Aula de Usinagem

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ENP 701 – ENGENHARIA DE 
PROCESSOS MECÂNICOS 
Universidade Federal de Ouro Preto 
Departamento de Engenharia de Produção 
 
USINAGEM 
USINAGEM 
Usinagem é um processo onde a peça é obtida através 
da retirada de cavacos (aparas de metal) de uma peça 
bruta, através de ferramentas adequadas. 
 
A usinagem confere à peça uma precisão dimensional e 
um acabamento superficial que não podem ser obtidos 
por nenhum outro processo de fabricação. 
 
É por este motivo que a maioria das peças, mesmo 
quando obtidas através de outros processos, recebe seu 
formato final através de usinagem. 
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Prof. Fernando Penteado. 
A USINAGEM NO 
CONTEXTO DOS 
PROCESSOS DE 
FABRICAÇÃO 
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Uma pequena história da Usinagem 
A Pré-História compreende o período que vai desde o 
surgimento do homem até o aparecimento da escrita, sendo 
subdividida em: 
-Idade da Pedra Lascada (Paleolítico- machado de pedra 
lascada) 
-Idade da Pedra Polida (Neolítico- foice de osso). 
-Idade dos Metais (pontas de armas). 
 Observe que a usinagem evoluiu juntamente com o homem, 
sendo usada como parâmetro de subdivisão de um período. 
 
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A Usinagem na Pré-História 
• Surge o Princípio da Fabricação. No Período Paleolítico, 
as facas, pontas de lanças e machados eram fabricados 
com lascas de grandes pedras. 
 
• No Período Neolítico, os artefatos eram obtidos com o 
desgaste e polimento da pedra (Princípio da 
Retificação). 
A Usinagem na Pré-História 
• Surge o Conhecimento de Novos Materiais. 
 
O Homem passa a usar metais na fabricação de 
ferramentas e armas no fim da pré-história. 
 
• Os primeiros metais a serem conhecidos foram o cobre e o 
ouro, e , em escala menor, o estanho. O ferro foi o último 
metal que o homem passou a utilizar na fabricação de seus 
instrumentos. 
A Evolução da Usinagem 
• A Evolução da Ferramenta 
 
Com a pancada de uma cunha manual surgiu o cinzel, 
movimentando esta ferramenta para frente e para trás, 
aplicando-se pressão surgiu a serra 
Dispositivo da era Neolítica usado no corte de pedras 
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Um grande avanço nesse período foi a transformação do 
movimento de translação em movimento de rotação (com 
sentido de rotação invertido a cada ciclo). Este princípio foi 
aplicado em um dispositivo denominado Furação de Corda 
Puxada 
A Evolução da Usinagem 
• As primeiras formas usadas para motorizar máquinas foi a 
roda d’água. 
 
• No século XVIII surgem as máquinas movidas a vapor 
(energia esta transmitida através da oficina por meio de 
eixos, correias e roldanas). 
 
• Finalmente, no fim do século XIX, o vapor seria substituído 
pela energia elétrica. Foi após esta inovação que 
apareceram as máquinas modernas de usinagem, 
responsáveis em grande parte pelo crescimento da indústria 
de produtos de consumo. 
A Evolução da Usinagem 
• Na obtenção de peças pela retirada de cavacos verificamos 
que cada material tem um comportamento diferente. 
 
• Enquanto uns podem ser trabalhados facilmente, outros 
apresentam problemas tais como: Empastamento, desgaste 
rápido da ferramenta, mau acabamento, necessidade de 
grande potência para o corte, etc. Isto varia de acordo com 
a usinabilidade do material 
 
• Podemos definir usinabilidade como sendo o grau de 
dificuldade que determinado material apresenta 
para ser usinado. 
Usinabilidade dos Materiais 
• A usinabilidade não depende apenas das características do 
material, mas também, de outros parâmetros da usinagem, 
tais como: refrigeração, rigidez do sistema máquina-
ferramenta, das características da ferramenta, tipo de 
operação, etc 
 
• Assim, dependendo das condições de usinagem um mesmo 
material poderá ter variações em sua usinabilidade. 
Usinabilidade dos Materiais 
• A usinabilidade normalmente é determinada por 
comparação e para determinada característica, tal como a 
vida da ferramenta. 
 
