Geometria de Ferramentas de Corte

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3. GEOMETRIA DE FERRAMENTAS DE CORTE 
 
3.1. Considerações Iniciais 
 
 A escolha da geometria de uma ferramenta de corte está intimamente ligada com a sua utilização, 
ou seja, para se obter resultados satisfatórios com uma ferramenta de corte é necessário um amplo 
conhecimento do processo de usinagem como um todo para se fazer a seleção apropriada dos elementos 
geométricos das ferramentas. 
 A escolha da geometria de uma ferramenta de corte é função principalmente dos seguintes fatores: 
- tipo de processo; 
- material da ferramenta; 
- material da peça; 
- condições de corte; 
- geometria da peça. 
 
3.2. Terminologia de Ferramentas de Corte 
 
 A nomenclatura dos vários elementos geométricos que compõem uma ferramenta de corte estão 
padronizados internacionalmente pela norma ISO – 3002/1 e no Brasil pela ABNT – P – NB 205. 
 Os estudos para normalização destas nomenclaturas foram iniciadas a partir de ferramentas de 
torneamento e depois estendidas aos demais processos. Algumas recomendações da norma brasileira 
serão introduzidas neste item para facilitar o entendimento dos itens seguintes. Assim, por exemplo, na 
figura 3.1 é apresentada uma ferramenta de torneamento ou aplainamento e se define as partes 
componentes de uma ferramenta de corte. 
 
Figura 3.1 - Partes componentes de uma ferramenta de torneamento 
 Nas figuras 3.2 e 3.3 estão colocadas as terminologias correspondentes para as ferramentas de 
fresamento e furação. 
 
 
 
 Figura 3.2 – Ferramenta de fresamento Figura 3.3 – Ferramenta de furação 
 
 Para definir e especificar os ângulos de uma ferramenta de corte, ainda em termos de 
fundamentação, foram estabelecidos sistemas de planos de referência. Um destes sistemas, chamado de 
Ferramenta na Mão, é necessário para definir a geometria da ferramenta para a sua fabricação e medição. 
Um segundo sistema, chamado de Sistema da Ferramenta em Trabalho, é necessário para especificar a 
geometria da ferramenta quando está realizando uma operação de corte. A figura 3.4 mostra uma 
ferramenta de torneamento e os planos de referência correspondentes pelo Sistema da Ferramenta na 
Mão. 
 Os planos mais importantes para especificação de ferramentas de corte podem ser definidos, 
resumidamente, como: 
- Plano de Base: é um plano que passa pela superfície de apoio da ferramenta no porta-
ferramenta, em ferramentas monocortantes. 
- Plano de Referência: é um plano que passando por um ponto de referência qualquer da aresta 
de corte, seja tanto quanto possível perpendicular à direção do movimento de corte; 
- Plano de Trabalho: é o plano que passando pelo ponto de referência é perpendicular ao Plano 
de Referência e orientado em uma direção paralela à direção do movimento de avanço; 
- Plano de Corte: é o plano que passando pela aresta de corte, é perpendicular ao Plano de 
Referência; 
- Plano de Medida: é o plano perpendicular ao Plano de Corte e perpendicular ao Plano de 
Referência. 
 
 
Figura 3.4 – Planos utilizados para definição da geometria da ferramenta 
 
 
 3.3. Geometria de Ferramentas de Corte 
 
 Na figura 3.5.a são apresentados os principais elementos geométricos de uma ferramenta de 
torneamento em relação a um ponto selecionado na aresta principal de corte e os planos necessários para a 
caracterização de cada um, utilizando o sistema de Ferramenta na Mão referente à Norma ABNT. Na 
Figura 3.5.b. encontra-se a mesma representação da ferramenta de torneamento, mas as designações 
conforme o livro Ferramentas de Corte de C. E. Stemmer. Na Fig. 3.5.c é mostrada uma outra forma de 
representação dos elementos geométricos de ferramentas de corte (conf. Norma ABNT) 
 
Figura 3.5a – Elementos geométricos de uma ferramenta de torneamento. 
 
Figura 3.5b – Elementos geométricos de uma ferramenta de torneamento (conf. Stemmer). 
 
