Dissertação Deibe Valgas

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PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA 
MECÂNICA 
 
 
 
 
 
Deibe Valgas dos Santos 
 
 
 
 
Análise dos Esforços de Usinagem na 
Furação do Ferro Fundido Vermicular 
ASTM A 842/2004 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São João Del-Rei, 2013
 
 
Deibe Valgas dos Santos 
 
 
 
 
 
 
 
Análise dos Esforços de Usinagem na 
Furação do Ferro Fundido Vermicular 
ASTM A 842/2004 
 
 
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado 
da Universidade Federal de São João Del-Rei, 
como requisito para a obtenção do título de 
Mestre em Engenharia Mecânica. 
 
Área de Concentração: Materiais e Processos de 
Fabricação 
 
Orientador: Prof. Dr. Durval Uchôas Braga 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São João Del-Rei, 2013 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este trabalho à minha companheira de hoje e sempre, Silvana 
Apolinário Rodrigues. 
 
 
Agradecimentos 
 
Inicialmente agradeço a Deus pela força e pelo contínuo conforto que me fez 
prosseguir nesta jornada de dúvidas e incertezas, num caminho árduo, que graças 
ao seu carinho e atenção de Pai permitiu que tivesse forças para poder concluí-lo. 
Agradeço a minha companheira e cúmplice Silvana Apolinário Rodrigues por 
compartilhar minhas incertezas, aflições e alegrias que ocorreram durante esta 
caminhada. Pela companhia e solidariedade, dedico lhe este trabalho. 
Aos familiares, meus pais e minhas irmãs, Débora Aparecida e Isadora 
Aparecida, pelo carinho e pela confiança. 
Aos colegas da República Vaticano que me ajudaram com suas motivações e 
palavras amigáveis: Alan de Paula Avelar, Marcos Luiz de Souza Castro, Giovanny 
Pereira Amaral, Pedro Henrique Azevedo Junqueira, Rafael Fonseca e em especial 
ao meu primo Carlos Aurélio da Silva Carvalho que foi o primeiro a me incentivar na 
realização deste trabalho e que me trouxe confiança e fez despertar meus sonhos. 
Ao professor Durval Uchôas Braga, meu orientador do programa de mestrado, 
por confiar nos meus esforços e por ter concedido mais esta oportunidade em minha 
vida. 
Ao professor Denilson José do Carmo, colaborador da Universidade de Itaúna, 
instrutor, pesquisador que atua no Desenvolvimento e Inovação Tecnológica do 
SENAI/CETEF Marcelino Corradi. Agradeço pela confiança, carinho e orientação. 
Também agradeço pela elaboração da carta de recomendação para me candidatar 
ao programa de mestrado e pelo empenho em disponibilizar as placas de CGI 
utilizadas neste trabalho. 
Ao senhor Lúcio José de Figueiredo Sampaio, diretor regional do SENAI/MG, e 
ao professor Pedro Paulo Drumond, diretor do SENAI-CETEF/Itaúna pela doação 
das placas de ferro fundido vermicular, fundidas pelo SENAI-CETEF/Itaúna. 
A Sandvik do Brasil S.A e ao senhor Aldecir Santos, supervisor de treinamento 
técnico e centro de produtividade Sandvik do Brasil S.A pelo fornecimento das 
brocas helicoidais para o projeto. 
A Oerlikon Balzers Revestimentos Metálicos Ltda. e principalmente ao senhor 
Rafael Lopes da Silva, gerente de Produto, Moldes e Matrizes, pelo apoio e pela 
aplicação dos revestimentos nas brocas helicoidais. 
 