• Neste caso pode-se determinar um índice de usinabilidade 
através da comparação com o desempenho previamente 
conhecido de um material padrão. 
Critérios para a Determinação da Usinabilidade 
dos Materiais 
Os principais critérios, que são passíveis de serem expressos 
em valores numéricos, são: 
 
• Vida da ferramenta 
 
• Força de corte 
 
• Potência consumida 
Determinação da Usinabilidade dos Materiais 
• Esses parâmetros servem, também, para definir o custo do 
trabalho de usinagem. 
 
• Assim, a vida da ferramenta entre duas afiações sucessivas 
tem grande influência no custo de operação. 
 
• A força e a potência limitam as dimensões máximas de 
corte e, portanto, o volume de material removido por hora-
máquina. 
 
• Além disso, a exigência de um acabamento de alta 
qualidade poderá influir, também, no custo de usinagem. 
Determinação da Usinabilidade dos Materiais 
Baseadas principalmente nestes critérios é que são 
estabelecidas as tabelas e os gráficos que indicam o 
comportamento de cada material na usinagem. Embora seja 
impossível determinar-se com precisão um índice de 
usinabilidade para cada material, estas tabelas são de grande 
valor para estabelecer parâmetros iniciais de partida que, de 
acordo com as condições específicas de cada trabalho, 
poderão ser trazidos para valores mais adequados, através de 
ensaios e experimentações. 
Determinação da Usinabilidade dos Materiais 
Características da Usinagem 
 As peças metálicas fabricadas pelo processos metalúrgicos 
convencionais – como fundição, forjamento, etc – geralmente 
apresentam superfícies mais ou menos grosseiras e que, 
portanto, exigem um determinado acabamento. 
 
 Através do processo de usinagem é possível produzir peças 
com mais detalhes, como saliências ou reentrâncias, furos 
rosqueados, furos passantes, etc. 
 
 Muitas vezes, podem representar melhores condições de 
custo e produtividade (fabricação seriada de peças) 
 
 Através da usinagem, é possível obter superfícies com melhor 
aspecto superficial e dimensional. 
 
• Dureza e resistência mecânica: Valores baixos geralmente 
favorecem a usinabilidade 
 
• Ductibilidade: Valores baixos geralmente favorecem a 
usinabilidade 
 
• Condutividade térmica: Valores elevados geralmente 
favorecem a usinabilidade 
 
• Taxa de encruamento: Valores baixos geralmente favorecem 
a usinabilidade 
Propriedade dos Materiais que podem influenciar 
na Usinabilidade 
Movimentos na Usinagem 
Movimento de corte: 
 
É o movimento entre a ferramenta e a peça que provoca 
remoção de cavaco durante uma única rotação ou um curso da 
ferramenta. 
Geralmente este movimento ocorre através da rotação da 
peça (torneamento) ou da ferramenta (fresamento). 
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Movimento de avanço ( f ): 
É o movimento entre a ferramenta e a peça que, 
juntamente com o movimento de corte, possibilita uma 
remoção contínua do cavaco ao longo da peça. 
Movimentos na Usinagem 
Movimentos na Usinagem 
Movimento de ajuste ou penetração (ap): 
 
É o movimento entre a ferramenta e a peça, no qual é 
predeterminada a espessura da camada de material a ser 
removida. 
MOVIMENTO DE AJUSTE 
Movimentos na Usinagem 
Movimento efetivo de corte: 
 
É o movimento entre a ferramenta e a peça, a partir do qual 
resulta o processo de usinagem. 
Quando o movimento de avanço é continuo, o movimento 
efetivo é a resultante da composição dos movimentos de corte 
e de avanço. 
MOVIMENTO EFETIVO 
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Movimento Efetivo de Corte 
MC: Movimento de 
corte 
O corte nas operações de aplainamento, torneamento e fresamentoMovimento de correção: 
 
É o movimento entre a ferramenta e a peça, empregado 
para compensar alterações de posicionamento devidas, por 
exemplo, pelo desgaste da ferramenta. 
 