Figura 3.5c – Elementos geométricos de uma ferramenta de torneamento (ABNT). 
 Com base na Figura 5.3.a, são definidos os seguintes ângulos: 
 
a) ângulo de folga ou de incidência ( α ): é o ângulo formado entre o plano de corte e a superfície de 
folga da ferramenta; 
b) ângulo de saída ( γ ): é o ângulo formado entre o plano de referência e a superfície de saída; 
c) ângulo de cunha ( β): é o ângulo formado entre a superfície de folga e a superfície de saída; 
d) ângulo de ponta ( ε ): é o ângulo formado entre as aresta cortantes principal e secundária; 
e) ângulo de posição ( χ ): é o ângulo formado pelo plano de corte e o plano de trabalho da ferramenta, 
medido no plano de referência; 
f) ângulo de inclinação ( λ ): é o ângulo formado pela aresta principal de corte e o plano de referência 
da ferramenta, medido no plano de corte. 
 
Outros elementos geométricos importantes das ferramentas de corte (não padronizados pelas norma 
ABNT) são: 
 
g) ângulo de posição lateral ( χ´ ): é o ângulo formado entre a aresta lateral de corte e o plano de 
trabalho; 
h) ângulo de folga lateral ( α´ ): é o ângulo formado pelo plano que contém a aresta lateral de corte e é 
perpendicular ao plano de referência e a superfície lateral de folga; 
i) raio de ponta ( rε ): raio de arredondamento entre a aresta principal e lateral de corte; 
j) raio de gume ou de aresta de corte (rρ ): raio aproximado entre a superfície de saída e a superfície 
de folga. 
 
3.4. Funções, influências e grandezas dos principais elementos geométricos 
 de uma ferramenta de corte 
 
a) ângulo de folga ou de incidência ( α ): este ângulo tem a finalidade de evitar o atrito entre a 
ferramenta e a superfície já usinada, além de permitir que a aresta principal de corte penetre no material e 
o corte livremente. 
Se o ângulo de folga é muito pequeno, a ferramenta não pode penetrar convenientemente no 
material e esta cega rapidamente, ocorrendo forte atrito com a peça, superaquecimento e mau acabamento 
superficial. 
Se o ângulo de folga é demasiadamente grande, a ponta da ferramenta quebra ou solta uma série 
de lascas, em virtude de um apoio deficiente. 
A grandeza do ângulo de folga depende principalmente da resistência do material da ferramenta e 
a resistência e dureza do material da peça. 
Na figura 3.6, é apresentada uma tabela com valores recomendados para o ângulo de folga para 
ferramentas de torneamento na usinagem de materiais distintos. 
 
Figura 3.6 – Recomendações para o ângulo de folga ou incidência 
 
 b) ângulo de saída ( γ ): é um dos ângulos mais importantes da ferramenta pois influi 
decisivamente na força e na potência necessária ao corte, no acabamento superficial da superfície usinada, 
no calor gerado e dissipado e nas formas de cavaco. Esses aspectos exigem muitas vezes características 
diferentes e em conseqüência, grandezas muito diferentes do ângulo de saída, dependendo do trabalho. 
 A figura 3.7 ilustra a atuação de 4 ferramentas com ângulos de saída que variam de + 300 a – 100. 
Verifica-se que o trabalho de dobramento do cavaco é muito maior no caso D em que se tem um ângulo 
de saída negativo de – 100, do que no caso A, em que se tem um ângulo positivo de 300. 
 
 
 
Figura 3.7 – Trabalho de dobramento em função do ângulo de saída do cavaco 
 
 Em princípio, conclui-se que o ângulo de saída deveria ser o maior possível, pois isto determinaria 
uma retirada mais fácil do cavaco. Entretanto, o ângulo de saída depende também dos seguintes fatores: 
 
 1 – Resistência do material da ferramenta de corte 
 Ferramentas de aço rápido, por serem mais tenazes, admitem ângulos de saída maiores do que as 
de metal duro. 
 
 2 – Resistência e dureza do material a usinar 
 Materiais mais resistentes e duros, em geral, exigem que a ferramenta seja mais robusta (paranão 
se quebrarem facilmente) e em conseqüência menores ângulos de saída. 
 
