (resistência
maior ao desgaste e mantendo uma estrutura interna dúctil)
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MOVIMENTOS RELATIVOS ENTRE FERRAMENTA E PEÇA
a) Movimentos entre a peça e a aresta de corte
Movimento de corte:
Movimento de avanço:
Movimento de posicionamento: Ex.: A broca é levada à posição em que deve
ser feito o furo.
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Movimento de profundidade
Movimento de ajuste: Compensação do desgaste da ferramenta
c) Percurso da ferramenta
Percurso de corte lc, Percurso de avanço la, Percurso efetivo de corte le
d) Velocidades
Velocidadede corte V (ou Vc), Velocidade de avanço Va, Velocidade efetiva
de corte Ve
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Nota: Pode-se ter ainda as velocidades de posicionamento, de profundidade e de
ajuste.
e) Grandezas de corte:
Avanço a
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Avanço por dente ad
Profundidade ou largura de corte p
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Espessura de penetração e
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FLUÍDOS DE CORTE
Redução do atrito na região ferramenta x cavaco
Fluído de corte na interface
ferramenta x cavaco
Redução da intensidade da fonte de calor
Zona A: Diminui o coeficiente de atrito na interface ferramenta x cavaco.
Zona B: Diminui o coeficiente de atrito na interface ferramenta x peça.
Zona C: Aumenta o ângulo de cisalhamento ““, provocando um aumento
da velocidade do cavaco.
Expulsão do cavaco da região de corte
Refrigeração da ferramenta
Refrigeração da peça em usinagem
Melhoria do acabamento superficial da peça usinada
Refrigeração da máquina-ferramenta
Tipos de fluídos de corte
Sólidos: Lubrificação. Aplicados na superfície de saída da ferramenta
(Grafite, Bissulfeto de Molibdênio MoS2).
Líquidos:
Óleos de corte puros: Não são misturados com água
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Óleos solúveis: Misturados com água para aumentar a remoção do calor
gerado no processo
Proporções de mistura: (4) 5 a 100 partes de água para cada parte de óleo
Fluídos de corte químicos: Fluídos sintéticos (agentes químicos em
água). Não contém óleo mineral em sua composição.
Exemplos de Agentes Químicos: Aminas e Nitritos (corrosão); Sabões
(lubrificação e redução da tensão superficial); compostos de S, Cl, P
(lubrificação química) e Germicidas (proliferação de bactérias).
Vantagens: Alta capacidade de refrigeração, Vida útil muito grande,
Limpeza das canalizações (detergente).
Gasosos: Refrigeração e expulsão do cavaco. Não possui o efeito de
lubrificação (CO2, N2).
Aplicação dos fluídos de corte durante usinagem
Torneamento
Furação
Fresamento Retificação
Nota: No processo de retificação é recomendado aplicar um jato abundante de
fluído de corte a baixa pressão
No processo de furação profunda é recomendado utilizar o sistema de
brocas com canais para injeção direta de fluídos na região de corte
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RUGOSIDADE
Peças com propriedades de atrito, desgaste, corrosão, aparência, resistência a
fadiga, transmissão de calor, escoamento de fluidos (paredes de dutos e tubos),
superfícies de medição (blocos-padrão, micrômetros)
Nem sempre, quanto mais lisa a superfície da peça, melhor será a
performance da mesma
Acabamento superficial medido pela rugosidade superficial [m]
Simbologia e indicação em desenhos: simbolo ““. O valor da rugosidade,
expresso em microns, deve ser colocado no interior deste simbolo.
RELAÇÃO ENTRE INDICAÇÃO QUALITATIVA DE ACABAMENTO
E RUGOSIDADE SUPERFICIAL
INDICAÇÃO EM
DESENHO Ra [m]
EXIGÊNCIAS DE
QUALIDADE
SUPERFICIAL
 0,1 Fins especiais
0,16 / 0,25 / 0,40 Exigência máxima
 0,6 / 1,0 / 1,6 Alta exigência
2,5 / 4,0 / 6,0 Exigência média
 10 / 16 / 25 Pouca exigência
 40 / 63 / 100 Sem exigênciaparticular
~ 150 / 250 / 400 / 630 /1000 Superfícies brutas
Principais fatores que influenciam a rugosidade superficial em um processo
de usinagem
- Avanço e raio de curvatura da ponta da ferramenta
- Velocidade de corte
- Ângulo da ferramenta
- Processos de usinagem
- Vibrações durante a usinagem
- Fluídos de corte
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Acabamento superficial possíveis de serem atingidos conforme o processo de usinagem (referência)
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EXATIDÃO POR TIPO DE PROCESSO DE USINAGEM (referência)
PROCESSOS TOLERÂNCIA (+/-mm)
Torneamento Fino: 0,05 a 0,13Áspero: 0,13
Fresamento 0,13 a 0,25
Retificação 0,01 a 0,02
Furação 0,075
Serramento 0,8
NOTAS DE AULA – ref. Fundamentos de usinagem dos metais – Dino
Ferraresi; Introdução aos processos de fabricação de produtos metálicos –
Claudio S. Kiminami e outros.