 
Movimento de aproximação: 
É o movimento da ferramenta em direção à peça, com a 
finalidade de posicioná-la para iniciar a usinagem. 
Movimentos na Usinagem 
Movimento de avanço: 
 
Possibilita a retirada do material nos cursos seguintes à 
aproximação da ferramenta do material. Dá origem à 
espessura do cavaco. 
Movimentos na Usinagem 
Movimentos de Usinagem 
Movimento de profundidade (mp): Permite a 
regulagem do corte gerando a profundidade do cavaco. 
Difere do movimento de aproximação por ser realizado 
durante o percurso do movimento de avanço. 
 
 
. 
Movimento de recuo: 
 
É o movimento da ferramenta pelo qual ela, após a 
usinagem, é afastada da peça. 
Movimentos na Usinagem 
Torneamento - Torno Mecânico 
 O torneamento é a operação por intermédio da qual um sólido 
indefinido é feito girar ao redor da máquina operatriz que 
executa o trabalho de usinagem – o torno – ao mesmo tempo 
que uma ferramenta de corte lhe retira material 
perifericamente, de modo a transformá-lo numa peça bem 
definida, tanto em relação à forma quanto às dimensões. 
Processos Mecânicos de Usinagem 
 Damos o nome de processos mecânicos de usinagem ao 
conjunto dos movimentos destinados à remoção do 
sobremetal mediante o emprego de uma determinada 
ferramenta. 
 
 Os processos mecânicos têm, portanto, a finalidade de conferir 
forma, dimensão e acabamento superficial à peça que está 
sendo executada. 
 
 Os movimentos de usinagem são executados de acordo com o 
processo de usinagem empregado. Por exemplo, para 
executar uma peça cilíndrica, o movimento de corte deve ser 
rotativo. Já, a execução de uma peça plana solicita o 
movimento de corte linear. 
Principais Operações de Torneamento 
Ferramentas de Torno 
 Apresentam geralmente um única aresta de corte. Podem ser 
conformadas a partir de uma barra sólida de material para 
ferramenta (aço-carbono de alto teor de carbono ou aços ou 
aços especiais com elementos de liga em elevados teores, 
como os aços rápidos), ou são confeccionados de um aço de 
menos custo, na forma de cabos, numa das extremidade dos 
quais são fixadas, por soldagem forte ou por fixação 
mecânica, pequenas placas – chamadas comumente 
pastilhas de corte – de um material especial, extremamente 
duro (carboneto de tungstênio sinterizado aglomerado com 
cobalto ou material cerâmico do tipo óxido de alumínio). 
Ferramentas de Torno 
Furação 
 A operação de usinagem tem por objetivo abrir, alargar ou 
acabar furos de peças. Os furos podem ser produzidos em 
dimensões que variam desde poucos milímetros até vários 
centímetros de diâmetro. 
 
 A ferramenta utilizada no processo chama-se broca, que é 
dotada de um movimento giratório contínuo e de um 
movimento retilíneo de avanço segundo o eixo de perfuração. 
Os gumes cortantes da ferramenta arrancam material, e o 
cavaco resultante, à medida que é retirado, se enrola em 
forma de espiral cilíndrica, deslizando pelos dois canais 
helicoidais de descarga. 
Principais Modalidades de Furação 
Tipos de Furadeiras 
• Furadeira de coluna (mais 
comumente utilizada) 
 
• Furadeiras portáteis 
 
• Furadeiras de bancada 
 
• Furadeiras radiais 
Brocas Especiais 
• Alargadores ou escoriadores 
 
• “Macho de tarracha – 
utilizados para abrir roscas 
 
Aplainamento 
 Consiste em executar superfícies planas, em posição 
horizontal, vertical ou inclinada, com o emprego de uma 
ferramenta dotada de um único gume cortante que arranca o 
cavaco, com movimento linear. 
 