 3 – Quantidade de calor gerado pelo corte 
 Alguns materiais geram muito calor ao serem usinados. Tais materiais requerem ferramentas com 
pequenos ângulos de saída a fim de impedir que a temperatura próxima a ponta da ferramenta se 
aproxime da temperatura de amolecimento do material da ferramenta. 
 
 4 – Formas de cavaco 
 Materiais dúteis na usinagem tendem a gerar cavacos compridos (por exemplo, fitas ou 
emaranhados no torneamento). Para forçar a quebra do cavaco, uma das possibilidades é trabalhar com 
ângulos de saída menores, já que nesse caso o trabalho de dobramento do cavaco é maior. 
 
 5 – Aumento do avanço 
 Com maiores avanços os cortes são mais pesados. Assim, são exigidos menores ângulos de saída 
para tornar a ferramenta mais robusta. 
 
 6 – Acabamento superficial 
 Em experimentações práticas ficou comprovado que com o aumento do ângulo de saída são 
observados melhores acabamentos nas superfícies usinadas, em decorrência das menores forças de 
usinagem e do menor atrito entre cavaco e superfície de saída. 
 Na figura 3.8 a seguir são mostradas as recomendações de valores do ângulo de saída para a 
usinagem de alguns materiais. 
 
 
Figura 3.8 – Recomendações para o ângulo de saída para a usinagem 
 de alguns materiais 
 
 c) ângulo de inclinação ( λ ): esse ângulo tem as seguintes funções: 
- controlar a direção de saída do cavaco; 
- proteger a ponta da ferramenta contra impactos; 
- atenuar vibrações em máquinas com folgas; 
 
A influência do ângulo de inclinação quanto ao direcionamento do cavaco pode ser visto através 
da figura 3.9 (para uma ferramenta que tenha também um ângulo de posição 
 χ = 900), na qual tem-se: 
- para λ : o cavaco tende a se afastar da superfície usinada, quando de sua saída; 
- para λ negativo: o cavaco flui na direção da superfície usinada; 
- para λ = 00: o cavaco flui em uma direção paralela a superfície usinada. 
 
A proteção contra impactos mencionada refere-se principalmente quando a usinagem é por corte 
interrompido. Com um ângulo de inclinação negativo, utilizado nesses casos, o impacto inicial na 
ferramenta ocorre mais afastado da ponta e onde a ferramenta resiste mais a impactos. 
 Na usinagem com ferramentas com ângulos de inclinação negativos surge uma componente de 
força que tende a afastar a ferramenta da peça, forçando o carro porta-ferramenta e consequentemente 
reduzindo as folgas. 
 
 
 
 
Figura 3.9 – Influência do ângulo de inclinação λ quanto ao direcionamento 
 de cavacos (ferramenta com χ = 900) 
 d) ângulo de posição ( χ ): como mostra a figura 3.10, o emprego de um ângulo de posição menor 
do que 900, faz com que o corte se inicie afastado da ponta da ferramenta, em um lugar em que a aresta 
cortante é mais resistente e mais apta a aparar o impacto inicial. Além disso, a aresta cortante inicia o 
trabalho de modo gradual e uniforme. No caso de um ângulo de posição de 900, o corte se inicia 
subitamente em toda a aresta de corte. 
 Outra razão para se usar χ menor do que 900 (principalmente em operações de desbaste), é que a 
resistência da ferramenta aumenta: pelo conseqüente aumento do ângulo do ângulo de ponta ε (ferramenta 
com maior área e portanto mais robusta) e também por um maior comprimento atuante da aresta de corte. 
Além disso, ao se diminuir o ângulo de posição, aumenta-se uma componente de força passiva na 
usinagem e pode-se atenuar vibrações decorrentes de folgas no carro porta-ferramenta. 
 Recomendações para o ângulo de posição: 
- no caso de usinagem com ressaltos normais ao eixo da peça, o uso de um ângulo de posição de 
900 é obrigatório (desde que o desbaste não seja muito pesado); 
- em peças esbeltas, usa-se também um ângulo de posição grande, com o objetivo de reduzir ao 
mínimo as forças passivas transversais à peça e evitar a deformação da mesma; 
- para trabalhos usuais de desbaste utilizam-se ângulos de posição desde 300 até 750. 
 
