TCC Produtividade em Usinagem de Forjados

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LEONARDO ZULIANI 
VALDINEI APARECIDO DA SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRODUTIVIDADE EM USINAGEM DE FORJADOS 
 
 
 
 
 
Monografia de Conclusão do CEAI - Curso de 
Especialização em Administração Industrial da Escola 
Politécnica da Universidade de São Paulo 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2008 
1º Quadrimestre 
 
 
LEONARDO ZULIANI 
VALDINEI APARECIDO DA SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRODUTIVIDADE EM USINAGEM DE FORJADOS 
 
 
 
 
 
Monografia de Conclusão do CEAI - Curso de 
Especialização em Administração Industrial da Escola 
Politécnica da Universidade de São Paulo 
 
Área de Concentração: USINAGEM 
 
Orientador: Prof. Dr. Mauro Zilbovicius 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2008 
1º Quadrimestre 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeçemos ao Professor Mauro Zilbovicius pela orientação dada para a elaboração 
desta monografia. À Fundação Vanzolini pelo curso CEAI (Curso de Especialização em 
Administração Industrial) e aos professores das matérias ministradas ao longo do curso, para 
o aperfeiçoamento dos alunos. 
 
 
RESUMO 
 
Este trabalho foi desenvolvido com o foco de apresentar uma abordagem profunda e 
detalhada dos principais pontos de potenciais melhorias no que diz respeito à produtividade 
em usinagem de produtos forjados. Serão apresentados conceitos extremamente importantes 
principalmente sobre ferramentas de corte e dispositivos de fixação que devem ser levados em 
consideração para se obter um resultado interessante, porém não apresentaremos apenas 
conceitos, mas também recomendações extremamente práticas de questões tais como seleção 
de ferramentas mais adequadas e eficientes, aplicações e análise de vida útil das mesmas. 
Também iremos tratar de forma bastante abrangente sobre dispositivos de fixação desde sua 
viabilidade técnica e econômica, seleção, concepção e uso. Apresentaremos alguns casos de 
proposta de melhoria fundamentada na teoria e recomendações do trabalho. 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
LISTA DE FIGURAS 
LISTA DE TABELAS 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 1 
1.1. A Empresa.................................................................................................................. 1 
1.2. Apresentação do problema ......................................................................................... 6 
1.3. Objetivos do trabalho ................................................................................................. 6 
1.4. Relevância do tema .................................................................................................... 6 
1.5. Estrutura do trabalho .................................................................................................. 7 
2. ALGUMAS DEFINIÇÕES .............................................................................................. 8 
2.1. Definição de usinagem ............................................................................................... 8 
2.2. Definição de forjamento ............................................................................................. 8 
2.3. Definição de produtividade......................................................................................... 9 
3. MÁQUINAS .................................................................................................................. 11 
3.1. Máquina de baixa potência ....................................................................................... 11 
3.2. Máquina com elevado tempo de troca de ferramentas ............................................... 11 
3.3. Máquinas com diferentes comando CNC que não interagem..................................... 15 
3.4. Máquinas com diferentes cones de fixação de ferramentas........................................ 17 
4. FERRAMENTAS DE CORTE....................................................................................... 19 
4.1. Fresamento............................................................................................................... 20 
4.1.1. Problemas e soluções............................................................................................. 23 
4.1.2. Estudo de melhoria em fresamento ........................................................................ 23 
4.2. Furação .................................................................................................................... 25 
4.2.1. Efeitos dos dados de corte ..................................................................................... 25 
4.2.2. Recomendações para uma furação bem sucedida (broca de metal duro inteiriça) ... 26 
4.2.3. Estudo de melhoria para broca inteiriça de metal duro ........................................... 31 
4.2.4. Brocas com pastilhas intercambiáveis.................................................................... 32 
4.2.4.1. Desgaste de pastilha............................................................................................ 33 
4.2.4.2. Beneficios de uso de uma moderna broca com pastilha intercambiável ............... 34 
4.2.4.3. Caracteristicas da broca que contribuem para os beneficios ................................ 34 
4.2.4.4. Resolução de problemas ..................................................................................... 35 
4.2.4.5. Recomendações para uma furação bem sucedida (brocas intercambiáveis) ......... 36 
 
 
4.2.4.6. Estudo de melhoria usando broca de pastilhas intercambiáveis ........................... 37 
5. DISPOSITIVOS DE FIXAÇÃO..................................................................................... 40 
5.1. Tecnologia de dispositivos ....................................................................................... 41 
5.2. Meios de fabricação.................................................................................................. 41 
5.3. Funções e objetivos fundamentais ............................................................................ 42 
5.4. Pontos básicos no projeto de dispositivos ................................................................. 42 
5.4.1. Parâmetros tecnológicos ........................................................................................ 42 
5.4.2. Parâmetros econômicos ......................................................................................... 43 
5.4.3. Parâmetros humanos.............................................................................................. 43 
5.5. Índice de utilização dos dispositivos ......................................................................... 44 
5.6. Estudos de melhorias dos dispositivos ...................................................................... 45 
5.6.1. 1º Estudo de melhoria para dispositivo de fixação.................................................. 45 
5.6.2. 2º Estudo de melhoria para dispositivo de fixação.................................................. 47 
5.6.3. 3º Estudo de melhoria para dispositivo de fixação.................................................. 49 
6. CONCLUSÕES ............................................................................................................. 52 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................. 53 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 3.1 Gráficos: TTF x No Ferramentas / No Ferramentas x Tempo de usinagem ......... 13 
Figura 3.2 Gráfico: Tempo total de usinagem x No peças por dispositivo............................. 13 
Figura 3.3 Ferramentas convencionais ................................................................................ 14 
Figura 3.4 Ferramenta conjugada ........................................................................................14 
Figura 4.1 Operações de fresamento.................................................................................... 21 
Figura 4.2 Brocas com pastilhas intercambiáveis ................................................................ 32 
Figura 4.3 Possibilidades operacionais com brocas com pastilhas intercambiáveis .............. 33 
Figura 5.1 Gráfico de custo de dispositivo........................................................................... 43 
Figura 5.2 Foto atual do dispositivo e sistema de fixação manual ........................................ 45 
Figura 5.3 Dispositivo de fixação hidraúlico para 04 peças ................................................. 46 
Figura 5.4 Foto atual do dispositivo e sistema de fixação .................................................... 47 
Figura 5.5 Dispositivo de fixação mais robusto para 02 peças ............................................. 48 
Figura 5.6 Foto atual do dispositivo e sistema de fixação .................................................... 49 
Figura 5.7 Dispositivo com sistema de fixação por grampo................................................. 50 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 3.1 Atual: cálculo das etapas e tempos de usinagem................................................. 14 
Tabela 3.2 Proposto: cálculo da etapa e o tempo de usinagem ............................................. 15 
Tabela 3.3 Atual x Proposto: cálculo do custo da ferramenta de usinagem .......................... 15 
Tabela 3.4 Cálculo de investimento e ganho anual adquirindo cones ISO40 e ISO30 .......... 18 
Tabela 4.1 Desgaste de ferramentas .................................................................................... 22 
Tabela 4.2 Ganho anual utilizando fresa Ø50 com 05 arestas .............................................. 25 
Tabela 4.3 Furação com broca de metal duro inteiriça......................................................... 27 
Tabela 4.4 Furação com broca de metal duro inteiriça......................................................... 28 
Tabela 4.5 Problemas e soluções - brocas de metal duro inteiriça ........................................ 29 
Tabela 4.6 Problemas e soluções - brocas de metal duro inteiriça ........................................ 30 
Tabela 4.7 Ganho anual utilizando brocas de metal duro ..................................................... 32 
Tabela 4.8 Dicas práticas para furação - caso ocorram problemas ....................................... 36 
Tabela 4.9 Ganho anual utilizando brocas de pastilhas intercambiáveis............................... 39 
Tabela 5.1 Resumo das propostas sobre melhorias nos dispositivos – ganho anual .............. 51 
 
 
 
 
1 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
1.1 A empresa 
 
Desde sua origem, na Alemanha em 1786, o nome da Corneta esteve diretamente ligado à 
qualidade e às inovações que sempre marcaram seus produtos. No Brasil desde 1932, e com o 
mesmo espírito empreendedor que marcou sua história na Europa, a Corneta produziu grande 
parte das ferramentas que ajudaram a construir o Brasil nestes últimos 70 anos, mantendo-se 
sempre atenta à sua filosofia de modernização e de preocupação com cada detalhe na 
fabricação de suas ferramentas. 
 A Corneta Ferramentas conta hoje com duas unidades industriais, instaladas em São 
Paulo, ocupando um espaço de quase 18.000m2 de área construída, empregando, juntas quase 
600 funcionários que, utilizando-se dos recursos mais modernos e de tecnologia de ponta, são 
responsáveis pela fabricação de ferramentas da mais alta qualidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
Produtos Corneta 
 
Em nossas unidades são fabricados mais de 1.000 produtos - linhas de ferramentas 
manuais, artigos de cutelaria e instrumentos cirúrgicos, todos com a qualidade garantida pelas 
certificações internacionais das normas ISO 9002, (RW TÜV, desde 1995) além das 
constantes auditorias e homologações asseguradas pelos nossos principais clientes de peças 
especiais da indústria automotiva. 
Os forjados são ainda resultados do trabalho de nossas unidades a produção específica 
de peças, industrializadas pela divisão de forjados Corneta, que atende principalmente ao 
exigente mercado da indústria automobilística, aonde são necessários sofisticados 
equipamentos de última geração para projetar e desenvolver forjados que se enquadrem aos 
mais rigorosos padrões e normas internacionais de qualidade. 
 
