Usinagem Processo de Fabricação

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Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri 
Instituto de Ciência e Tecnologia 
Curso de Engenharia Mecânica 
Prof. Ricardo Augusto Gonçalves 
Disciplina: Introdução aos Processos 
de Manufatura – EME103 
 
 
O que é FABRICAÇÃO? 
 
 
O que é USINAGEM? 
 
Resposta n. 1: 
 
“UM PROCESSO DE FABRICAÇÃO” 
 
“Fabricar é transformar matérias primas 
em produtos acabados, por vários 
processos, seguindo planos bem 
organizados”. 
2 
• A ideia de fabricar teve início à milhares de 
anos quando o homem pré-histórico percebeu 
que, para sobreviver precisava de algo mais 
que pernas e braços para se defender e caçar. 
3 
Ferramentas pré-históricas feitas de pedras 
Sua inteligência logo o ensinou que se ele tivesse uma pedra 
nas mãos, seu golpe seria mais forte, e se a pedra tivesse um 
cabo esse golpe seria mais forte ainda. Se essa pedra fosse 
afiada poderia cortar a caça e ajudar a raspar a pele dos 
animais. 
4 
 Foi a partir da necessidade de se fabricar um machado 
que o homem desenvolveu as operações de desbastar, cortar 
e furar. 
 
5 
 Durante centenas de anos a pedra foi a matéria 
prima, mas por volta de 4000 A.C. ele começou a 
trabalhar com metais, começando com o cobre, 
depois com o bronze e finalmente com o ferro para a 
fabricação de armas e ferramentas. 
 
6 
Evolução Histórica dos Processos de 
Usinagem 
Plaina Neolitica de 6000 A.C. (Spur, 1997) 
Furadeira a arco egípcia – 1500 A. C 
7 
• 1.000 A.C. - Surgem os 
primeiros tornos. 
• Idade do Bronze – Metais 
predominantes Cu, Zn, Sn. 
• 700 A.C. - Processamento do 
ferro. 
• SÉC. XIV - Desenvolvimento das 
primeiras armas de fogo na 
Europa. 
• SÉC. XVI - Torneamento 
ornamental - Jaccques Benson. 
Torno a arco – 1565 (Spur, 1997) 
8 
• SÉC. XVII – Melhoria nos processos de fabricação de ferro e 
aço. 
• SÉC. XVIII - Primeiras obras conhecidas sobre torneamento – 
Jacques Plumier - L’ART DE TORNEURS. 
Furadeira de Willkinson – Acionada à roda d'agua 9 
 SÉC. XIX – Revolução industrial 
• Desenvolvimento da máquina à vapor – James Watts. 
• Primeiras Máquinas-Ferramentas projetadas segundo 
princípios modernos. 
• Fabricação em série. 
• Aço ferramenta é o principal material de ferramentas de 
usinagem. 
Torno de Maudslay – 1848 
10 
 SÉC. XX – Século da tecnologia 
• 1900 – Taylor apresenta o Aço Rápido. 
• 1930 – Vanner Bush inventa o primeiro computador analógico 
• 1935 – É desenvolvido o Metal Duro. 
• 1946 – É desenvolvido o primeiro computador eletrônico digital – o 
ENIAC 
• 1950 – Primeira máquina-ferramenta numericamente controlada, 
utilizando um computador eletrônico EDSAC no MIT-EUA 
• 1968 - Borroughs produz os primeiros computadores utilizando 
circuitos integrados. 
• 70’ - BRIAN – Primeiras Pesquisas sobre usinagem de ultra precisão. 
• 70’ – Primeiras ferramentas Cermets – Japão. 
• 80’ – Primeiras pesquisas sobre usinagem de alta-velocidade. 
• 90’ – Ferramentas cerâmicas. 
• 90’ – Ferramentas CBN, Diamante. 
11 
• Tendências para o SÉC XXI 
HSM – Usinagem em altas velocidades 
Usinagem de ultra precisão 
Microusinagem 
Máxima Flexibilidade de movimentos 
12 
 
Resposta n. 2: 
 
“Processo de fabricação com remoção de cavaco”. 
 
O que é USINAGEM? 
 