 ← 
 f 
 
Figura 3.10 – Influências do ângulo de posição χ na usinagem 
 
A influência dos outros elementos geométricos das ferramentas de corte pode ser resumidos em: 
 
 e) Ângulo de incidência secundário α´: tem as mesmas funções e é afetado de forma idêntica 
que o ângulo de incidência principal. No torneamento com ferramentas de desbaste, ocorre apenas uma 
influência especial devido a montagem da ferramenta acima ou abaixo do centro de giro da peça. A figura 
3.11 mostra uma montagem acima e outra abaixo do centro. Observa-se que em trabalho, conforme a 
montagem, ocorre uma alteração no ângulo de incidência secundário em relação ao que foi afiado na 
ferramenta (Sistema Ferramenta na Mão). Acima do centro, ocorrerá uma redução de α´, aumentando o 
atrito e o processo de desgaste da ferramenta. Para uma montagem abaixo do centro, ao contrário, produz-
se um aumento de α´ (a peça tende a “ montar” na ferramenta) facilitando o lascamento da ferramenta. 
Recomenda-se para desbaste utilizar a ferramenta levemente acima do centro (cerca de 1 % do diâmetro 
da peça). No faceamento, entretanto, a ferramenta sempre deve ser montada na altura do centro de giro da 
peça para evitar o resto de material não usinado no centro e, que a tentativa de sua remoção com a 
ferramenta pode provocar a quebra da mesma. 
 
 
 
Figura 3.11 – Efeito de uma montagem da ferramenta acima e abaixo do centro 
 de giro da peça sobre o ângulo de incidência secundário 
 
f) Raio de ponta rε: o objetivo principal de se utilizar um raio de arredondamento entre a aresta principal 
e a lateral de corte é a melhoria do acabamento superficial, como pode ser visto na figura 3.12 A e B, em 
virtude da conformação ou corte das cristas de rugosidade decorrentes do avanço da ferramenta sobre a 
peça. 
 Com o aumento do raio de ponta, entretanto, aumenta-se a área de contato entre a peça e a 
ferramenta, como também ocorre uma não uniformidade na espessura do cavaco. Estes fatores tendem a 
aumentar a potência necessária para o corte e a provocar vibrações no processo. Portanto, para desbaste 
os raios de pontas devem ser diminutos e para condições de acabamento quanto maiores os raios de ponta 
tendem a ser geradas superfícies com menores rugosidades. Entretanto, acima de um certo valor do raio 
de ponta não se consegue melhoria no acabamento e o mesmo pode ser prejudicado pelo aparecimento de 
vibrações na superfície usinada. 
 
Figura 3.12 – Influências do raio de ponta rε 
 
 Em torneamento, o acabamento de uma superfície (desde que não sejam usados avanços muito 
pequenos), pode ser calculado pela fórmula aproximada: 
 
 Rt = f2 / (8.rε) 
 
onde: 
 Rt - Rugosidade Rt [μm] 
 f - Avanço [mm] 
 rε - raio de ponta [mm] 
 
 O raio de ponta recomendado para ferramentas de aço rápido é o maior dos seguintes valores: 
- quatro vezes o avanço, ou seja, rε = 4.f; 
- um quarto da profundidade de corte, ou seja, rε = ap / 4; 
 
Para ferramentas de metal duro, devido a menor tenacidade, recomendam-se 
normalmente a metade dos valores do raio de ponta dos utilizados com aço rápido. 
 Em algumas utilizações, principalmente no fresamento, em vez da utilização de raio de ponta, é 
preferido o uso de um ângulo de chanfro (vide figura 3.13). Este chanframento representa o trabalho de 
uma ferramenta de desbaste e uma de acabamento ao mesmo tempo. O cavaco gerado próximo a 
superfície usinada apresenta-se fino e com espessura uniforme. Os resultados obtidos com a utilização de 
um ângulo de chanfro em relaçãoao raio de ponta são: 
- raramente induz a vibrações; 
- não aumenta a força e a potência de corte; 
- propicia melhor acabamento superficial. 
 