Divisão de forjados 
 
A divisão de forjados da Corneta atende um exigente mercado com a sua linha de 
forjados especiais. 
A Corneta projeta e desenvolve produtos forjados sob encomenda dentro dos mais 
rigorosos padrões e normas de qualidade nacionais e internacionais, assegurando a satisfação 
de seus clientes. 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
Forjaria 
• Martelos de queda, de 300 a 1.200kg 
• Martelos pneumáticos de dupla ação, de 520 a 2.800kg 
• Martelos pneumáticos, de 3.300 a 4.000 libras 
• Prensa de biela, 650 toneladas 
• Prensas fricção, de 120 a 450 toneladas 
• Prensas hidráulicas de cunhagem e calibragem a frio, de 650 a 1.200 toneladas 
• Martelo pneumático de 8.000 libras 
 
Projeto 
Sistema CAD de suporte ao projeto FMEA de processo do produto. 
 
 
 
 
 
4 
 
Matrizaria 
• Sistema CAD-CAM de suporte ao projeto ferramental 
• Máquina grafiteira CNC "HERMLE" CNC conectada ao CAD-CAM 
• Fresadora "HERMLE" CNC para usinagem HSC 
• Máquinas eletroerosão automáticas digitais 
• Máquinas eletroerosão a fio conectadas ao CAD-CAM 
• Fresadoras hidráulica e universal 
• Outros equipamentos convencionais 
 
Usinagem 
• Tornos universais: mecânicos e copiadores 
• Tornos CNC 
• Centros de usinagem CNC 
• Brochadeiras verticais e transfers 
• Retíficas planas e centerless 
• Brunidoras e outros 
 
 
 
5 
 
Tratamento térmico 
• Fornos IPSEN para têmpera e revenimento 
• Fornos tipo MULFA para normalização 
• Máquinas de têmpera por indução, baixa e alta freqüência 
 
 
 
Controle de Qualidade 
• Laboratório para análises químicas e metalográficas 
• Salas de metrologia para forjados e para usinados 
• Máquina de medição tridimensional CNC 
• Equipamentos, dispositivos, calibradores etc. 
• Equipamentos de MAGNA-FLUX 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
1.2 Apresentação do problema 
 
- Máquina de baixa potência 
- Máquina com elevado tempo de troca de ferramentas 
- Máquinas com diferentes comandos CNC que não interagem 
- Máquinas com diferentes cones de fixação de ferramentas 
 
- Ferramentas de cortes ineficientes 
- Ferramentas de cortes inadequadas 
 
- Dispositivos de fixação não robustos 
- Dispositivos de difícil fixação manual 
- Inadequados pontos de apoio 
 
1.3 Objetivos do trabalho 
 
Este trabalho tem como objetivo analisar os problemas de produtividade em 
usinagem de forjados apontando os principais itens de melhoria de desempenho. Estudos para 
investimentos em ferramentais e dispositivos, simples reorganizações do trabalho, 
treinamentos específicos e principalmente melhorias no processo produtivo com maior 
aproveitamento dos recursos já existentes. 
 
1.4 Relevância do tema 
 
O tema é bastante relevante para a empresa em questão e outras do mesmo ramo de 
atividade ou similar. Devido se tratar de um tema bem específico que pouco se encontra de 
informações disponíveis em literaturas técnicas, ocasiona uma necessidade de expressivo 
tempo para adaptação de novos profissionais ingressantes no ramo, por se tratar de peças de 
formatos extremamente irregulares que dificultam a fixação e com características de dureza e 
resistências peculiares resultantes do processo de forja mesmo após tratamento de 
normalização. 
 
 
 
 
71.5 Estrutura do trabalho 
 
 O trabalho é composto de 5 capítulos, no capítulo 1, temos a apresentação da empresa 
mostrando toda a sua história, produtos, infra estrutura, equipamentos, etc. Apresenta os 
problemas encontrados e que podem ser solucionados através dos estudos aqui abordados. 
Trata também dos objetivos do trabalho e a relevância do tema. 
 O capítulo 2 trata de definições dos itens: usinagem, forjamento e produtividade. 
 O capítulo 3 aborda questões relacionadas às máquinas CNC da empresa, tais como, 
máquinas de baixa potência, com elevado tempo de troca de ferramentas, diferentes comandos 
CNC que não interagem e com diferentes cones de fixação de ferramentas. 
 O capítulo 4 trata de problemas com ferramentas de corte para operações de 
fresamento e furação apontando diversas causas de problemas e recomendando soluções 
práticas. 
 O capítulo 5 apresenta importantes conceitos sobre dispositivos de fixação em relação 
a viabilidade técnica e econômica, concepção e uso. 
 
 
 
 
8 
 
2. ALGUMAS DEFINIÇÕES 
 
 
2.1 Definição de usinagem 
 
 Segundo a fabricante de ferramentas de corte Sandvick Coromant (2005) o termo 
usinagem compreende todo processo mecânico onde a peça é o resultado de um processo de 
remoção de material. Este processo não exclui um processo anterior, como por exemplo, 
conformação. Existem vários processos de usinagem, entre eles serramento, aplainamento, 
torneamento, fresamento (ou fresagem), furação, brochamento, eletroerosão entre outros. A 
usinagem começou em tempos remotos com processos totalmente manuais e hoje em dia 
evolui muito com o uso de máquinas de alta precisão, por exemplo, as chamadas CNC (com 
comando numérico computadorizado), que são controladas por computador (foco deste 
trabalho). A precisão de tais máquinas chega a ser tão pequena quanto 1 mícron. Para se ter 
uma idéia, um fio de cabelo tem o diâmetro de 80 microns. 
 A usinagem atende, hoje em dia, a diversos mercados, como automotivo, naval, 
aeroespacial, eletrônico, eletrodomésticos etc. 
 
2.2 Definição de forjamento 
 
 Segundo a fabricante de ferramentas de corte Sandvick Coromant (2005) o forjamento 
é o nome genérico de operações de conformação mecânica efetuadas com esforço de 
compressão sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou 
perfil da ferramenta de trabalho. 
 Ferramentas: na maioria das operações de forjamento emprega-se um ferramental 
constituído por um par de ferramentas de superfície plana ou côncava, denominadas 
matrizes ou estampos. 
 Usos: a maioria das operações de forjamento é executada a quente, contudo, 
uma grande variedade de peças pequenas, tais como parafusos, pinos, porcas, 
engrenagens, pinhões, etc., são produzidas por forjamento a frio. 
 Histórico: o forjamento é o mais antigo processo de conformar metais, tendo 
suas origens no trabalho dos ferreiros de muitos séculos antes de Cristo. A substituição do 
braço do ferreiro ocorreu nas primeiras etapas da Revolução Industrial. Atualmente existe um 
 
 
9 
 
variado maquinário de forjamento, capaz de produzir peças das mais variadas formas e 
tamanhos, desde alfinetes, pregos, parafusos e porcas até rotores de turbinas e asas de avião. 
 O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operações: Forjamento 
em matriz aberta ou Forjamento livre e Forjamento em matriz fechada. 
 De um modo geral, todos os materiais conformáveis podem ser forjados. Os mais 
utilizados para a produção de peças forjadas são os aços (comuns e ligados, aços estruturais, 
aços para cementação e para beneficiamento, aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos, aços 
ferramenta), ligas de alumínio, de cobre (especialmente os latões), de magnésio, de níquel 
(inclusive as chamadas superligas, como Waspaloy, Astraloy, Inconel, Udimet 700, etc., 
empregadas principalmente na indústria aeroespacial) e de titânio. O material de partida é 
geralmente fundido ou, mais comumente, laminado – condição esta que é preferível, por 
apresentar uma microestrutura mais homogênea. Peças forjadas em matriz, com peso não 
superior a 2 ou 3 kg, são normalmente produzidas a partir de barras laminadas; as de maior 
peso são forjadas a partir de tarugos ou palanquilhas, quase sempre também laminados, e 
cortados previamente no tamanho adequado. Peças delgadas, como chaves de boca, alicates, 
tesouras, tenazes, facas, instrumentos cirúrgicos, etc., podem ser forjadas a partir de recortes 
de chapas laminadas. 
 
2.3 Definição de produtividade 
 
 De acordo com Muscat (sem data), a produtividade é basicamente definida como a 
relação entre os resultados obtidos e os recursos utilizados. Os resultados obtidos são 
definidos em unidades como sejam, por exemplo, toneladas, litros, caixas, etc. Os recursos 
utilizados podem ser definidos como pessoas, máquinas, materiais e outros. Maior 
produtividade não implica necessariamente maior velocidade ou maior esforço. A maior 
velocidade pode representar maior perda de recursos. O maior esforço apenas significa maior 
gasto de recursos. A produtividade fica melhor compreendida com a seguinte relação: 
 
Produtividade = Resultado 
 Esforço 
 
 A relação acima indica que um resultado maior com esforço fixado leva a uma maior 
produtividade; assim como um menor esforço com resultado fixado também gera uma maior 
produtividade. 
 
 
10 
 
 A produtividade é muitas vezes medida por pessoa, mas em muitas situações onde os 
custos com pessoas são uma porcentagem reduzida dos custos totais têm que se ter em conta 
os outros fatores necessários para produzir os resultados pretendidos. Na melhoria da 
produtividade deve-se evoluir a partir de um valor de base para se poder comparar os 
resultados. A produtividade total dos recursos é medida em termos financeiros onde é 
calculado o resultado obtido por unidade monetária gasta nos diversos recursos. O grau de 
produtividade de um agente econômico (pessoa, empresa, país, etc.) é em regra geral um dos 
melhores indicadores para a medição do nível de eficiência e eficácia do mesmo. 
 
 
 
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3. MÁQUINAS 
 
Problemas estudados 
 Com relação às máquinas verificamos várias situações que causam uma deficiência na 
utilização deste recurso tão importante e de alto custo. Temos situações em que a máquina 
não tem potência suficiente para executar a operação ocorrendo parada do fuso e danificando 
ferramentas, dispositivos e até a própria máquina. Em outros casos há uma subutilização de 
ferramentas, dispositivos e mão de obra já que trabalham abaixo de sua capacidade. Outro 
fator restritivo da produtividade é o alto tempo de troca de ferramentas (característica do 
modelo da máquina) que em uma produção seriada é um fator de muita influência. Há 
também a limitação causada pelos diferentes comandos CNC que não se interagem, fazendo 
com que cada vez que se necessite usinar a peça em máquina de comando CNC diferente 
necessita-se fazer uma adaptação do programa, que além de consumir tempo de produção 
ainda está sujeito a possíveis erros e que podem causar paradas ainda mais longas de 
produção. Temos ainda a situação dos cones de fixação não padronizados que aumentam 
significativamente a necessidade de montagem e desmontagem das ferramentas aumentando o 
tempo de setup e diminuindo a vida útil dos cones de fixação. 
 