 
Ao professor Gilson Marques, professor da Universidade de Itaúna, pelo 
incentivo e carinho. Pela elaboração da carta de recomendação para me candidatar 
ao programa de mestrado e por suas palavras amigáveis, meus agradecimentos. 
Ao professor João André Bastos Ornellas dos Santos, por ter me guiado com 
sua orientação e conselhos. 
Ao engenheiro Cássio Luiz Francisco de Andrade, gerente da planta de 
Usinagem de blocos de motores a diesel da Tupy Joinvile SC, por proporcionar 
minha visita técnica ao setor de usinagem de blocos de motores da empresa. 
Aos colegas de mestrado Elifas Levi, Rodrigo M. Corradini, Mário Benedito, 
Reinaldo Emílio, Ely Wagner, Ana Paula Borges, Cláudio Parreira Lopes, Josemar 
Costa, Rodrigo Barbosa, Cleiton Arlindo e Jânio Ferreira, pelo companheirismo e 
tempo de convivência no programa. 
Aos funcionários da UFSJ, Emílio Dias, Camilo Lellis, Mônica Maria, Francisco 
e aos demais professores, principalmente aqueles que trabalharam comigo durante 
o programa. 
Enfim, a todos aqueles que acreditaram em mim e que torceram pelo meu 
sucesso e por esta vitória, e aqueles que estiveram ligados a esse projeto 
diretamente ou indiretamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A força não provém da capacidade física. 
Provém de uma vontade indomável. 
"Mahatma Gandhi" 
 
 
Resumo 
 
 
Pesquisas e desenvolvimentos são cruciais no segmento de revestimentos para 
ferramentas de corte utilizadas no processo de usinagem. Como objetivo, buscam 
alcançar sua máxima eficiência no sentido de proteção do substrato, preparando 
pastilhas para os obstáculos indesejáveis que surgem nas operações de usinagem. 
O material estudado nesta pesquisa foi o ferro fundido vermicular da norma ASTM A 
842/2004. O processo de furação foi realizado no centro de usinagem Discovery 
560, da fabricante Romi, com furos passantes nos corpos-de-prova. Neste trabalho 
foram utilizadas três brocas helicoidais de mesma geometria, revestidas com TiAlN, 
AlCrN+x e AlCrN+y. No experimento realizado foi utilizado um nível de velocidade de 
corte e um nível de avanço, com e sem refrigeração. A finalidade deste trabalho foi 
analisar os esforços de corte presentes e o desgaste das brocas com diferentes 
coberturas. O tratamento dos dados obtidos foi realizado através do método 
estatístico de planejamento fatorial com análise de variância. Através dos testes 
realizados e das análises estatísticas pode-se concluir que as brocas revestidas com 
TiAlN e AlCrN+y apresentaram menores esforços de corte. 
 
Palavras Chave: Ferro Fundido Vermicular, Furação, Desgastes, Esforços de Corte, 
Revestimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Abstract 
 
 
Research and development are crucial segment of coatings for cutting tools used in 
the machining process. Objective, seek to achieve maximum efficiency in order to 
protect the substrate, preparing inserts for undesirable obstacles that arise in 
machining operations. The material studied here was compacted graphite iron ASTM 
A 842/2004. The drilling process was conducted in a machining center Discovery 
560, the manufacturer Romi with through holes in the body of evidence. In this work 
we used three twist drills of the same geometry, coated with TiAlN, AlCrN + x and 
AlCrN + y. In experiment was performed using a cutting speed level and a level of 
advancement with and without refrigeration. The purpose of this paper was to 
analyze the cutting forces present and wear of drills with different toppings. The data 
obtained was performed using the statistical method of factorial design with analysis 
of variance. Through tests and statistical analysis it can be concluded that the drills 
coated with TiAlN and AlCrN + y exhibit lower cutting forces. 
 
Keywords: Compacted Graphite Iron, Drilling, Wear, Efforts Cutting, Coating.Lista de Ilustrações 
 