13 
Figura 1. Classificação dos Processos de Fabricação 
(Fonte: Ferraresi, 1977; adaptado por Machado et. al, 2011) 14 
 
 
 
“Porção de material da peça, retirada pela ferramenta, 
caracterizando-se por apresentar forma geométrica 
irregular”. 
O que é USINAGEM? 
 Resposta n. 3 (Ferraresi) 
 
“Operação que ao conferir à peça a forma, ou as 
dimensões ou o acabamento, ou ainda uma combinação 
qualquer desses três itens, produzem cavaco”. 
 
O que é cavaco? 
15 
A Usinagem é um processo 
complexo ou simples? 
16 
 
 “ A usinagem é um processo complexo e simples, ao mesmo 
tempo, onde se produzem peças removendo-se excesso de 
material, na forma de cavaco”. 
 
COMPLEXO devido às dificuldades de se determinar as 
imprevisíveis condições ideais de corte. 
SIMPLES porque uma vez determinadas as condições ideais 
de corte, o cavaco se forma corretamente, proporcionando 
um espetáculo muito interessante, sem exigir qualquer tipo 
de ação especial do operador. 
 
17 
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. 
 
18 
SHAW: 
 
 “É praticamente impossível PREVER a 
performance no corte dos metais. Entretanto, 
isto não quer dizer que estudos detalhados dos 
processos de usinagem não tem valor. Cada 
ponto fundamental que é detalhadamente 
estudado e propriamente interpretado, 
contribui para o ENTENDIMENTO do processo, 
e entendimento é o passo mais próximo da 
capacidade de prever”. 
 
19 
Importância da usinagem na indústria 
metal mecânica 
• A maior parte de todos os produtos 
industrializados em alguma de suas 
etapas de produção, direta ou 
indiretamente sofre algum processo de 
usinagem. 
 
20 
• Segundo Kalpakjian (1995), em países 
industrializados, a atividade manufatureira 
responde por 20% a 30% do Produto Interno Bruto 
(PIB) e serve de indicativo confiável do padrão de 
vida da população do país. 
 
• 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 (TRENT, 1985) 
21 
➔ 80% dos furos 
➔ ~100% dos processos de melhoria da qualidade 
superficial 
➔ ~70% das engrenagem para transmissão de potência 
➔ ~90% dos componentes da indústria aeroespacial 
➔ ~100% dos pinos médicos e odontológicos 
➔ ~70% das lentes de contatos 
 
Produzidos por usinagem: 
22 
23 
Classificação dos Processos de 
Usinagem 
24 
1. Classificação quanto ao processo de 
remoção de material 
Usinagem 
Convencional Não Convencional 
•Empregam energia mecânica na 
remoção do material, principalmente 
por cisalhamento, no contato físico 
da ferramenta com a peça. 
•Ex: torneamento, furação e 
retificação. 
•Utilizam de outros tipos de energia de 
usinagem (ex: térmica, elétrica) , não 
geram marcas padrão na superfície da 
peça e a taxa de remoção de material 
é muito menor que a dos processos 
convencionais. 
•Ex: laser (radiação), eletroerosão 
(elétrons) e plasma (gases quentes). 
25 
Figura 1. Classificação dos Processos de Fabricação 
(Fonte: Ferraresi, 1977; adaptado por Machado et. al, 2011) 26 
Usinagem Convencional 
Ferramentas 
com geometria 
definida 
Ferramentas com 
geometria não -
definida (Usinagem 
por abrasão) 
2. Classificação quanto à geometria da 
ferramenta de corte 
•Arestas cortantes com formato e 
tamanhos conhecidos. 
•Ex: Torneamento, furação e 
fresamento 
Partículas abrasivas com formatos 
aleatórios e compostas por arestas 
minúsculas de corte. 
Ex: Retificação, brunimento e 
lapidação. 27 
3. Classificação quanto à finalidade da 
operação 
Operações de desbaste Operações de acabamento 
•Garantir elevada taxa de remoção 
de material. 
•Limitado pela potência da 
máquina-ferramenta 
•Garantir qualidade final da peça 
usinada com acabamento 
especificado.•Remoção do sobremetal deixado 
pela operação de desbaste 
Usinagem 
28 
Principais Processos de Usinagem 
Convencional 
29 
Torneamento 
• A peça gira em torno de seu eixo enquanto a ferramenta de corte 
realiza os movimentos de avanço longitudinal e/ou transversal. 
• Utilizado na geração de superfícies de revolução. 
• As ferramentas de corte utilizadas possuem apenas uma aresta de 
corte. Podem ser inteiriças (aço rápido) ou com insertos 
intercambiáveis. 
 