3.1 Máquina de baixa potência 
 
 Conforme meus levantamentos na fábrica uma máquina de baixa potência nem sempre 
é realmente um problema em uma produção, sem dúvida é uma restrição a ser considerada, 
porém em muitos casos é possível planejar a produção direcionando para estes equipamentos 
de menor potência operações que exigem menor esforço de corte aproveitando assim o 
recurso disponível. Aprofundando o assunto, se por uma lado é um desperdício de tempo usar 
umamáquina de baixa potência de corte para executar operações de usinagem que requerem 
maior potência trabalhando com baixos parâmetros de corte, por outro lado é um desperdício 
subutilizar uma máquina de alta potência, afinal, foi gasto um valor por um recurso que não 
está sendo plenamente utilizado. O ideal e mais produtivo é sempre que utilizar o mais 
próximo possível da potência disponível de cada equipamento. 
 
3.2 Máquina com elevado tempo de troca de ferramentas 
 
 Tempo de troca de ferramenta “TTF” é denominada a operação automática executada 
 
 
12 
 
pela máquina CNC que consiste em recolher uma ferramenta em uso para o magazine (porta 
ferramenta que armazena a ferramenta na própria máquina enquanto esta não está sendo 
utilizada) e disponibilizar a próxima ferramenta para uso. 
A maioria das máquinas que temos atualmente no setor em questão tem um tempo de 
troca de ferramentas (TTF) considerado relativamente alto para uso em produção seriada. 
Hoje a empresa possuí: 
- 6 Centros de usinagem: 10 segundos de TTF 
- 1 Centro de usinagem: 7 segundos de TTF 
- 1 Centro de usinagem: 3 segundos de TTF 
- 3 Tornos CNC: 3 segundos de TTF 
Quanto mais ferramentas forem utilizadas em uma operação maior será o TTF total 
agregado ao tempo de fabricação da peça. 
Com o propósito de reduzir o tempo total de usinagem das peças na máquina, propõe-
se aumentar o número de peças fixadas no dispositivo de usinagem das máquinas, estendendo 
assim o uso da mesma ferramenta durante a usinagem para duas ou mais peças. Geramos 
então uma redução no TTF e portanto ganho no tempo total de usinagem por peça. 
Ex: Família "Braço relê", com troca de 10 ferramentas. 
 
Condição Atual: usinagem de uma peça fixada ao dispositivo. 
TTF = 10seg/peça 
N° de ferramentas x TTF = 10 x 10 = 100seg 
Tempo gasto de usinagem = 120seg 
Usinagem + TTF total = 120 + 100 = 220seg 
 
Proposta: aplicarmos um dispositivo com duas peças fixadas. 
TTF = 100seg 
Usinagem = 240seg 
Tempo de deslocamento da ferramenta de uma peça à outra = 1seg x 10 ferramentas = 10seg 
Usinagem + TTF total + deslocamento da ferramenta = 240 + 100 + 10 = 350seg 
 
Economia de 45 segundos por peça. 
 
 
 
13 
 
Resumidamente através de gráficos, temos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.1 – Gráficos: TTF x No Ferramentas / No Ferramentas x Tempo de usinagem 
 
Proposta: aumentar o número de peças fixadas no dispositivo aproveitando assim a 
mesma ferramenta em uso para a usinagem de duas ou mais peças, gerando portanto um 
ganho total de usinagem por peça. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.2 – Gráfico: Tempo total de usinagem x No peças por dispositivo 
 
 Outra proposta para a redução do TTF seria o uso de ferramentas conjugadas 
diminuindo não somente o TTF, mas também o tempo efetivo de usinagem. 
 Exemplo: Uma peça tem um rebaixo de Ø25x5, 2 chanfros de 1x45° e a face da peça 
também é faceada. No processo convencional seriam utilizados uma broca de Ø25, dois 
escareadores e uma fresa para facear totalizando 4 ferramentas na operação (Fig.3.1). 
 Estudo de tempo e custo de fabricação: 
 Observação: Será considerado o mesmo tipo de material para as ferramentas 
convencionais e a conjugada, assim como os mesmos parâmetros de corte e classes e 
rendimento de pastilhas já que o item em estudo aqui é apenas a diferença entre a concepção 
das ferramentas. 
 
 
14 
 
Método convencional: 
 
Figura 3.3 - Ferramentas convencionais 
 
 A seguir listaremos as etapas de usinagem e os seus respectivos tempos que foram 
cronometrados na máquina CNC. 
 
 
 
 
 
 
Tabela 3.1 – Atual: cálculo das etapas e tempos de usinagem 
 
 Proposta: usar uma ferramenta conjugada com as 04 ferramentas em 01, teremos 
assim: 
 
Figura 3.4 - Ferramenta conjugada 
 
 
15 
 
 
 
 
 
 
Tabela 3.2 – Proposto: cálculo da etapa e o tempo de usinagem 
 
Economia de 50seg. / peça 
 Considerando custo da hora de usinagem igual a R$50,00 teremos: 
R$50,00 / 3.600seg x 50seg = R$0,69 de economia por peça 
Na tabela 3.3 encontramos o cálculo do custo das ferramentas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 3.3 – Atual x Proposto: cálculo do custo da ferramenta de usinagem 
 
 Pelo estudo acima notamos que o custo da ferramenta conjugada/peça ficou R$0,14 
mais caro que o custo/peça do conjunto de 04 ferramentas, porém subtraindo este valor da 
economia pela redução do tempo de fabricação temos: 
R$0,69 - R$0,14 = R$0,55 
 
Resultado final = Economia de R$0,55/peça. 
Demanda anual = 30.000 peças 
Economia anual = R$16.500,00 
 
3.3 Máquinas com diferentes comando CNC que não interagem 
 
 Com relação a este problema não há muito que fazer, porque é inevitável uma empresa 
ter diferentes comandos CNC devido as constantes atualizações das industrias fabricantes e 
até as diferenças entre comandos de diferentes fabricantes. O que muitas empresas optam por 
fazer é tentar adquirir um tipo padronizado de comando CNC para todas as máquinas 
 
 
16 
 
adquiridas, algo que na maioria dos casos não é possível já que as máquinas normalmente são 
adquiridas gradativamente de acordo o crescimento da empresa e aumento da produção, e não 
todas de uma única só vez. Cada vez que se vai comprar 
uma nova máquina o comando CNC atual utilizado na fábrica já está fora de 
linha. Tenho o conhecimento de uma empresa que resolveu padronizar os comandos 
de todas as máquinas comprando os mesmos avulsos, tais eram os transtornos 
que se tinha com esta diversificação de comandos (custos com treinamento, 
tempos improdutivos adaptando programas de usinagem para cada comando, etc.), 
porém este é um caso extremo que dificilmente acontece por se tratar de um investimento 
relativamente alto. 
 Entretanto vamos propor algumas recomendações que podem resolver ou minimizar 
significativamente estes problemas com diferenças entre comandos CNC, conforme abaixo: 
- Elaborar programas de peças no sistema "passo a passo", ou seja, programar linha por linha 
do movimento dos eixos X, Y, Z, etc., evitando os ciclos de 
usinagem específicos de cada comando. Este recurso pode parecer inviável 
num primeiro instante já que o programa vai ficar mais extenso e levará um 
tempo maior para ser elaborado, porém pode-se ganhar muito em flexibilidade 
para executar este programa nas diversas máquinas de diferentes comandos 
sem precisar de adaptação no momento da necessidade de uso quando quase 
sempre o tempo é escasso. 
- Os comandos mais modernos não requerem "ponto" (.) após cada medida programada, 
porém diversos comandos ainda muito utilizados apresentam esta exigência, 
para se evitar a constante necessidade de incluir "ponto" em todas as medidas 
programadas em caso de um programa que foi elaborado inicialmente para a máquina 
que não necessita "ponto", para uma máquina com comando que necessita, uma 
opção é padronizar todos os programas com "ponto" porque apesar das máquinas mais 
modernas não exigirem, elas também não o rejeitam. 
 Sempre haverá alguma necessidade de adaptação que não será passível de 
padronização, por exemplo alguns códigos de cabeçalhos que são específicos, 
mas apenas com estes passos recomendados podemos chegar a um nível de padronização 
que gera uma economia de tempo estimada em 5% na preparação de máquina. Considerando-
se as 9 máquinas CNC da Corneta, são consumidas aproximadamente 2380 horas anuais na 
preparação, resultando assim uma economia de 119 horas/ano. É óbvio que a viabilidade 
destas recomendações vai depender da freqüência com que ocorrem estas interações, se é algo 
 
 
17 
 
muito eventual certamente valerá mais a pena adaptar os programas no momentoda 
necessidade, porém se tratando de uma situação como a nossa onde há três ou quatro tipos de 
comandos e extrema necessidade de flexibilidade em produzir na máquina que estiver 
disponível, podemos dizer que vale muito a pena aplicar esta proposta. 
 