Figura 3.13 – Emprego de um ângulo de chanfro em ferramentas de corte 
 
g) ângulo de posição secundário χ´: a sua função é a de permitir que apenas uma 
pequena parte da aresta lateral de corte entre em contato com a superfície usinada, evitando assim 
vibrações. Normalmente se utiliza χ´ da ordem de 50. Caso χ´ seja muito grande, reduz o ângulo de ponta 
e reduz a resistência da ferramenta. Muito pequeno, aumenta o atrito entre a ferramenta e a superfície já 
usinada, provocando vibrações. 
 Em ferramentas de torneamento para acabamento executa-se, as vezes, um pequeno chanframento 
paralelo à superfície usinada e de comprimento igual a 1,5 a 2,5 vezes o avanço (figura 3.14), com o 
objetivo também de reduzir as cristas de rugosidade decorrentes do avanço da ferramenta. Caso esse 
chanframento seja muito grande poderá provocar vibrações. 
 
 
Figura 3.14 – Chanframento da aresta lateral de corte 
 
 
 h) raio da aresta de corte ou de gume: a concordância entre a superfície de saída e a de folga de 
uma ferramenta de corte, mesmo as duas sendo retificadas ou polidas na afiação e sendo visualizadas 
através de microscópio, apresentam-se com uma forma aproximada de um raio de ordem micrométrica. 
Em ferramentas recém-afiadas por retificação esse raio da aresta é da ordem de 25 μm e com o decorrer 
da usinagem, esse valor pode ser até triplicado, devido ao desgaste da ferramenta. 
 A importância do raio da aresta de corte é principalmente quando da necessidade de um excelente 
acabamento superficial. Nestes caso, raios de aresta de corte menores fornecem os melhores resultados. 
 
 
 3.4. Quebra-cavacos 
 
 Os cavacos contínuos formados na usinagem de materiais muito dúcteis apresentam problemas 
muito sérios, quais sejam: 
- possibilidade de ferir ao operador (cavacos muito afiados); 
- grande volume de cavaco quando se usam altas velocidades de corte, impossibilitando a visão 
do operador, a refrigeração e o avanço da ferramenta; 
- danificação da superfície usinada. 
Há, pois, necessidade de um método auxiliar para quebrar os cavacos em pequenos pedaços, que 
caiam facilmente em uma caixa coletora. Este método consiste em forçar um dobramento além do limite 
de resistência do material, provocando a ruptura dos cavacos. Uma das maneiras de se obter isto é 
empregando um ângulo de saída negativo, como foi visto anteriormente. Outra maneira é utilizar um 
quebra-cavaco. 
Basicamente os quebra-cavacos são caracterizados por terem um obstáculo ao fluxo normal dos 
cavacos na superfície de saída da ferramenta. 
 Os tipos principais de quebra-cavacos são: 
- Quebra-cavacos retificados na própria ferramenta (figura 3.15); 
- “ “ postiços (figura 3.16); 
- “ “ incorporados à pastilha (figura 3.17). 
Estes últimos são compostos de saliências e/ou depresões com desenhos variados que são 
implementados às pastilhas quando de sua sinterização e que hoje são a solução mais usual. 
 
 
 
Figura 3.15 – Quebra-cavacos retificados na própria ferramenta 
 
Figura 3.16 – Quebra-cavaco postiço 
 
 
Fig. 3.17 – Quebra-cavaco incorporado à pastilha 
 
 3.5. Ferramentas de torneamento 
 
 As ferramentas para torneamento são produzidas em formas e tipos padronizados (vide figura 
3.18). Atualmente, dá-se preferência , entretanto, às pastilhas intercambiáveis, devido principalmente ao 
baixo tempo e a facilidade de sua substituição em trabalho. Um exemplo de como proceder a seleção de 
pastilhas e suporte porta-pastilhas de metal duro para torneamento, conforme a padronização da norma 
ISO, é mostrada na seqüência. 
 
Figura 3.18 – Formas e tipos padronizados de ferramentas para torneamento 
 
 
 Bibliografia 
 
Stemmer, C. E. – Ferramentas de Corte. Editora da UFSC. Florianópolis – 1989. 
Schuitek, A. J. – Notas de Aulas da Disciplina de Processos de Fabricação II – 
 Engenharia Industrial Mecânica – CEFET-PR. Curitiba – 2000. 
Ferraresi, Dino - Usinagem dos Metais . Editora Edgard Blucher. São Paulo - 1978. 
Norma ABNT – Geometria de Ferramentas de Corte. ABNT-P-NB 205. 
Sandvik Coromant – Catálogo de Fabricante. São Paulo – 1999.