Resumo Usinagem Ferramentas de Corte I Cap 3 a Cap 06

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FERRAMENTAS DE CORTE I – USINAGEM 
RESUMO – 3º ESTÁGIO 
 
CAPÍTULO III 
MATERIAS USADOS PARA FERRAMENTA DE CORTE 
 
EXIGÊNCIAS 
 
 ↑ Dureza a frio (qualidade mais importante na usinagem de materiais de pequena 
resistência, a baixa velocidade) e a quente (usinagem com altas velocidades de 
corte ou materiais de difícil usinabilidade); 
 ↑ Tenacidade (casos em que ocorra choques devidos a cortes interrompidos o 
pontos duros no material; alta pressão unitária nas ferramentas devido os 
avanços e profundidades de corte grandes; vibrações; grandes esforços de 
flexão) – Deve resistir a esforços de corte e impactos; 
 ↑ Resistência a abrasão; 
 Resistência a compressão; 
 Estabilidade Química; 
 ↓ Custo. 
 
MATERIAIS 
 
a) Aço Ferramenta 
 
 Entre 0,8 a 1,5% de C; 
 Usadas em pequenas oficinas, para lazer e uso doméstico; 
 Usadas uma ÚNICA vez ou para POUCAS PEÇAS; 
 Ferramenta de forma, para usinagem de latão e ligas de alumínio; 
 ↑ Qualidade da ferramenta + Cr, V, W; 
 ↓ Preço; 
 Facilidade de Usinagem → Gumes muito vivos; 
 Tratamento térmico simples; 
 Boa tenacidade; 
 Quando bem temperadas → ↑ dureza e resistência ao desgaste; 
 Perde a dureza a temperatura baixas (250ºC); 
 Usinagem de aços doces → v < 25 m/min; 
 Impróprios para aços de alta resistência. 
 
b) Aços Rápidos Comuns (com molibdênio) 
 
 Mantém a dureza até cerca de 520 a 600ºC 
 ↑ Resistência a Abrasão → ↑ Velocidade de corte 
 ↑ Preço 
 Tratamento Térmico COMPLEXO, a tempera ocorre em cerca de 1300ºC. 
 
c) Aços Rápidos com Cobalto (Aços super-rápidos) 
 
 ↑ Temperatura Crítica de Trabalho 
 ↑ Dureza a quente e Resistência ao desgaste 
 ↓ Tenacidade 
 
d) Aços Rápidos com Revestimento de TiN (caráter não metálico) 
 
 Aparência DOURADA a ferramenta 
 ↑ Dureza (2000 a 2500 HV) → ↓ Desgaste da face e do flanco da ferramenta 
 ↓ Atrito 
 Material não adere a ferramenta → NÃO formação do gume postiço 
 ↓ Força de Corte e ↑ Acabamento Superficial 
 ↓ Baixo coeficiente de transmissão de calor → Proteção contra altas Temp. 
 O sucesso da ferramenta depende da aderência do substrato a mesma. 
 O alto número lascamento do revestimento tem sido o empecilho. 
 
e) Aço Rápido Sinterizado 
 
 ↓ Menor deformação durante a têmpera e o revenido; 
 ↓ Trincas e Tensões internas; 
 ↑ Tenacidade; 
 ↑ Vida da ferramenta 
 Melhores condições de aderência de revestimento TiN. 
 
f) Ligas Fundidas 
 
 Composição típica: 17% W, 33% Cr, 44% Co e 3% Fe; 
 ↑ Dureza a quente (700 a 800 ºC) 
 
g) Metais Duros 
 
 Composição Típica: 81% W, 6% C e 13% Co; 
 ↑ Altíssima Resistência à Compressão; 
 ↑ Dureza (2000 HB ≈ 76 a 78 HRC) mantida até cerca de 1000ºC; 
 NÃO tem afinidade com o AÇO; 
 Usinagem de Ferro fundido e materiais não ferrosos; 
 Problemas de difusão do carbono e de dissolução. 
 