3.4 Máquinas com diferentes cones de fixação de ferramentas 
 
 Este é outro problema básico que ocorre na empresa pela falta de padronização, 
comprometendo a produtividade devido ao tempo gasto em montagem de ferramentas na fase 
de “setup” em muitos casos desnecessários caso os cones de fixação fossem padronizados. 
Explicando melhor, se todos os cones requeridos pelas máquinas fossem padronizados 
(exemplo tamanho ISO 40), em caso de necessidade de uso de uma ferramenta montada em 
outra máquina, bastaria mudar de uma para a outra o conjunto (ferramenta + cone de fixação) 
que leva aproximadamente 30 segundos. Mas como ocorre atualmente em alguns casos é 
necessário desmontar a ferramenta de um cone ISO40 para montar em um cone ISO30, ou 
vice-versa, gastando-se aproximadamente 5 minutos e também diminuindo a vida útil dos 
cones devido a constante montagem e desmontagem. 
 Como a padronização dos cones é inviável a curto prazo, devido a necessidade de 
trocar as maquinas já que o sistema de fixação é uma característica da mesma, uma opção 
para minimizar o problema do maior tempo gasto de “setup” seria ter a disponibilidade de 
ferramentas e cones suficientes para atender a necessidade sem recorrer a este rodízio de 
ferramentas entre os diferentes cones, porém com o único inconveniente de aumentar o 
inventário de cones. 
 Foi feito um levantamento da quantidade de cones de fixação necessários para todas as 
ferramentas utilizadas, dispensando a necessidade de montar e desmontar algumas 
ferramentas a cada setup. Em outras palavras, cada ferramenta teria o seu próprio cone de 
fixação. 
 O resultado obtido é mostrado na tabela 3.4. Nela podemos observar os cálculos de 
investimento e ganho. * Com essa proposta a vida útil dos cones passam a ser prolongados de 
6 meses para 1 ano devido não necessitar mais desmontar as ferramentas do mesmo. 
 É bom relembrarmos aqui que este estudo resulta em investimentos e ganhos anuais 
devido à vida útil dos cones. 
 
 
18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 3.4 – Cálculo de investimento e ganho anual adquirindo cones ISO40 e ISO30. 
 
 
 
19 
 
4. FERRAMENTAS DE CORTE 
 
Problemas estudados 
Ferramentas de cortes ineficientes 
 Trata-se de ferramentas de corte que apresentam baixos resultados de produtividade 
como, por exemplo, brocas de aço rápido que tem baixa vida útil acarretando altas freqüências 
de parada de máquina para afiação e/ou substituição por nova ferramenta e, além disso, 
trabalham a baixas velocidades de corte e avanço o que aumentam o tempo de usinagem por 
peça. Outro exemplo são as fresas que além dos mesmos inconvenientes mencionados para as 
brocas de aço rápido podemos adicionar a baixa quantidade de arestas de corte que são 
diretamente proporcionais à velocidade de avanço, ou seja, quanto menor o número de 
arestas, menor é a velocidade de avanço permitida, e conseqüentemente maior é o tempo de 
usinagem por peça. 
Ferramentas de cortes inadequadas 
 Consideramos inadequadas ferramentas que trabalham em condições impróprias como 
comprimento excessivo, geometria de corte para material ou operação diferente, classe de 
pastilhas para dureza diferente, raios de pastilhas muito grande ou muito pequeno, ângulos de 
saída muito agudo ou muito obtuso, calços de pastilhas de altura diferente, etc. O uso de 
ferramentas nestas condições causam diversas anomalias como quebra de suportes e quebra 
da própria ferramenta em si, quebra de pastilhas, desgaste prematuro das pastilhas, quebra de 
dispositivo por esforço excessivo, etc. 
 
 Este capítulo foi baseado no manual do fabricante de ferramentas de corte Sandivik 
Coromant (2005) e é um dos itens mais importantes do nosso estudo, afinal a variedade de 
ferramentas de corte e de fabricantes é tão grande se torna extremamente complexo dizer que 
esta ou aquela ferramenta é a melhor opção para determinada operação de usinagem. É 
necessário um estudo minucioso para cada ferramenta que se pretende utilizar de modo a 
obter uma ferramenta viável do ponto de vista técnico e econômico. 
 Com o objetivo de contribuir para o aumento de produtividade escolhemos as 
principais operações de usinagem e ferramentas de corte utilizadas que serão abordadas de 
forma prática e detalhada. 
 
 
 
20 
 
4.1 Fresamento 
 
 Segundo a fabricante de ferramentas de corte Sandvik Coromant (2005) o fresamento 
moderno é um método de usinagem bastante universal. Durante os últimos anos, o processo 
de fresamento evoluiu, lado a lado com o desenvolvimento das máquinas-ferramentas, para 
um método que envolve uma imensa variedade de configurações. Hoje em dia, a escolha de 
métodos em máquinas multifuso já não é mais direta além de todas as aplicações 
convencionais, o fresamento é uma interessante alternativa para quem precisa fazer furos, 
abrir cavidades, usinar superfícies que se costumava tornear, fazer roscas, etc. O 
desenvolvimento de ferramentas também tem contribuído com as novas possibilidades, 
juntamente com os ganhos de produtividade, confiabilidade e a constante qualidade que se 
tem conseguido com a tecnologia de pastilhas intercambiáveis e de fresas inteiriças de metal 
duro (solid carbide). O fresamento é, basicamente, o corte de metais com uma ferramenta 
rotativa de múltiplas arestas de corte que executa movimentos programados sobre uma peça 
em quase todos os sentidos de direção. É essa ação de corte que torna o processo de 
fresamento um método de usinagem tão eficiente e versátil. Cada aresta de corte remove uma 
certa quantidade de metal, com uma ação de corte limitada, tornando a formação e saída de 
cavacos um aspecto secundário. Na maioria dos casos, o fresamento ainda é utilizado na 
usinagem de superfícies planas como no caso do faceamento, porém há um aumento 
significativo de usinagem de outras formas e superfícies com o aumento do número de centros 
de usinagem de cinco eixos e máquinas multitarefas. Os principais tipos de fresamento, em 
relação ao efeito sobre uma peça, ou do ponto de vista da trajetória da ferramenta, são: 
 1- faceamento 
 2- fresamento de cantos a 90° 
 3- fresamento de perfis 
 4- fresamento de cavidades 
 5- fresamento de canais 
 6- torno fresamento 
 7- fresamento de roscas 
 8- cortes 
 9- fresamento com altos avanços 
 10- fresamento de mergulho 
 11- fresamento em rampa 
 12- interpolação helicoidal 
 
 
21 
 
 13- interpolação circular 
 14- fresamento trocoidal 
 
 A figura 4.1 mostra as imagens referente as operações de fresamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.1 - Operações de fresamento 
 
 
22 
 
Tabela 4.1 - Desgaste de ferramentas 
 
 
Causa: Solução:
Desgaste de flanco e tipo de entalhe
Selecione uma classe mais 
resistente ao desgaste.
a. Avanço muito 
pequeno.
Aumente o avanço.
Reduza a velocidade de 
corte.
Selecione uma classe mais 
tenaz.
b/c. Cascas. Aumente a velocidade de 
corte.
Microlascas
Geometria da pastilha 
muito fraca.
Selecione uma pastilha com 
uma geometria mais 
robusta.
Aumente a velocidade de 
corte ou selecione uma 
geometria positiva.
Reduza o avanço no início 
do corte.
Fissuras térmicas
Usinagem 
intermitente.
Selecione uma classe mais 
tenaz com melhor 
resistência a choques 
térmicos.
Fornecimento variado 
de fluido refrigerante.
Deve-se aplicar fluido refri-
gerante em abundância ou, 
simplesmente não aplicar.
Aresta postiça (B.U.E.)
Velocidadede corte 
baixa.
Aumente a velocidade de 
corte.
Avanço pequeno. Aumente o avanço.
Geometria de corte. Selecione uma geometria 
positiva.
Acabamento superficial de má 
qualidade
Posição errada da 
pastilha.
Troque a posição.
Deflexão. Verifique o balanço.
Má estabilidade. Melhor estabilidade.
Vibrações
Aumente a velocidade.
Mude a profundidade de 
corte.
Reduza o balanço.
Melhor estabilidade.
Desgaste de ferramentas
a. Desgaste rápido de 
flanco provocando um 
acabamento superficial 
ruim ou medidas for a da 
tolerância.
a. Velocidade de corte 
muito alta ou pouca 
resistência ao 
desgaste.
Fissuras térmicas 
devido a variações de 
Pequenas fissuras 
perpendiculares à aresta 
de corte, causando mi-
crolascas e acabamento 
superficial insatisfatório.
O material da peça é 
soldado à pastilha 
Reduza a velocidade de 
corte.
Aresta postiça.
Pequenas fraturas na 
aresta de corte 
(microlascas) causando 
acabamento superficial 
insatisfatório e desgaste 
excessivo no flanco.
Classe muito 
quebradiça.
Selecione uma classe mais 
tenaz.
b/c. Materiais 
temperados.
b/c. Desgaste tipo entalhe 
provocando um 
acabamento superficial 
ruim e risco de quebra da 
aresta.
Reduza a velocidade de 
corte.
Dados de corte 
errados.
Má estabilidade.
Avaço muito grande. Reduza o avaço.
Aresta postiça causando 
acabamento superficial 
insatisfatório e microlas-
cas na aresta de corte 
quando a aresta postiça 
(B.U.E.) é removida.
 
 
23 
 
4.1.1 Problemas e soluções 
 
Quebra de pastilha no processo de fresamento 
 
1. Espessura excessiva de cavacos na saída da fresa 
- Reduza a espessura do cavaco na saída mudando a posição da fresa em relação à peça. 
- Execute fresamento concordante Diminua o avanço por dente. 
- Selecione uma fresa com diâmetro menor. 
- Use uma pastilha com geometria mais robusta (H). 
 
Quebra de pastilha durante o fresamento de canto a 90° 
 
1. Aparecimento de resíduos de material no processo de fresamento discordante, 
prendendo-se entre o canto e a aresta. 
- Mude o processo para fresamento concordante. Use ar comprimido. 
- Use uma pastilha mais afiada para facilitar o recorte dos cavacos. Monitore o desgaste do 
flanco de modo a evitar desgaste excessivo. 
2. Fresamento concordante com vários passes. 
- Considere a execução da operação com apenas um passe. 
3. Cavaco preso entre o canto e a aresta. 
- Selecione um fresamento discordante Selecione uma pastilha mais robusta. Selecione uma 
fresadora horizontal. 
 