 
30 
Exemplos de ferramentas de corte para torneamento 31 
Principais operações executadas no 
torno 
1 – Torneamento cilíndrico ou 
longitudinal 
2 - Torneamento de perfis 3 - Faceamento 
Torneamento externo 
32 
1 – Torneamento interno cilíndrico 2- Torneamento interno de perfis 
Torneamento interno 
33 
1 - Corte 2 - Canais 
4 – Canal Frontal 
3 – Canais Circlip 
5 - Perfilamento 7 – Saída para Retificação 
34 
Furação 
•Nesta operação, a ferramenta (broca) gira e realiza movimento de avanço, que 
pode ser manual ou automático. 
•Normalmente, a qualidade de trabalho produzida pela operação de furação é 
inferior a IT11. Caso seja exigida uma qualidade superior, o alargamento deve 
ser executado. 
Furadeira de bancada 
Centro de usinagem CNC 35 
• Exemplos de ferramentas (brocas) utilizadas no processo de 
furação. 
36 
1 – Furação em geral 
2 – Furação escalonada e 
chanfros 
Principais operações de furação. 
37 
3 – Furação Profunda 4 – Furação com ajuste radial 
5 - Furação em mergulho 6 - Trepanação 
38 
8- Furação em pacotes 
7 – Furação não rotativa 
39 
9 - Furação de centro 
40 
Alargamento 
Alargamento cilíndrico Alargamento cônico 
Processo de usinagem em geral utilizado para produzir furos com 
alta precisão geométrica, dimensional e qualidade superficial. 
Ferramentas de corte (alargadores) utilizadas no processo de alargamento. 41 
Fresamento 
• A operação de Fresamento é reconhecida pela 
versatilidade na produção de geometrias diversas. 
• Elevadas taxas de remoção de material, a ferramenta 
(fresa) possui múltiplas arestas de corte. 
• Utilizado na geração de superfícies que não são de 
revolução. 
• Neste processo a ferramenta gira enquanto a peça, 
presa à mesa, é responsável pelos movimentos de 
avanço longitudinal e transversal. 
• Em situações especiais, a peça pode ficar estática 
enquanto a ferramenta realiza todos os movimentos. 
42 
Fresadora Universal 
Fresadora Convencional 
Centro de usinagem CNC 
43 
• Ferramentas de corte (fresas) utilizadas no processo de fresamento 
44 
Principais operações de Fresamento 
1 - Fresamento Frontal ou 
faceamento 
Fresamento de perfis 
45 
1 - Fresamento de 
cantos a 90° 
2 – Fresamento periférico 
46 
Fresamento a 90° de paredes 
47 
1 - Fresamento tangencial ou de 
canais 
2 – Fresamento de topo 
de canais 
48 
Fresamento de engrenagens. 
49 
Mandrilamento 
•Processo de usinagem realizado em um equipamento específico 
(mandriladora), similar a uma fresadora de grande porte. 
•Utilizada principalmente no acabamento interno de furos cilíndricos e com 
perfis especiais. 
•A ferramenta é dotada dos movimentos de corte e avanço, enquanto a peça 
permanece estática. 
•É particularmente interessante para a usinagem de peças de grandes 
dimensões. 
50 
Mandriladora de mancais Mandriladora horizontal 
51 
Ferramentas de corte utilizadas no processo de mandrilamento. 
52 
Rosqueamento 
•Processo de usinagem destinado à geração de roscas 
externas e internas. 
•É um dos processos mais complexos de usinagem. 
•A operação pode ser realizada com o uso de 
dispositivos manuais ou por meio de máquinas-
ferramentas (tornos, fresadoras, rosqueadeiras, etc.) 
53 
Torno Rosqueadeira automática 
Centro de Usinagem CNC Rosqueamento manual 54 
Torneamento de rosca interno Torneamento de rosca externo 
Rosqueamento com macho de 
corte 
Rosqueamento com cossinetes 
55 
Brochamento 
• Processo de Usinagem comumente 
empregado quando se deseja produzir 
furos com formas diferentes da 
cilíndrica. 
• A ferramenta (brocha) é tracionada e a 
passagem de dentes sucessivos 
provocando a mudança de forma de um 
furo inicial, para o perfil desejado. 
• Elevada qualidade dimensional e 
geométrica pode ser conseguida em 
componentes produzidos em massa. 
• Formas externas também podem ser 
produzidas por meio dessa operação. 
56 
Brochadeira Horizontal Brochadeira Vertical 
57 
Ferramentas de corte (brochas) utilizadas no processo de brochamento. 
58 
Operações de Brochamento 
59 
Aplainamento 
• Nesta operação a ferramenta de corte realiza 
movimentos alternativos montada sobre um torpedo. 
• Na plaina limadora é a ferramenta que faz o curso de 
corte e a peça tem apenas pequenos avanços 
transversais. 
• Sua principal função é remover irregularidades da 
superfície plana. 
• Quanto às operações, a plaina limadora pode realizar 
estrias, rasgos, rebaixos, chanfros, faceamento de topo 
em peças de grande comprimento. 
60 
Plaina Limadora 
61 
Operações de aplainamento 
62 
Retificação 
• Processo de usinagem por abrasão destinado à obtenção de 
superfícies com o auxílio de ferramenta abrasiva de revolução, 
conhecida como rebolo. 
 
• Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se 
desloca segundo uma trajetória determinada, podendo a 
peça girar ou não. 
 
• Assegurar a produção de componentes com tolerâncias 
dimensionais e geométricas superiores àquelas obtidas em 
operações que utilizam ferramentas de corte com geometria 
definida. 
63 
Principais Processos de Retificação 
• Retificação Cilíndrica Externa Longitudinal 
O avanço é paralelo ao eixo da peça e ocorre através do movimento da mesa da 
retificadora ou através do movimento do rebolo 
64 
Retificação de eixo virabrequim 
• Retificação Cilíndrica Externa de Mergulho 
Com avanço de penetração, o rebolo executa o movimento de avanço numa 
direção perpendicular à superfície retificada. 
65 
• Retificação sem Centros 
A peça é apoiada (não fixada) na cunha de apoio, de aço de alta dureza ou 
outra liga. 
O rebolo de corte gira a alta rotação e exerce pressão sobre a peça, 
retificando-a. Esta gira sobre seu próprio eixo devido ao atrito gerado pelo 
rebolo de arraste. 
66 
67 
Máquina Convencional Máquina CNC 
• Retificação Cilíndrica Interna 
A peça fica presa ao cabeçote da máquina-ferramenta com movimento de 
rotação. 
O avanço é realizado pelo cabeçote ou pelo rebolo – movimento é axial de ida 
e volta. 
68 
• Retificação Tangencial Plana 
O eixo do rebolo é paralelo à superfície retificada. A mesa executa um 
movimento de avanço alternativo e um movimento de avanço transversal, 
enquanto o rebolo executa o movimento em profundidade. 
69 
• Retificação Tangencial Frontal 
O eixo do rebolo é perpendicular à superfície retificada. 
70 
• Retificação de Perfis 
A superfície usinada é uma superfície qualquer, gerada pelo perfil do rebolo. 
71 
Referências Bibliográficas 
1. MACHADO, A. R., COELHO, R. T., ABRÃO, A. M., DA SILVA, M. B., Teoria da 
Usinagem dos Materiais, 2ª Ed., Ed. Blucher, 2011. 
2. FERRARESI, D., Fundamentos da Usinagem dos Materiais, 1ª Ed., Ed. 
Blucher, 1970. 
3. DINIZ, A. E., MARCONDES, F. C., COPPINI, N. L., Tecnologia da Usinagem 
dos Materiais, 7ª Ed., Ed. Artliber, 2011. 
4. STOETERAU, R. L., Apostila - Processos de Usinagem, 2004. 
5. DE SOUZA, A. J., Apostila – Processos de Fabricação por Usinagem – 
Parte I, Departamento de Engenharia Mecânica, UniversidadeFederal do 
Rio Grande do Sul, 2011. 
6. KALPAKJIAN, S. Manufacturing engineering and technology, 3ª ed, New 
York, Addison-Wesley Publishing Co., 1995. 
7. SHAW, M.C. Metal cutting principles, Londres: Oxford University Press, 
1984. 
8. TRENT, E. M. Metal Cutting, 2ª Ed., Londres: Butterworths & Co., 1985. 
 
 
 
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Observação 
Este material refere-se às notas de aula do curso EME 
103 Introdução aos Processos de Manufatura da 
Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade 
Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. Não 
substitui o livro texto, as referências recomendadas e 
nem as aulas expositivas. Este material não pode ser 
reproduzido sem autorização prévia dos autores. 
Quando autorizado, seu uso é exclusivo para atividades 
de ensino e pesquisa em instituições sem fins 
lucrativos. 
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