Outra APLICAÇÃO: Como produto da metalurgia do pó, conhecido também como 
carboneto de tungstênio Sinterizado, podendo ser utilizado em rolos de laminação, 
núcleos de fieras de trefilação, bicos de jatos, etc. Também utilizado na fabricação de 
filamentos de lâmpadas incandescentes devido ao elevado ponto de fusão do tungstênio 
(3387ºC). 
 
h) Metais Duros de Carbonetos Combinados 
 
 WC (Carboneto de Tungstênio) - ↑ Resistência à abrasão; 
 TiC (Carboneto de Titânio) – ↓ tendência a difusão do carbono, Frágeis; 
utilizados na usinagem de aços com altas velocidades de corte; 
 TaC (Carboneto de Tântalo) - ↓ Tamanho de grãos → ↑ Tenacidade e 
Resistência dos Cantos; 
 NbC (Carboneto Nióbio) – Efeito semelhante ao TaC. 
 
 
Classificação dos Metais Duros convencionais (ISSO 513-1975) 
 
 P (Cor Azul) – Usinagem de aço, aço fundido e de ferro fundido maleável, 
nodular ou ligado, de cavaco comprido. Tem o WC, e TiC (até 35%) e TaC (até 
7%). 
 M (Cor Amarela) – Usinagem de aço, aço fundido, aço ao Mn, ferro fundido 
ligado, maleável e nodular, aços inoxidáveis austenítico, aços de corte livre. 
 K (Cor Vermelha) – Usinagem de ferro fundido comum e coquilhado, 
maleáveis de cavaco curto, aços temperados, não ferrosos, não metálicos e 
madeira. Compõe-se basicamente de metais duros com WC e de Co. 
 
Graus de Metais Duros 
 
 Mais Duros – Usinagem de acabamento (↑ v e cortes leves); exigem ângulo de 
saída negativos; 
 Tenazes e menos duros – Cortes pesados de desbaste, com ↓ v ou em condições 
desfavoráveis de usinagem. 
 
i) Cerâmicas 
 
 ↓ Tempo efetivo de corte; 
 ↑ Velocidades de Corte (muito maior que de metais duros- 4 a 5x) e podem 
atingir 400m/min em aço e 600 m/min em ferro fundido; 
 A Qualidade da ferramenta depende da sua baixa porosidade associada a 
pequenos tamanhos de grão; 
 ↑ Dureza a quente, se mantém até cerca de 1600 ºC; 
 ↑ Estabilidade Química (Até cerca de 2050ºC); 
 Isolante elétrico; 
 Altíssima Resistência a compressão; 
 ↓ Coeficiente de atrito; 
 Nenhuma afinidade química com o AÇO → não forma gume postiço; 
 Excelente para Acabamento Superficial 
 Menor desgaste da ferramenta; 
 Grande fragilidade; 
 Condutibilidade térmica muito baixa → sensível a variações bruscas de Temp. 
 Não é recomendado o uso de fluídos refrigerantes; 
 Quase todos os materiais podem ser usinados com cerâmica. Exceto: Alumínio 
(reage com Al2O3), ligas de titânio, magnésio, berílio e zircônio (inflamáveis na 
temperatura de trabalho da cerâmica) 
 Cerâmicas mistas: CERMETS e SIALON. 
 
j) Diamante 
 
 Material mais duro; 
 Carbonos ou Diamantes Negros: São amorfos (por aquecimento, perdem a 
dureza); ferramentas para retificar rebolos, pontas de brocas para minas, assim 
como para trabalhar fibras, borrachas e plásticos; 
 Ballos: Não utilizado na usinagem; 
 Bort: Diamantes monocristalinos, cujo a principal característica é anisotropia, ou 
seja, suas propriedades mecânicas variam com a direção, tendo 4 direções 
preferenciais por clivagem; Ferramentas de diamante monocristalino são para 
usinagem de metais leves, bronze, cobre, ligas de estanho, borracha dura e mole, 
vidro, plástico e pedras; Devido a afinidade com ferro e carbono, não é possível 
usinar ferro fundido e aço; A velocidade de corte praticamente não tem limite 
superior, e o inferior é de 100m/min. 
 Diamante Policristalino: Usinagem de metais leves, latão, cobre, bronze, 
estanho, diversos plástivos, asbeto, fibras reforçadas de vidro carbono, carvão, 
grafite, metal duro pré-sinterizado. 
 
k) CBN (Nitreto de boro cúbico cristalino) 
 