Figura 2.1 - Morfologia da grafita em ferros fundidos: a) cinzento; b) nodular e c) 
vermicular (GUESSER, 2009). .................................................................................... 3 
Figura 2.2 - Microestrutura do ferro fundido vermicular: grafita predominante em 
forma de vermes, com alguns nódulos, 5% nodularidade, sem ataque, 100x. 
(GUESSER, 2009). ..................................................................................................... 6 
Figura 2.3 - Bloco de motor e cabeçote CGI (TUPY, 2012). ....................................... 7 
Figura 2.4 - Bloco de motor V6 em ferro fundido vermicular classe 450. (GUESSER, 
2009). .......................................................................................................................... 7 
Figura 2.5 - Variantes do processo de furação (DA SILVA, 2010). ............................. 8 
Figura 2.6 - Esquema das partes constituintes da broca helicoidal, (DA SILVA ,2010).
 .................................................................................................................................... 8 
Figura 2.7– Exemplos de brocas helicoidais (STOETERAU, 2007). ......................... 10 
Figura 2.8 - Ângulos de uma broca helicoidal. (DINIZ, MARCONDES e 
COPPINI,2013). ........................................................................................................ 12 
Figura 2.9 - Tipos normalizados de hélices para brocas helicoidais.(TEIXEIRA, 
2001). ........................................................................................................................ 13 
Figura 2.10 - Classificação dos materiais aplicados como ferramentas de cortes 
(CIMM, 2012). ........................................................................................................... 14 
Figura 2.11 - Evolução de novos materiais para ferramentas de corte e velocidades 
de trabalho aplicadas (CIMM, 2012). ........................................................................ 15 
Figura 2.12 - Sequência da etapa de bombeamento (OERLIKON BALZERS, 2013).
 .................................................................................................................................. 16 
Figura 2.13 - Injeção de fluxo de argônio na câmera de revestimento quando utiliza-
se plasma (OERLIKON BALZERS, 2013). ................................................................ 17 
Figura 2.14 - Tipos de desgastes: a) Flanco; b) Guias; c) Cratera; d) Lascamento; 
(BORBA, 2013). ........................................................................................................ 20 
Figura 2.15 - Fatores de desgaste de uma ferramenta de corte (KÖNIG e KLOCKE 
1997). ........................................................................................................................ 21 
Figura 2.16 - Medição de desgastes de flanco (ANDRADE, 2005 e BOSSARDI, 
2008). ........................................................................................................................ 24 
 
 
Figura 2.17 - Posição para medição do desgaste em guias (BOSSARDI,2008). ...... 25 
Figura 2.18 - Desgaste de cratera em brocas (BOSSARDI, 2008). .......................... 25 
Figura 2.19 - Lascamento no gume principal da broca (BORK,1995). ...................... 26 
Figura 2.20 - Direção dos movimentos de corte, de avanço e efeitos na furação 
(DINIZ, MARCONDES E COPPINI, 2013). ............................................................... 27 
Figura 2.21 - a) Seção transversal de corte na furação em cheio; b) Furação com 
pré-furo (SOUZA, 2011). ........................................................................................... 28 
Figura 2.22 - Forças atuantes nas arestas principais de corte (STEMMER, 2005). .. 29 
Figura 2.23 - Forças atuantes nas arestas principais de corte(TRENT,2000). .......... 30 
Figura 2.24 - Formas de cavaco no processo de usinagem (STOETERAU, 2004). .. 32 
Figura 2.25 - Mecanismo de formação de cavaco em ferro fundido cinzento 
(MARWANGA,VOIGT e COHEN,1999 e GUESSER, 2009) ..................................... 33 
Figura 2.26 - Distribuição de temperaturas na região de corte (CIMM, 2012). .......... 34 
Figura 2.27 - Distribuição de calor na região de corte (CIMM, 2012). ....................... 35 
Figura 2.28 - a) Presença de MnS2 como camada protetora do gume da ferramenta 
de PCBN na usinagem do ferro fundido cinzento; b) Escassez da camada de MnS2 
(MASSIRER JUNIOR; BOSSARDI,2008).................................................................. 37 
Figura 2.29 - a) Crescimento de trincas na grafita lamelar do ferro cinzento à frente 
da ferramenta de corte; b) Dificuldade de propagação de trincas nas grafitas 
vermiculares devido à forma (BOSSARDI, 2008). ..................................................... 38 
Figura 3.1 Centro de Usinagem ROMI – DISCOVERY 560. ..................................... 39 
Figura 3.2 - Projetor de perfil Digimess 400.400. ...................................................... 40 
Figura 3.3 - Borematic Mitutoyo (A) Rugosímetro Surftest Mitutoyo (B). ................... 40 
Figura 3.4 - Durômetro WPM (A) e Corpos de prova (B). .......................................... 41 
Figura 3.5 - Máquina EMIC (A) e Corpos de Prova (B). ........................................... 41 
Figura 3.6 - Dimensões do corpo de prova (ASTM E8/E8M − 13a.) ......................... 42 
Figura 3.7 - (A) Microscópio Olympus BX51(B) Corpos de prova para micrografia. . 42 
Figura 3.8 - Dinamômetro Kistler 9272(a); Amplificador de carga Kistler 5070A(b) e 
interface do software kistler DynoWare(c).(UFSJ, 2013)........................................... 43 
Figura 3.9 - Microscópio MitutoyoTM-500 com câmera moticam. ............................ 43 
Figura 3.10 - Desenho esquemático do sistema de fixação da broca. ...................... 44 
Figura 3.11 - Montagem do porta pinça BT-40 com a broca. .................................... 44 
 