 Conforme o movimento principal da operação de usinagem, 
seja da peça ou da ferramenta, as máquinas correspondentes 
são distinguidas em dois tipos principais: plainas limadoras, 
em que a ferramenta é dotada do movimento principal e 
plainas de mesa, em que a peça é dotada desse movimento, 
de ida e volta. 
Plaina Limadora 
 Mediante o movimento alternativo de vaivém da ferramenta 
sobre a superfície plana da peça sob usinagem, procede-se a 
retirada de material pela formação de cavaco. Podem ser 
acionadas mecânica ou hidraulicamente. 
Plaina de mesa 
 Executam os mesmos serviços 
que as plainas limadoras. 
Entretanto, a peça possui o 
movimento principal, alternativo 
d e ida e volta. A ferramenta é 
dotada apenas do movimento 
de avanço. São de dimensões 
muito maiores que as plainas 
limadoras, permitindo a 
usinagem por aplainamento de 
peças de grandes dimensões. 
Fresamento 
 Consiste numa operação de usinagem em que o metal é 
removido por uma ferramenta giratória – chamada de “fresa” 
– de múltiplos gumes cortantes. Cada gume remove uma 
pequena quantidade de metal em cada revolução do eixo 
onde a ferramenta é fixada. 
 
 A operação propicia a usinagem de superfícies apresentando 
qualquer orientação, porque tanto a peça quanto a 
ferramenta podem ser movimentadas em mais de uma 
direção, ao mesmo tempo. 
 
 A máquina que realiza essa operação chama-se fresadora, 
que podem sem horizontais, verticais ou universais. 
Fresa 
 Fresa é uma ferramenta constituída por um sólido de 
revolução cuja superfície se caracteriza por apresentar um 
determinado número de arestas de corte; iguais entre si, 
equidistantes e dispostas simetricamente em relação ao eixo 
de rotação. O movimento de avanço é em sentido contrário 
ao de rotação da ferramenta. 
Brochamento 
 É o processo realizado com auxílio da brocha. A brocha é 
uma ferramenta multicortante, de vários formatos. 
 
 É constituída de dentes com dimensões progressivamente 
maiores ao longo de toda a sua extensão. A progressão 
dos dentes é muito importante, pois permite realizar uma 
operação completa de usinagem desde o desbaste 
grosseiro até o acabamento. Essa progressão dá origem 
ao movimento de avanço. 
Serramento 
 
 É o processo utilizado para separar uma peça em duas 
partes (seccionamento). Com o auxílio da serra 
(ferramenta multicortante), são realizados os movimentos 
de corte e de avanço. Dependendo do tipo de 
seccionamento ou recorte exigido, esses movimentos 
poderão ocorrer ou não simultaneamente, enquanto a 
peça se desloca ou se mantém parada. 
 
 No serramento alternativo, o corte ocorre no movimento 
de ida; no retorno, a serra é levantada para minimizar o 
atrito e preservar a afiação dos dentes. Ao reiniciar o 
corte, a serra desce além da posição anterior, dando 
origem ao movimento de avanço. 
 
 As máquinas empregadas são máquinas de serrar e as 
ferramentas correspondentes são as serras. 
 