4.1.2 Estudo de melhoria em fresamento 
 
 Veremos agora uma proposta de melhoria com dados reais e/ou aproximados de uma 
melhoria que resultaria em uma economia muito interessante. 
 Denominação das peças Garfos direito, esquerdo e central (6 tipos de peças similares) 
 Demanda anual total = 85.000 peças 
 
Situação atual 
 O fresamento da boca dos garfos é feito com uma fresa Ø25 com 02 arestas de corte 
com pastilhas de classe muito quebradiça e geometria muito fraca. O baixo número de arestas 
de corte proporciona baixas velocidades de avanço e as características das pastilhas causam 
 
 
24 
 
desgaste prematuro por microlascas, e que além disso, ocasionam freqüentes paradas de 
máquina para troca das pastilhas de corte. 
 
Dados do processo atual: 
Preço das 02 pastilhas = R$84,00 
Rendimento médio das 02 pastilhas = 85 peças 
Tempo médio de troca das 02 pastilhas = 5minutos 
Tempo de usinagem da operação = 15 segundos 
Custo hora de usinagem = R$50,00 
 
Custo de pastilhas por peça = R$84,00 / 85pçs = R$0,99/pç 
Custo do tempo de troca das pastilhas por peça = R$50,00 / 60min x 5min / 85pçs = 
 = R$0,05/pç 
Custo de usinagem por peça = R$50,00 / 3600seg x 15seg = R$0,21/pç 
 
Custo anual = (R$0,99/pç + R$0,05/pç + 0,21/pç) x 85.000pçs/ano = R$106.250,00/ano 
 
Situação melhorada 
 
 Substituir a fresa Ø25 com 02 arestas de corte por uma fresa Ø50 com 5 arestas de 
corte que permite o uso de maior avanço de corte e substituir as pastilhas por outras de classe 
mais tenaz e geometria mais robusta que resolve o desgaste prematuro por microlascas, 
conforme o manual técnico de usinagem da fabricante de ferramentas de corte Sandvik 
Coromant. 
 
Dados do processo melhorado (proposta): 
Preço das 05 pastilhas = R$215,00 
Rendimento médio das 05 pastilhas = 1250 peças 
Tempo médio de troca das 05 pastilhas = 10 minutos 
Tempo de usinagem da operação = 11,8 segundos 
Custo hora de usinagem = R$50,00 
 
Custo de pastilhas por peça = R$215,00 / 1250pçs = R$0,17/pç 
Custo do tempo de troca das pastilha por peça = R$50,00 / 60min x 10min / 1250pçs = 
 
 
25 
 
 = R$0,007/pç 
Custo de usinagem por peça = R$50,00 / 3600seg x 11,8seg = R$0,16/pç 
 
Custo anual = (R$0,17/pç + R$0,007/pç + 0,16/pç) x 85.000pçs/ano = R$28.645,00/ano 
 
Economia anual = R$106.250,00 - R$28.645,00 = R$77.605,00 
 
Na tabela 4.2 podemos verificar resumidamente o ganho anual substituindo a fresa de 
Ø25 com 02 arestas por uma de Ø50 com 05 arestas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 4.2 - Ganho anual utilizando fresa Ø50 com 05 arestas. 
 
 
4.2 Furação 
 
 Conforme definição no manual técnico de usinagem da Sandivik Coromant (2005), o 
processo de furação abrange os métodos de se fazer furos cilíndricos em uma peça com 
ferramentas de corte. A furação está associada com operações subseqüentes de usinagem 
como rosqueamento, alargamento, escareamento e mandrilamento. O que há de comum em 
todos esses processos é um movimento principal de rotação, combinado com um movimento 
linear de avanço. Com o desenvolvimento de modernas ferramentas para furação curta, a 
necessidade de usinagem preparatória e subseqüente mudou drasticamente. As ferramentas 
modernas tornaram possível com que a furação em cheio seja executada em uma única 
operação, normalmente sem usinagem prévia dos furos de centro e do furo piloto, além de 
trabalhar com maiores velocidades de corte e avanço e apresentar maior vida útil. Como a 
qualidade do furo é boa, as usinagens subseqüentes para melhorar o dimensional de medição e 
textura superficial é freqüentemente desnecessário. 
 
4.2.1 Efeitos dos dados de corte 
 
 
 
26 
 
 Efeitos da velocidade de corte: 
 É o principal fator na determinação da vida útil da ferramenta. 
 Afeta o consumo de energia. 
 Velocidade de corte excessiva pode provocar: 
 Rápido desgaste de flanco da broca. 
 Deformação plástica das arestas de corte. 
 Furo de qualidade insatisfatória fora da faixa de tolerância. 
 Velocidade de corte muito baixa: 
 Formação de aresta postiça na broca afeta de maneira negativa a remoção dos cavacos. 
 Baixa produtividade/alto custo por furo. 
 Efeitos da taxa de avanço: 
 Decisiva para a formação de cavacos. 
 Afeta o consumo de energia. 
 Contribui para a tensão mecânica e térmica. 
 Altas faixas de avanço produzem: 
 Bom controle de cavacos. 
 Menor tempo de corte. 
 Menor desgaste da ferramenta. 
 Maior risco de quebra da ferramenta. 
 A qualidade do furo pode ser prejudicada. 
 Baixas faixas de avanço produzem: 
 Cavacos mais longos. 
 Melhoria da qualidade. 
 Desgaste acelerado da ferramenta 
 Maior tempo de corte/maior custo por furo. 
 Importância do controle de cavacos: 
 Um controle ruim de cavacos pode produzir acabamento insatisfatório do furo e 
quebrar a broca. 
 
4.2.2 Recomendações para uma furação bem sucedida (broca de metal duro inteiriça) 
 
 O fabricante de ferramentas de corte Sandvik Coromant (2005) afirma que é essencial 
máxima estabilidade de todo o sistema de fuso, suporte de ferramenta e broca. A instabilidade 
implica uma sobrecarga na rigidez do sistema. O metal duro é o material para ferramenta mais27 
 
duro possível, mais do que qualquer outro tipo de broca, e é capaz de produção de furos de 
qualidade em alta velocidade. Entretanto, quando as condições de usinagem forem instáveis e 
se exigir demais da ferramenta, devem ser tomadas precauções ou considerada uma outra 
alternativa. Para fazer uso total das capacidades da broca de metal duro inteiriça, a 
máquina-ferramenta deve ser rígida, estar em boas condições e a peça deve estar firmemente 
fixada. Vibração, mesmo que de freqüência muito baixa, produz um efeito negativo sobre a 
vida útil da ferramenta e da segurança de produção, já que as arestas de corte podem lascar 
em vez de sofrer desgaste de flanco e, dessa forma, gerar um acabamento ruim e rápida 
quebra da ferramenta. Transmissão de torque e fornecimento de refrigeração de boa qualidade 
também são fatores de sucesso. 
 
Tabela 4.3 - Furação com broca de metal duro inteiriça 
Superfícies irregulares 
Na entrada, o avanço deve ser reduzido para um quarto da taxa 
normal, para evitar lascamento. 
 
Superfícies côncavas 
Os furos são possíveis se o raio for maior do que 15 vezes o 
diâmetro da broca. O avanço deve ser reduzido para um terço da 
taxa normal na entrada. 
 
Superfícies convexas 
Os furos são possíveis se o raio for maior do que 4 vezes o 
diâmetro da broca e o furo for perpendicular ao raio. O avanço 
deve ser reduzido para metade da taxa normal na entrada. 
 
Furação transversal 
Pode ser feita se o avanço for reduzido para um quarto da taxa 
normal na entrada e na saída da furação transversal. 
 
Alargando furos 
Operações de alargamento de furos não são possíveis com brocas 
de metal duro inteiriça 
 
 
 
28 
 
 Tabela 4.4 - Furação com broca de metal duro inteiriça 
Furos mais profundos com refrigeração externa 
Normalmente, um furo pode ser feito em uma única etapa. Mas se 
forem feitos furos profundos (mais do que 3 x D), com o uso de 
fluido externo, um terço da profundidade pode ser feita de 
maneira contínua, seguido por um ciclo de furação intermitente 
(pica-pau). Mas a furação intermitente de furos profundos deve 
ser apenas um solucionador de problemas. 
Ciclo de furação intermitente 
Após furar até um terço da profundidade, a broca é recuada o 
suficiente para o escoamento de cavacos, limpeza do furo e 
seguida por ciclos de furação repetidos. 
 
Furação de superfícies não planas 
A furação de superfícies inclinadas de peças até um máximo de 10° é aceito, mas uma redução do avanço é 
essencial na entrada, para evitar que a broca escorregue e, quando a broca é retirada, para impedir o desgaste da 
fase circular ou quebra da broca. 
Inclinação menor do que 5° 
A ação de corte é intermitente. O avanço deve ser reduzido para 
1/3 da faixa de avanço normal até o corte do diâmetro completo. 
 
 
Furos passantes 
 Na saída de furos passantes, o avanço deve ser reduzido para 1/3 
do avanço normal. 
 
 
Inclinação de 5-10° 
Comece executando uma operação de centralização com uma 
broca curta, que possua o mesmo ângulo de ponta. Como 
alternativa, usine uma pequena superfície plana. 
 
Inclinação maior do que 10° 
A furação não é possível, a menos que a superfície de entrada seja 
preparada. 
 
 
 
 
 
 
29 
 
Tabela 4.5 - Problemas e soluções - brocas de metal duro inteiriça 
Problema Causa Solução 
 
1-Velocidade de corte e temperatura 
de aresta muito baixa. 
2- Fase negativa muito grande. 
3- Sem cobertura. 
4- Baixa porcentagem de óleo no 
fluido de corte. 
 
1- Aumente a velocidade de corte 
ou use refrigeração externa. 
2- Aresta de corte mais positiva 
Cobertura na aresta. 
3- Aumente a porcentagem de óleo 
no fluido de corte. 
 