 
Figura 3.12 - Brocas helicoidais com diferentes coberturas, a) Hélica, b) Futura Top, 
c) Alcrona Pro. ........................................................................................................... 45 
Figura 3.13 - Especificação da broca helicoidal utilizada no ensaio. ......................... 45 
Figura 3.14 - Especificação dos corpos de prova para furação. ................................ 46 
Figura 3.15 - Desenho esquemático da placa para ensaio de vida. .......................... 47 
Figura 3.16 - Ensaios de vida da broca na furação do ferro fundido vermicular. ....... 47 
Figura 4.1 - Micrografias do CGI (a) e (b) Grafitas vermicular e nodular sem ataque 
(c) Grafitas de vermicular e nodular e a matriz perlítica e ferrita, ataque nital 3% com 
objetiva 20x. .............................................................................................................. 51 
Figura 4.2 - Diâmetro médio a profundidade de 10, 20 e 30 mm dos furos usinado á 
uma velocidade de 90 m/min. .................................................................................... 54 
Figura 4.3 - Gráfico dos Principais efeito para o Momento Torçor. ........................... 56 
Figura 4.4 - Gráfico dos principais efeitos para a Força de Avanço. ......................... 58 
Figura 4.5 - Curva de desgaste (VB) desgaste do VBmáx para a Broca TiAlN ........ 59 
Figura 4.6 - Critério de fim de vida da broca para um VB máx. de 0,25 mm ............. 59 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de Tabelas 
 
Tabela 2.1 - Propriedades mecânicas do ferro fundido (SINTERCAST, 2008). .......... 5 
Tabela 2.2 - Composição química relacionado a matriz (SINTERCAST, 2008). ......... 5 
Tabela 2.3 - Esforço de cortena furação (DINIZ, MARCONDES E COPPINI,2013). 27 
Tabela 2.4 - Particularidade dos meios lubro-refrigerantes (WEBSTER,1995). ........ 33 
Tabela 3.1 - Variáveis de Controle da primeira etapa do processo de furação. ........ 48 
Tabela 3.2 - Variáveis de controle da segunda etapa dos ensaios. .......................... 49 
Tabela 3.3 - Variáveis de resposta estudadas nos experimentos de furação. .......... 49 
Tabela 4.1 - Característica metalografica do CGI. .................................................... 51 
Tabela 4.2 - Composição química do Ferro Fundido Vermicular. ............................ 52 
Tabela 4.3 - Resultados de Dureza para o Ferro Fundido CGI ................................. 53 
Tabela 4.4 - Análise de Variância para a medição de dureza. ................................. 53 
Tabela 4.5 - Anova: Ângulo de ponta ........................................................................ 54 
Tabela 4.6 - Análise de Influência das variáveis para o momento torçor .................. 55 
Tabela 4.7 - Análise de contraste para influência do percurso da broca(i) ............... 56 
Tabela 4.8 - Análise de influência para a força de avanço. ....................................... 57 
Tabela 4.9 - Análise de contraste para influência da cobertura (k) ........................... 57 
Tabela 4.10 - Resultado das interações (i),(j) e (k) sobre a rugosidade R(z) e R(a). 58 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de Abreviaturas e Siglas 
 