 Só não mais duro que o diamante; É um material sintético; 
 Mais estável que o diamante; 
 As ferramentas de CBN são empregadas na usinagem de aços duros, mesmo em 
condições difíceis, aço rápido, ligas resistentes a altas temperaturas a base de 
níquel e cobalto, revestimentos duros, com altas percentagens de carbonetos de 
W ou Cr-Ni; 
 Velocidades de corte de 50 a 200 m/min; 
 Avanços de 0,1 a 0,3 µm e profundidade ap <= 2,5mm; 
 Alta resistência ao impacto; 
 Servem também para cortes severos, interrompidos, e na remoção de cascas 
tenazes, abrasivas e irregulares de peças; 
 Destinada a desbaste e acabamento, gerando uma rugosidade inferior a 1 µm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO IV 
CLASSIFICAÇÃO DAS FERRAMENTAS 
 
a) Inteiriça (quando toda a ferramenta é de material apropriada ao corte) ou 
Calçada (quando se usa apenas uma pequena peça de material de corte, pastilha, 
fixada sobre uma haste de aço carbono de alta resistência (ex. ABNT 1070). 
b) Reta ou Curva (conforme a haste for totalmente reta ou dobrada na ponta). 
c) Direita ou Esquerda (conformea ferramenta, vista com a parte ativa voltada na 
direção do observador, tiver o ume à direita ou à esquerda). 
d) De acordo com o tipo de operação: 
 
Desbaste – utilizada para um corte profundo, que tira a maior quantidade de material 
possível num passe e lava a peça o mais próximo de sua medida final. 
Acabamento – utilizada para dar um fino passe na peça, de modo a se ter um bom 
acabamento da superfície usinada e medidas precisas. 
Sangrar – utilizada para executar rebaixos e ranhuras, avançando em sentido 
transversal ao eixo da peça. 
Facear – destinada a usinar faces transversais ao eixo da peça. 
Roscar – com perfil e ângulo apropriado para abertura de roscas no torno. 
Bedame – destinada a realizar cortes transversais completos, separando, por exemplo, a 
peça de uma barra. 
Forma – ferramenta de sangrar, porém com um perfil mais complexo, semelhante ao da 
peça a obter. 
Forma, de perfil constante – cujo ângulo de incidência medido no plano de trabalho 
são sempre iguais, isto é, αf = cte e αp=0. 
OBSERVAÇÃO: Em ferramentas de forma, procura-se reafiar a ferramenta pela 
retificação da face, o que causa alteração no perfil da ferramenta, para evitar o problema 
executa-se ferramentas de forma de αperfil constante, cujos ângulos de incidência são 
sempre iguais (αf=constante e αp=0). Como desvantagens essas ferramentas podem 
apresentar atrito excessivo caso apresentem grandes comprimentos de gumes normais 
ao eixo da peça, já que os flancos possuem ângulos de incidência nulos, de forma que o 
perfil da ferramenta seja mantido após o reafiamento. A principal vantagem e manter o 
perfil após a reafiação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO V 
FUNDAMENTOS DA TEORIA DO CORTE DE METAIS 
 
FORMA DOS CAVACOS 
 
 Cavacos de Metais dúcteis 
 
1) Em Fitas Retas – De manipulação perigosa, pois além de quentes, apresentam 
um serrilhado afiadíssimo num bordo; 
2) Em Fitas Retorcidas – Formam um emaranhado e se enrolam na peça e na 
ferramenta, obstruindo o espaço de trabalho; 
3) Em Fitas Helicoidais – Com aspectos de molas; 
4) Em Fitas Espiraladas; 
5) Em Vírgula – Pedaços curtos que se desprendem da peça e podem voar em altas 
velocidades pela oficina, constituindo perigo para o operador. 
 
 Cavacos de Metais Frágeis (Ferro Fundido e Latão) 
 
Apresentam-se sob a forma de lascas de pequenas dimensões. 
 
TIPOS DE CAVACOS 
 
 Cavaco Contínuo – o material diante da ferramenta é recalcado até que 
escorrega ao longo do plano de cisalhamento e passa, sem romper, a formar 
parte do cavaco que desliza suave e uniformemente sobre a superfície de saída. 
Obtido na usinagem de materiais dúcteis com altas velocidades de corte, ou 
baixas velocidades de corte com emprego de fluído de corte eficiente. 
A formação desse cavaco está associada a um baixo coeficiente de atrito entre o 
cavaco e a ferramenta. 
É o mais desejável, do ponto de vista, do acabamento, da durabilidade da 
ferramenta e da energia consumida. 
É favorecida pelos seguintes fatores: ângulo de saída grande; avanço pequeno 
(pequena espessura do cavaco), grande velocidade de corte, ferramenta afiada, 
emprego de fluído de corte eficiente e pequeno balanço da ferramenta, a 
máquina rígida. 
 