 
 
1- Fixação instável. 
2- TIR muito grande. 
3- Corte intermitente. 
4- Fluido de corte insuficiente. 
(Fissura térmica) 
5- Fixação instável da ferramenta. 
 
1- Verifique a fixação. 
2- Verifique o batimento radial. 
3- Reduza o avanço. 
4- Verifique o fornecimento de 
fl fluído de corte. 
5- Verifique o porta-ferramenta. 
 
 
1- Velocidade de corte muito alta. 
2- Avanço muito baixo. 
3- Classe muito tenaz. 
4- Falta de fluido de corte. 
 
1- Reduza a velocidade de corte. 
2- Aumente o avanço. 
3- Mude para uma classe mais dura. 
4- Assegure o fornecimento de 
fluido de corte apropriado 
 
1- Condições instáveis. 
2- O desgaste máximo permissível foi 
excedido. 
3- Classe muito dura. 
 
1- Verifique o setup 
2- Substitua a broca mais freqüência 
3- Mude para uma classe mais tenaz 
 
 
1- TIR muito grande 
2- Fluido de corte insuficiente 
3- Velocidade de corte muito alta 
4-- Material abrasivo 
 
1- Verifique o batimento 
2- Use óleo puro ou emulsão mais 
potente 
3-Velocidade de corte mais baixa 
4- Mude para uma classe mais dura 
 
 
 
 
 
 
30 
 
Tabela 4.6 - Problemas e soluções - brocas de metal duro inteiriça 
Problema Causa Solução 
 
1- Velocidade de corte muito baixa 
2- Avanço muito alto 
3- Aresta transversal muito pequena 
 
 
1- Aumente a velocidade de corte 
2- Reduza o avanço 
3- Verifique as dimensões da aresta 
transversal 
 
1- Velocidade de corte e/ou avanço 
muito alto 
2- Fornecimento de fluido de corte 
insuficiente 
3- Broca/classe inapropriada 
 
1- Reduza a velocidade de 
corte e/ou o avanço. 
2- Aumente a pressão e o volume de 
fluido de corte 
3- Use uma classe mais dura 
 
1- Fixação insuficiente 
2- A peça está se movimentado 
3- Condições de corte inapropriadas 
4- Fuso de potência insuficiente 
5- Entupimento de cavacos 
6- Avanço muito alto 
7- Desgaste excessivo 
 
1- Verifique a fixação da peça e da 
broca 
2- Melhore a fixação 
3- Verifique os dados de corte 
4- Verifique a máquina 
5- Ajuste os dados de 
corte/fornecimento de fluido 
6- Reduza o avanço. 
7- Verifique o desgaste com mais 
freqüência 
 
 
 
1- Fluido de corte inconsistente 1- Examine o fornecimento de 
fluido de corte 
2- Complete o tanque de fluido de 
corte 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
 
4.2.3 Estudo de melhoria para broca inteiriça de metal duro 
 
 
 Esta proposta de melhoria está vinculada ao estudo de melhoria de dispositivo de 
fixação a ser visto posteriormente no capítulo 5, já que de acordo com o fabricante de 
ferramentas de corte Sandivik Coromant a rigidez do sistema de fixação é fundamental para o 
uso de brocas inteiriças de metal duro (cap. 4.2.2). 
Denominação da peça: Garfo de Ré 
Demanda anual = 8.000 peças 
 
Situação atual 
 Atualmente para se usinar dois furos Ø9,5 na peça são utilizadas 02 ferramentas sendo 
01 broca de centro Ø4x10 e 01 broca helicoidal de aço rápido(AR) Ø9,5, a broca de centro é 
necessária para guiar a broca helicoidal de aço rápido Ø9,5 já que esta executa furos 
desalinhados se usada sem furo de centro, outro fator de baixa produtividade é que a 
velocidade de corte para o aço rápido é baixa com o inconveniente de queimar a broca caso 
seja aumentada. 
 
Dados do processo atual: 
Preço da broca de centro = R$15,00 
Rendimento da broca de centro = 300pçs 
Preço da broca AR Ø9,5 = R$65,00 
Rendimento da broca Ø9,5 = 1800pçs 
Tempo de usinagem da operação = 58seg 
Custo hora de usinagem = R$50,00 
 
Custo da broca de centro por peça = R$15,00 / 300pçs = R$0,05/pç 
Custo da broca AR Ø9,5 por peça = R$65,00 / 1800pçs = R$0,04/pç 
Custo de usinagem por peça = R$50,00 / 3600seg x 58seg = R$0,81/pç 
 
Custo anual = (R$0,05/pç + R$0,04/pç + 0,81/pç) x 8.000pçs/ano = R$7.200,00/ano 
 
Situação melhorada 
 Implementar uma broca inteiriça de metal duro(MD) Ø9,5 , que graças a sua 
característica de auto centrante dispensa a necessidade de broca de centro e ainda trabalha a32 
 
altas velocidades de corte e avanço e apresenta maior vida útil (conforme a Sandivik 
Coromant). 
 
Dados do processo melhorado (proposta): 
Preço da broca de MD Ø9,5 = R$800,00 
Rendimento da broca MD Ø9,5 = 12.000pçs 
Tempo de usinagem da operação = 18,5seg 
Custo hora de usinagem = R$50,00 
 
Custo da broca MD Ø9,5 por peça = R$800,00 / 12.000pçs = R$0,07/pç 
Custo de usinagem por peça = R$50,00 / 3.600seg x 18,5seg = R$0,26/pç 
 
Custo anual = (R$0,07/pç + R$0,26/pç) x 8.000pçs/ano = R$2.640,00/ano 
 
Economia anual = R$7.200,00 - R$2.640,00 = R$4.560,00 
 
 Na tabela 4.6 podemos verificar resumidamente a proposta e o ganho anual utilizando 
uma broca de metal duro ao invés de uma broca helicoidal de aço rápido na peça em exemplo. 
 
 
 
 
 
Tabela 4.7 – Ganho anual utilizando brocas de metal duro. 
 
 
4.2.4 Brocas com pastilhas intercambiáveis 
 
 
 
Figura 4.2 - Brocas com pastilhas intercambiáveis 
 
 
33 
 
 A atual gama de brocas de pastilhas intercambiáveis (Fig. 4.17) abrange uma ampla 
variedade de aplicações. Geralmente, as pastilhas intercambiáveis oferecem clara vantagem 
na maioria dos aspectos e, para furos que caem dentro de suas capacidades, elas devem ser 
consideradas como primeira escolha para usinagem com brocas estacionárias ou rotativas. 
Com suas crescentes capacidades de produzir tolerâncias mais fechadas e melhor acabamento 
superficial, broca com pastilha intercambiável é uma ferramenta muito versátil em relação a 
materiais, maquinaria e operação. A broca com pastilha intercambiável combina a resistência 
do corpo da broca em aço com a resistência ao desgaste das pastilhas de metal duro, estas 
intercambiáveis, em vez de reafiáveis. A vida útil da broca é longa e pode ser utilizada em 
diferentes exigências de usinagem. A confiabilidade e a precisão são sempre altas, além da 
habilidade de proporcionar boas economias em usinagem. 
 As seguintes dicas de aplicação (Fig. 4.3) garantirão performance suave e resultados 
ideais. 
 
Figura 4.3 - Possibilidades operacionais com brocas com pastilhas intercambiáveis 
 
4.2.4.1 Desgaste de pastiIha 
 
O lascamento de arestas de corte pode ter diversas causas: 
- Broca descentralizada 
- Deflexão da broca causada por balanço excessivo da ferramenta, da faixa de avanço ou do 
comprimento da broca 
- Estabilidade de pastilha ruim devido à posição incorreta do assento da pastilha ou assentos e 
parafusos danificados. 
- Estabilidade da broca ruim devido ao suporte de ferramenta errado, condição e alinhamento 
ruim do fuso ou da torre. 
- Má estabilidade da máquina e da peça. 
- Fornecimento insuficiente de fluido de corte. 
- Pastilhas incorretas, classe ou geometria não apropriada para as exigências nas arestas de 
corte centrais e periférica. 
 
 
34 
 
Se ocorrer lascamento nas arestas de corte de uma broca helicoidal reafiável de metal 
duro, deve se considerar uma troca para broca com pastilha intercambiável, especialmente se a 
instabilidade continuar. A opção de arestas mais tenazes em uma broca com pastilha 
intercambiável, em alguns casos, soluciona o problema. Nunca se deve permitir o lascamento 
das arestas de corte; isso deve ser tomado como indicativo de que algo precisa ser corrigido no 
processo de usinagem. 
 