 
 
 
 
ROSCAMENTO 
 O roscamento é empregado para confecção de 
elementos de fixação (parafusos, porcas), transporte de 
materiais (roscas transportadoras), transmissão de 
movimentos (fusos). O roscamento tem origem nos 
filetes, que são sulcos helicoidais sobre superfícies 
cilíndricas, cônicas ou planas. 
 No roscamento, são utilizadas ferramentas com perfis de 
diferentes formatos: triangular, trapezoidal, quadrado e 
outros. 
 As roscas podem ser confeccionadas manualmente 
(cossinetes, machos, etc) ou por meio de máquinas 
(roscadeiras, tornos, fresadoras, etc). 
LIMAGEM 
 É o processo usado para o desbaste ou acabamento de 
superfícies planas, côncavas e convexas. Em sua 
execução, empregamos a lima manual ou mecânica, 
que é uma ferramenta multicortante que apresenta 
dentes, filetes ou ranhuras, também conhecidos porpicado. 
LIMAGEM 
RASQUEAMENTO 
 Consiste na aplicação manual de uma ferramenta 
monocortante denominada rasquete sobre a peça a 
ser usinada. 
 Este processo é utilizado para gerar uma superfície 
plana, que apresenta determinado número de pontos de 
contato. 
 Em contato com outra peça, esses pontos são 
caracterizados como área de apoio e as cavidades, 
bolsões de acúmulo de óleo para lubrificação. 
RASQUEAMENTO 
 
TAMBORAMENTO 
 Para a realização deste processo, as peças são 
colocadas no interior de um tambor rotativo para serem 
rebarbadas ou polidas. Misturadas ou não a outros 
materiais especiais, como pedras e abrasivos, as peças 
são rebarbadas ou recebem o acabamento devido ao 
impacto sofrido entre si. 
 
Usinagem por Abrasão 
Corresponde uma série de operações de corte, em que a 
quantidade de material removida é diminuta. 
 
Seu objetivo é “acabar” as superfícies metálicas usinadas, ou 
seja, dar-lhes o aspecto superficial e as dimensões definitivas, 
dentro de tolerâncias especificadas, que não podem ser 
obtidas normalmente pelos processos usuais de usinagem. 
 
A usinagem por abrasão Inclui: a retificação, a afiação e outras 
operação de acabamento como espelhamento, lapidação, etc., 
todas elas indispensáveis principalmente no caso de materiais 
duros ou endurecidos por tratamentos térmicos, em condições 
tais, portanto, que se torna muito difícil sua usinagem comum. 
RETIFICAÇÃO 
 É o processo de abrasão utilizado na execução de peças 
que devem apresentar dimensões e formas rigorosas, 
rugosidade superficial muito pequena ou, ainda, peças 
com dureza elevada (acima de 40RC). 
 
 Na retificação, são empregadas ferramentas abrasivas 
rotativas denominadas rebolos. Os rebolos são 
responsáveis pela realização do movimento de corte. 
Dependendo do perfil do rebolo, as superfícies a serem 
usinadas (internas ou externas) podem ser cilíndricas, 
cônicas, planas, entre outras. 
RETIFICAÇÂO 
 
BRUNIMENTO 
 O brunimento é empregado no acabamento de furos 
cilíndricos, em geral profundos, com ferramentas 
abrasivas. No brunimento, são utilizados segmentos de 
material abrasivo. 
 Os movimentos de corte e de avanço são realizados com 
auxílio do brunidor, que é um suporte para segmentos 
de material abrasivo. 
BRUNIMENTO 
AFIAÇÃO 
 É o processo de usinagem por abrasão que utiliza 
rebolos. É empregado para gerar as superfícies da cunha 
cortante. A peça trabalhada é a própria ferramenta de 
corte. 
 
DENTEAMENTO 
 É utilizado na execução de elementos denteados, 
engrenagens, por exemplo. A ferramenta transfere o 
formato de seu dente para a peça executada (formação) 
ou, gera o perfil do dente pela conjugação dos 
movimentos de corte e de avanço (geração). 
Referências Bibliográficas 
• Cindra,M.- Introdução aos processos de fabaricação. 
 
• CIMM, Usinagem. Disponível em 
https://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/3347-
introduo#.WiVYXVWnGUk 
• SENAI. SP. DRD. Usinagem - tecnologia do corte. 3v. 
São Paulo, 1998.