 Cavaco Cisalhado – O material ao escorregar ao longo do plano de 
cisalhamento, fissura no ponto mais solicitado. Essa fissura progride, então, até a 
ruptura parcial ou total do cavaco; O acabamento fica inferior com 
ondulosidades, e há fortes tendências de vibrações. 
 Cavaco Arrancado – Materiais Frágeis, tende a forma de pequenos fragmentos 
independentes e distintos, gerados por ruptura pela ação de tensões principais de 
tração-compressão. Se rompe em forma conchoidal. 
 
OBSERVAÇÃO: Cavaco Otimizado – Não deve oferecer perigo ao operador, de fácil 
remoção, evitando transferência de calor para a peça ou para a máquina. No caso dos 
materiais dúcteis são preferíveis os cavacos helicoidais curtos e em espirais. 
 
FORMAÇÃO DO GUME POSTIÇO 
 
 Na usinagem de materiais dúcteis, verifica-se a existência de material aderente 
ao longo do gume ativo da ferramenta, formando o gume postiço (constitui uma massa 
estacionária de metal, soldada na face, devido ao forte atrito entre o cavaco e 
ferramenta). 
 Inconvenientes: 
Não representa um ume ativo e sim um amontoado arredondado, o que prejudica 
a capacidade de corte da ferramenta; 
Provoca um péssimo acabamento superficial, devido a incrustação de partículas 
duras na superfície usinada. 
 Como evitar: 
Velocidades de corte mais elevadas e trocar a ferramenta de aço rápido por uma 
de metal duro. 
Diminuir a espessura do cavaco em operações com baixa velocidade, como 
abertura de roscas, brochamento e usinagem com ferramentas de forma. 
Empregar metais duros com carboneto de titânio em sua composição; 
Reduzir o atrito na face da ferramenta pelo polimento da ferramenta e o uso de 
fluido lubrificante. 
 
FATOR DE RECALQUE DA ESPESSURA DO CAVACO 
 
 Λh é a relação entre a espessura do cavaco (hch) sobre a espessura nominal de 
usinagem (hd). É um valor bastante importante, pois, apesar de não dizer nada sobre a 
vida da ferramenta pode orientar sobre outros fatores de usinagem, como: pressão 
específica do cavaco sobre a ferramenta, volume de cavacos a ser produzidos por 
unidade de potência, temperatura. 
 Uma forma mais precisa de determinar esse fator é considerando a massa do 
cavaco medido em uma balança analítica: 
 
Λh = m / f*ap*ρ* l’ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO VI 
USINABILIDADE DOS MATERIAIS 
 
Usinabilidade – Propriedade do material de se deixar trabalhar com ferramentas de 
corte. 
 
VARIÁVEIS DA USINABILIDADE 
 
 Variáveis dependentes da máquina 
 
1. Rigidez estática da máquina, porta-ferramenta e dispositivo de sujeição da peça 
2. Rigidez dinâmica: amortecimento e frequências próprias de vibração na faixa de 
trabalho 
3. Potência e forca de corte disponíveis na ponta da ferramenta 
4. Gama de velocidades de corte e avanço 
 
 Variáveis dependentes da ferramenta 
 
1. Geometria da ferramenta (ângulo, raio de quina, dimensões, forma do gume, 
etc.) 
2. Material da ferramenta (composição química, dureza a quente, tenacidade de 
tratamento térmico) 
3. Qualidade do gume (grau de afiação, desgastes, trincas, rugosidade da face e 
flancos) 
 
 Variáveis dependentes da peça 
 
1. Formas, dimensões e rigidez da peça 
2. Propriedades físicos químicas e mecânicas do material da peça 
3. Temperatura da peça 
 
 Variáveis dependentes do fluido de corte: 
 