4.2.4.2 Benefícios do uso de uma moderna broca com pastilha intercambiável 
 
As principais vantagens das modernas brocas de pastilha intercambiáveis em relação 
aos demais tipos de broca são as seguintes: 
- Tempos de ciclo mais curtos 
- Menores custos de usinagem 
- Menor tempo de máquina parada 
- Melhor utilização dos recursos de produção 
- Maior segurança de produção 
- Maior vida útil da ferramenta e performance mais consistente 
- Área de qualidade do furo ampliada com brocas de pastilhas intercambiáveis 
- Simples de usar e manter menores custos de estoque 
- Menor consumo de energia 
- Mais apropriada para setups/peças com estabilidade ruim 
- Versátil quanto aos materiais da peca e à maquinaria 
 
4.2.4.3 Características da broca que contribuem para os benefícios 
 
- Taxa de penetração mais rápida (velocidade de avanço e de corte) 
- Menor força de avanço axial 
- Não é necessária furação intermitente 
- Auto-centrante 
- Aplicável para condições de peça/exigências de furo variáveis 
- Diversas possibilidades de variação de diâmetro com uma única broca 
- Acabamento possível na direção do diâmetro, na retirada da broca 
- Uma classe/geometria cobre muitas aplicações 
- Possibilidades de otimização com classes/geometrias dedicadas de pastilhas 
 
 
35 
 
- Furos duplos de refrigeração levam o refrigerante às arestas de corte 
- Canais helicoidais especialmente desenvolvidos, que proporcionam escoamento de cavacos 
sem restrição e alta estabilidade 
- Grande área de quebra de cavacos, tamanho e formato de cavacos menos limitados 
- Boa para materiais de cavacos longos, aço inoxidável etc. 
- Pastilhas com arestas de corte robustas, vida útil longa e previsível 
- Sem reafiação 
- Desenho e identificação individual de pastilhas centrais e periféricas 
- Opção de haste de broca e brocas integradas 
 
4.2.4.4 Resolução de problemas 
 
Quando as arestas de corte desgastam-se prematuramente, com baixa vida útil da 
ferramenta, normalmente a causa está relacionada com dados de corte incorretos, classes de 
pastilha incorretas ou até mesmo o tipo de broca ou fornecimento de fluido de corte baixo. 
Instabilidade e baixo fornecimento de fluido de corte também provocam vida útil baixa. 
Quando a aresta de corte lasca, o alinhamento da broca deve ser verificado, para se manter 
dentro dos limites recomendados. A concentricidade deve estar ao redor de +/-0.05mm. 
A falta de rigidez no setup, ferramenta ou máquina, freqüentemente levam ao lascamento, 
necessitando uma aresta de corte mais tenaz. Se a pastilha não estiver assentada ou fixa de 
maneira segura, pode ocorrer lascamento. Os assentos e parafusos de pastilhas precisam ser 
bem conservados em brocas de alta performance; recomendamos troca freqüente de parafusos 
de pastilhas. Outro fator importante é quão firme a broca é fixada à máquina, para dar 
estabilidade durante a usinagem, a qualidade da fixação da ferramenta é muito importante. Se 
forem produzidos furos com diâmetro maior ou menor freqüentemente a razão é que a broca 
está descentralizada. Outras razões podem ser o fuso da máquina fora de alinhamento, faixa de 
avanço muito alta ou falta de rigidez do setup. Se o furo não for simétrico, freqüentemente a 
origem do problema pode ser rastreada até uma falta de estabilidade devido a rigidez ruim no 
set-up ou na máquina. Também é possível que os dados de corte estejam errados para o 
material em questão. Normalmente, o acabamento superficial insatisfatório é resultado de 
vibrações que surgem de rigidez ruim no setup de usinagem. A broca pode ser muito longa, 
fixada a um suporte ou fuso de baixa qualidade, os dados de corte podem estar incorretos para 
a aplicação a penetração inicial pode estar relacionada com superfícies ruins. O fornecimento 
de fluido de corte pode ser insuficiente ou o controle de cavacos pode não ser suficientemente 
 
 
36 
 
bom, onde o escoamento de cavacos é irregular. Geralmente, os parâmetros de limitação de 
desgaste da ferramenta na furação são a segurança e a qualidade do furo. O desgaste e as 
arestas postiças que distorcem excessivamente a geometria de corte são riscos que afetam a 
confiabilidade da maneira como uma broca fará o número de furos exigidos. 
 
Tabela 4.8 - Dicas práticas para furação - caso ocorram problemas 
 
4.2.4.5 Recomendações para uma furação bem sucedida (brocas intercambiáveis) 
 
- Confira o alinhamento da máquina, a estabilidade, a qualidade do suporte e da fixaçãoda 
ferramenta. 
- Confira a potência, a força de avanço e o torque disponível no fuso da máquina. 
- Confira as taxas de pressão e fluxo disponíveis do refrigerante. 
Problemas
Realinhe 
a broca
Aumente o 
fluxo de 
refrigeração, 
limpe o filtro, 
limpe os 
canais de 
refrigeração 
da broca
Sele-
cione 
uma 
rotação 
mais 
tenaz
Reduza 
o 
avanço
Melhore 
a estabili-
dade, 
refixe a 
peça, 
diminua o 
balanço 
da broca.
Verifique o 
fundo do furo 
ou a dimensão 
do "pip". Se 
estiver maior 
que o normal, 
alinhe a broca 
(só brocas 
Coromant-U)
Verifique 
as 
recomen-
dações de 
veloci-
dade e 
avanço
Verifique 
a classe 
de metal 
duro
Aumente a 
velocidade
Face frontal 
da broca 
quebrada
X X X X
Desgaste no 
diâmetro 
externo da 
broca
X X X X
Furo 
acima/abaixo 
do tamanho
X X X X X
Entupimento 
de cavacos 
nos canais da 
broca
X X X X X
Vibrações X X X
Pequenas 
fraturas na 
aresta de 
corte(micro-
lascas)
X X X X X
Furo não 
simétrico X X X
Vida útil 
insatisfatória X X X X
Soluções
 
 
37 
 
- Selecione a ferramenta correta para a operação e use de maneira recomendada pelo fabricante 
- Otimize conforme combinação de alta velocidade de corte e taxa de avanço para boa 
evacuação de cavacos. 
- Faça manutenção regular de ferramentas. 
- Troque o parafuso de fixação da pastilha na broca freqüentemente. 
- Estabeleça uma vida útil confiável e predeterminada. 
- Defina faixas de avanço corretas para a furação de superfícies irregulares, arredondadas e 
furos passantes. 
 
4.2.4.6 Estudo de melhoria usando brocas de pastilhas intercambiáveis 
 
 Veremos agora um estudo com dados reais e/ou aproximados de uma melhoria 
executada em que houve uma economia significativa usando uma broca de pastilhas 
intercambiáveis ao invés de uma broca de aço rápido. 
Denominação das peças Braços relê (4 tipos de peças similares) 
Demanda anual = 120.000 peças 
 
Situação anterior 
Para usinar um furo Ø19,5 0/+0,15, usava-se um broca de aço rápido Ø19 e uma barra 
de mandrilar Ø19,5. 
Obs: A operação de mandrilamento era necessária porque a broca de aço rápido não garante a 
tolerância exigida no furo. 
Tempo para abrir furo Ø19 = 45 segundos 
Tempo para mandrilar furo com Ø19,5 0/+0,15 = 21 segundos 
Tempo de troca da ferramenta = 10 segundos 
Tempo total = 76 segundos 
Considerando custo hora de usinagem de R$50,00 teremos: 
Custo de usinagem = R$50,00 / 3.600seg x 76seg x 120.000pç/ano = 
 = R$127.200,00/ano 
 Preço da broca = R$110,00 
Rendimento da broca = 42 afiações x 150 peças/afiação = 6.300 peças/broca 
Custo de afiação = R$6,80/hora x 5min x 42 afiações = R$24,00/broca 
Custo da broca = (R$110,00 + R$24,00) / 6.300 x 120.000peças/ano = 
 = R$2.552,00/ano 
 
 
38 
 
 
Preço da barra de madrilar = R$400,00 
Rendimento da barra = 20.000 peças 
Custo da barra de mandrilar = R$2.400,00/ano 
 
Preço da pastilha = R$30,00 
Rendimento da pastilha = 120pçs/pastilha 
Custo de pastilhas = R$30,000 / (120pçs/pastilha) x 120.000pçs/ano = 
 = R$30.000,00/ano 
 
Custo total = R$162.152,00/ano 
 
Situação atual (melhorada) 
Com o uso de uma broca de pastilhas intercambiáveis não é necessário o uso da barra 
de mandrilar já que a broca de pastilhas intercambiáveis assegura a medida de Ø19,5 0/+0,15 
apenas com o auxílio de uma bucha excêntrica. 
Tempo para usinar furo Ø19,50/+0,15 = 14,7 segundos 
Custo de usinagem = R$50,00 / 3.600seg x 14,7seg x 120.000pç/ano = 
 = R$24.500,00/ano 
 
Preço da broca (Com pastilhas intercambiáveis) = R$1.200,00 
Rendimento = 30.000 peças/broca 
Custo da broca = R$4.800,00/ano 
 
Preço da bucha excêntrica = R$800,00 
Rendimento = 30.000 peças/bucha 
Custo da bucha = R$3.200,00/ano 
 
Preço das pastilhas = R$30,00 
Rendimento (Pastilha periférica) = 240pçs/pastilha 
Rendimento (Pastilha central) = 360pçs/pastilha 
Rendimento médio = 300pçs/pastilha 
Custo de pastilhas = R$30,000 x 2 pastilhas / (300pçs/pastilha) x 120.000pçs/ano = 
 = R$24.000,00/ano 
 
 
39 
 
Custo total = R$56.500,00/ano 
 
Resultado final 
Situação anterior = Custo total = R$162.152,00/ano 
Situação atual (Melhorada) = Custo total = R$56.500,00/ano 
 
R$162.152,00 - R$56.500,00 = 105.652,00 
 
Economia anual de 105.652,00 
 
Na tabela 4.8 temos o resumo do investimento e o ganho da proposta apresentada 
utilizando brocas de pastilhas intercambiáveis ao invés de uma broca de aço rápido. O 
investimento e o ganho são anuais devido a vida útil da ferramenta. 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 4.9 – Ganho anual utilizando brocas de pastilhas intercambiáveis. 
 