1. Propriedades lubrificantes 
2. Propriedades refrigerantes 
3. Temperatura do fluido 
4. Forma e intensidade de aplicação 
 
 Variáveis dependentes do processo: 
 
1. Velocidade de corte 
2. Dimensões de usinagem (profundidade e avanço) 
3. Modo de atuação da ferramenta sobre a peça (condições de entrada e saída, corte 
contínuo ou interrompido, comprimento de contato entre gume e a peça) 
 
CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DO GRAU DE USINABILIDADE DO 
MATERIAL 
 
 Vida da ferramenta entre duas reafiações sucessivas, expressa de diversas 
formas; 
 Grandeza das forças que atuam sobre a ferramenta e da potência consumida; 
 Qualidade do acabamento superficial obtido pela usinagem; 
 Facilidade de formação do cavaco; 
Apenas os 3 primeiros podem ser expressos por valores numéricos, desta forma estes 3 
são os mais utilizados na avaliação do grau de usinabilidade. Além destes, pode-se 
incluir também o acabamento e destacando que esses critérios influenciam no custode 
produção. 
 
FALHAS E DESGASTE DA FERRAMENTA DE CORTE 
 
 Lascamento do Gume - Quebra de pedaços do gume, pela pouca resistência da 
ferramenta, sobresolicitações mecânicas ou térmicas, produzindo superfícies 
ásperas e irregulares. 
 Desgaste do Flanco (superfície de incidência) – forma uma marca de desgaste 
irregular e oriunda normalmente de microlascamentos do gume. 
 Desgaste na Face (superfície de saída), sob forma de cratera – Oriunda do 
atrito da ferramenta com o cavaco, caracterizada pela profundidade KT e pela 
distância do meio ao gume KM. 
 
CAUSAS DE DESGASTE DA FERRAMENTA 
 
 Deformação plástica: quando a dureza a quente do material da ferramenta não e 
mais capaz de suportar as pressões de usinagem. 
 Abrasão: e o arrancamento de finas partículas de material, devido ao 
escorregamento sob alta pressão e temperaturas entre a peça e a ferramenta. 
 Aderência: entre o material da peça e as asperezas da superfície da ferramenta, 
devido as pressões e temperaturas e a atividade química da camada recém 
arrancada 
 Difusão: entre o material da peça e da ferramenta, ocorrendo mudanças na 
estrutura. 
 Oxidação: do material superficial da ferramenta, devido ao aquecimento a altas 
temperaturas, formando carepas. 
 Correntes elétricas iônicas: devido ao atrito entre peça e ferramenta. 
 
CRITÉRIOS PARA DETERMINAÇÃO DO FIM DA VIDA DA FERRAMENTA 
 
 Falha Completa da Ferramenta – Inabilita o corte por superaquecimento 
(queima), lascamento ou quebra. 
 Falha Preliminar da Ferramenta – Aparecimento na superfície usinada ou 
transitória da peça, um estreita faixa altamente polida, indicando forte atrito de 
escorregamento com o flanco da ferramenta. Geralmente em aços rápidos. 
 Largura da Marca de Desgaste no Flanco – Emprego mais utilizado para 
metal duro (0,8 a 2 mm) e cerâmica (0,5 mm) que perdem a eficiência de corte. 
 Vibrações 
 Profundidade Kt – Em metal duro, a formação de crateras na face. 
 Deficiência de Acabamento Superficial – Mudança súbita e pronunciada do 
grau de acabamento superficial. 
 Formação de Rebarbas 
 Forma de Cavacos – Brusca variação da forma dos cavacos. 
 Alteração de Dimensão da Peça – O desgaste provoca um deslocamento do 
gume, o que por consequência altera as dimensões da peça usinada. 
 Força de corte, Torque ou Potência 
 Aumento da Força de Avanço 
 Aumento da Temperatura do Gume. 
 
VIDA DE UMA FERRAMENTA DE CORTE ENTRE DUAS AFIAÇÕES 
SUCESSIVAS 
 
 Tempo de Máquina – Tempo durante o qual a ferramenta fica na máquina em 
operação. 
 Tempo Efetivo de Corte – Tempo durante o qual a ferramenta pode ser 
utilizada. 
 Volume do Metal Removido. 
 Número de Peças Usinadas. 
 Velocidade de Corte Equivalente. 
 Velocidade de Corte Relativa.