 
 
 
 
 
40 
 
5. DISPOSITIVOS DE FIXAÇÃO 
 
Problemas estudados 
Dispositivos de fixação não robustos 
 Os problemas enfrentados com dispositivos de fixação não robustos são vários, desde 
constantes quebras do próprio dispositivo ocasionando paradas de produção para manutenção 
do mesmo, até quebras das ferramentas devido a instabilidade da fixação, principalmente se 
tratarmos de ferramentas de metal duro que são extremamente frágeis à instabilidade devido 
sua alta dureza. Para se evitar ou diminuir estes danos aos dispositivos e ferramentas é 
necessário trabalhar com baixos parâmetros de corte para diminuir o esforço, o que acarreta 
um maior custo por peça devido ao aumento do tempo de usinagem. 
Dispositivos de difícil fixação manual 
 Ao se trabalhar com uma fixação manual em um dispositivo de fixação o tempo desta 
atividade passa a depender do operador ficando sujeito a grandes variações dependendo da 
habilidade, motivação, fadiga, etc. do mesmo. Sendo assim os muitos dispositivos de difícil 
fixação manual são grandes oportunidades de melhoria. Trata-se de sistemas com fixação por 
parafusos com até cinco parafusos para fixar uma única peça, e muitas vezes em difícil 
posição de acesso pelo operador, por exemplo, parafusos muito perto um do outro ou 
localizado na parte traseira do dispositivo forçando o operador a trabalhar em uma posição 
desconfortável e prejudicial à sua saúde física. 
 Inadequados pontos de apoio 
 Esta questão está mais relacionada com a qualidade do produto do que com a 
produtividade em si, já que inadequados pontos de apoio podem causar deformações no 
produto e não proporcionar repetitividade de medidas ao processo, porém cada vez que ocorre 
um destes problemas de qualidade por causa de inadequados pontos de apoio do dispositivo 
durante o processo, a produção é parada até que se resolva o problema, ou pior, se as peças 
são reprovadas após o término do lote, é necessário repor o lote sobrecarregando a produção e 
arcando ainda com o prejuízo das peças reprovadas, sendo assim este é um sério problema de 
produtividade. 
 
 Este capítulo foi baseado na apostila do Domene (sem data) denominado “Tecnologia 
de Dispositivos”, seus estudos indicaram que os meios de fabricação e os tempos de 
realização de cada etapa é função do tipo e da quantidade do produto a ser fabricado. 
 
 
41 
 
 Conforme os objetivos da empresa, essas etapas poderão ser executadas por apenas um 
elemento, em serviços de ferramentaria, manutenção ou baixa produção seriada; fixando as 
peças em dispositivos padrões das máquinas (placas, morsas, grampos, etc.). Em se tratando 
de média e alta produção seriada o serviço é desenvolvido por uma equipe de profissionais 
como Engenharia de Produto, Engenharia de Manufatura e Departamento de Produção. Neste 
último caso torna-se necessário o uso de dispositivos de fixação especiais de modo a obter um 
processo competitivo no que se refereà velocidade de fabricação e qualidade. 
 As qualidades físicas e geométricas dependem evidentemente das ferramentas e das 
máquinas, bem como, de outros parâmetros, tais como: locação, rigidez da peça, ferramenta, 
máquina, etc. 
 
5.1 Tecnologia de dispositivos 
 
 A Tecnologia de dispositivos tem por objetivo estudar os meios empregados em um 
processo produtivo de tal modo a facilitar ou tornar possível, técnica e economicamente a 
produção de peças, atingindo a níveis de qualidade e produtividade com o mínimo custo. 
A meta final da tecnologia de dispositivos é dar os fundamentos para se produzir a peça 
segundo as especificações do desenho do produto. Por outro lado, o desenho do produto deve 
satisfazer às condições de montagem e funcionalidade da peça no conjunto mecânico, de tal 
modo a atender à intercambiabilidade. 
 Pode-se afirmar que os maiores custos de fabricação são aplicados nos processos 
finais de obtenção da peça, que como se sabe, são geralmente os processos de usinagem. Mas 
o dispositivo representa um dos meios mais importantes na elaboração de um processo de 
usinagem. 
 
5.2 Meios de Fabricação 
 
 Para atender às suas finalidades, no projeto dos dispositivos, devem-se observar os 
seguintes pontos fundamentais: 
- Utilizar de modo racional as máquinas-ferramenta, procurando sempre que possível, utilizar 
máquinas convencionais não máquinas especiais de alto custo. 
- Reduzir ao mínimo os tempos secundários ou passivos, tais como: transporte, locação, 
fixação, controle, etc., o que pode ser conseguido através da racionalização ou combinação de 
operações. 
 
 
42 
 
 Exemplo: agrupar várias operações semelhantes de furar, em uma única operação, 
utilizando cabeçote múltiplo e dispositivo com máscaras de buchas de guia para as 
ferramentas. 
- Aumentar a produtividade em decorrência da facilidade de posicionamento e fixação de 
peças no dispositivo. 
- Esforço físico do operador não mais necessário para fixar peças, bastando para isso prever o 
emprego de sistemas de alavancas, excêntricos, cunhas, etc., aliado a recursos pneumáticos, 
elétricos, hidráulicos, etc., que fornecem a força necessária e suficiente para uma determinada 
fixação. 
- Eliminar a interferência do operador para alinhamento ou posicionamento de peças, agora de 
responsabilidade do dispositivo, atingindo portanto, altos níveis de qualidade. 
- Com o emprego no dispositivo de sistema adequado de manuseio, garante-se também maior 
segurança para o operador. 
 
5.3 Funções e objetivos fundamentais 
 
 Podem-se resumir as funções e objetivos fundamentais dos dispositivos dentro dos 
seguintes itens: 
- Reduzir custos de fabricação com a introdução de melhor recurso técnico ao processo 
produtivo. 
- Manter a qualidade do produto, permitindo deste modo a intercambiabilidade. 
- Equipar máquinas convencionais, tornando possível ou mais fácil a execução da operação. 
 
5.4 Pontos básicos no projeto de dispositivos 
 
 Se o objetivo de uma empresa é a produção seriada de peças, tem-se um desenho do 
produto bem definido, quer na sua funcionalidade, querem nas demais especificações, como: 
tolerâncias de forma e posição, acabamento superficial, etc. Uma vez definido o produto, para 
obtê-lo, basta estudar as variáveis que interferem no processo produtivo, tais como: 
 
5.4.1 Parâmetros tecnológicos 
 
 Dimensionar o dispositivo de tal modo que o sistema “Máquina-Ferramenta-
Dispositivo-Peça” seja o mais rígido possível. Quando o sistema não atender à rigidez 
 
 
43 
 
desejada, por mais que se altere o projeto do dispositivo, a viabilidade de produção da peça só 
será alcançada mediante alteração do desenho do produto. A influência do dispositivo na 
rigidez “Máquina-Ferramenta-Dispositivo-Peça” é fundamental. É por esta razão que se 
superdimensiona o corpo do dispositivo para absorver as vibrações durante a usinagem. 
 
5.4.2 Parâmetros econômicos 
 
 A quantidade de peças a produzir é um fator importante na concepção do dispositivo. 
Assim, se optar por dispositivos de alto padrão técnico aplicado à pequena produção seriada 
de peças, o custo se elevaria de tal ordem que o investimento não se justificaria. Mas em se 
tratando de alta produção, quanto mais recurso se adicionar aos dispositivos, mais econômico 
será o processo produtivo. 
 Por exemplo, supondo-se que em uma produção, as únicas variáveis de custo sejam 
tempo por peça e custo dos dispositivos, temos o gráfico conforme figura 5.1: 
 Através da análise do “Ponto de Equilíbrio A”, pode-se optar em uma produção 
seriada pelo emprego, ou não, de dispositivos mais sofisticados. 
 
Figura 5.1 - Gráfico de custo de dispositivo 
 
5.4.3 Parâmetros humanos 
 
 O elemento humano também influência na concepção do projeto do dispositivo. De 
fato, pode-se afirmar que a aplicação de recursos técnicos a um ferramental é inversamente 
di
sp
.
1di
sp
o
sit
iv
o
 
2
A
NA N° de peças
(n)
CUSTO
1
2
NA(n) < opção 1
NA(n) > opção 2
 
 
44 
 
proporcional à habilidade do profissional disponível. Atualmente a mão de obra apresenta alto 
índice de rotatividade, o que nos orienta a projetar dispositivos com grande recurso técnico 
que independa do erro do operador. 
 
5.5 Índice de utilização dos dispositivos 
 
 É importante que se tenha uma previsão, ou que se possa medir o desempenho do 
dispositivo. Utiliza-se para este fim, o Índice de Utilização (Iu), definido por : Iu = Ie x Ip 
Sendo: Ie: Índice de Eficiência do dispositivo. 
 Ip: Índice de Preparação do dispositivo. 
Onde: Ie
 = TM 
 
 
To
 
 
 Ip = To
 
 
 To
 + Tp 
 n 
 
TM: Tempo Máquina 
To: Tempo de Operação 
Tp: Tempo de Preparação do dispositivo na máquina (incluindo tempo de troca das ferram.) 
Ts: Tempo Secundários 
n: Número de peças a produzir 
tem-se: To = TM + Ts 
 
 Observação: O índice de utilização nos dá uma visão estática do processo de 
fabricação, isto é, não considera as variações dimensionais durante o processo (refugos não 
considerados). 
O índice de preparação, dependendo do lote (a) de peças, dá uma idéia de como administrar a 
produção, isto é, alcança-se um ótimo índice de preparação, quando Tp/n tender a zero. 
Ou seja: 
 Para um determinado lote (n) de peças, prever a construção de um dispositivo com 
grande facilidade de locação e fixação do mesmo sobre a mesa da máquina (Tp pequeno). 
 Se (n) for grande, não se adiciona muito recurso para facilitar a colocação do 
dispositivo na máquina, mas sim, para facilitar a substituição das ferramentas. 
O índice de eficiência mede a rapidez na colocação e retirada da peça do dispositivo 
(Ts pequeno). É também um indicador na opção da automatização. 
 
 
45 
 
Exemplo: Em uma operação em que o tempo máquina é pequeno (TM), para se obter 
um bom índice de eficiência, deve-se exigir alto ritmo de trabalho do operador para 
acompanhar a máquina. Isto é impossível devido à limitação humana. A solução é a 
automatização do dispositivo. O índice de utilização do dispositivo pode ser um meio muito 
eficiente para gerenciar uma produção seriada de peças. 
 
5.6 Estudos de melhoria dos dispositivos 
 
5.6.1 1º Estudo de melhoria para dispositivo de fixação 
 
 Apresentaremos a seguir um estudo mostrando o resultado de alteração de um 
dispositivo em que se usina 01 peça por fixação, passando a usinar 04 peças por fixação, 
alterando também o sistema de fixação manual para acionamento hidráulico. 
Denominação da peça = Articulação do pedal 
Demanda anual = 33.600 peças