ap - profundidade de corte [mm] 
Aα - superfície principal de folga 
A’α - superfície secundária de folga 
D - diâmetro da broca helicoidal [mm] 
f - avanço por rotação [mm/rot] 
h máx. - espessura máxima do cavaco [mm] 
 - hipótese de nulidade 
H1 - hipótese de não nulidade 
KT - profundidade do desgaste de cratera [mm] 
n - rotações por minuto ou velocidade do fuso 
Vc - velocidade de corte [m/min] 
V f - velocidade de avanço da mesa [mm/min] 
b - largura de corte [mm] 
d - diâmetro do pré-furo da peça [mm] 
Kc - pressão específica de corte [N/mm²] 
VB - desgaste de flanco [mm] 
Vb máx. - desgaste de flanco máximo [mm] 
VB méd.- desgaste de flanco médio [mm] 
 - comprimento do lascamento da broca [mm] 
 - largura do lascamento da broca [mm] 
 - momento torçor [Nm] 
 - potência de corte [kW] 
 - força de usinagem resultante [N] 
 - força de corte [N] 
 - força de avanço [N] 
 - força passiva [N] 
H - desgaste de flanco nas guias [mm] 
 
 
 
 
 
Letras Gregas 
 
α - ângulo de folga (incidência) da ferramenta de corte [graus] 
β - ângulo de cunha de corte da ferramenta [graus] 
α - ângulo de hélice do gume principal [graus] 
re - raio de ponta [mm] 
σ - ângulo de ponta da broca [graus] 
φ - ângulo do gume transversal [graus] 
 - ângulo de posição [graus] 
µ- média geral estatística 
µm- micrometro 
φ - ângulo de contato do dente em corte efetivo [graus] 
 
 
Abreviações 
 
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas 
AD - Analógico Digital 
AlTiN - Nitreto de Alumínio Titânio 
ANOVA - Analysis of Variance (Análise de Variância) 
CNC - Comando Numérico Computadorizado 
F(calc.)- valor calculado para distribuição de Fisher 
F(tab.) - valor tabelado para distribuição de Fisher 
GL - Grau de Liberdade 
HB - Hardness Brinell 
HRC - Hardness Rockwell C 
HSC - High Speed Cutting 
HSM - High Speed Machining 
ISO - International Organization for Standardization 
NBR - Norma Brasileira Regulamentadora 
QMRes - quadrado médio dos resíduos 
QMTrat - quadrado médio dos tratamentos 
SSRes - soma dos quadrados dos resíduos 
 
 
SSTotal- soma dos quadrados totais 
SSTrat - soma dos quadrados dos tratamentos 
TiN - Nitreto de Titânio 
Al2O3 - Óxido de alumínio 
CBN - Nitreto de Boro Cúbico 
CGI - Compacted Graphite Iron 
CVD - Chemical Vapor Deposition 
DIN - DeutscheInstitut für Normung 
ISO - International Standardization Organization 
MnS2 - Bissulfeto de Manganês 
PVD - Phisical Vapor Deposition 
TiAlN - Nitreto de Alumínio e Titânio 
TiC - Carboneto de Titânio 
Ti (C, N)- Carbonitreto de Titânio 
TiN - Nitreto de Titânio 
WC/C - Carboneto de Tungstênio com Carbono 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 1 
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..................................................................................... 3 
2.1 Ferro fundido. ........................................................................................................... 3 
2.1.1 Ferro fundido vermicular ...................................................................................... 4 
2.2 Processo de Furação. .............................................................................................. 7 
2.2.1 Geometria da Ferramenta.................................................................................... 8 
2.2.2 Tipos de brocas ................................................................................................. 10 
2.3 Materiais para ferramentas .................................................................................... 14 
2.3.1 Processos para cobertura de ferramentas ......................................................... 16 
2.3.2 Revestimentos para ferramentas de usinagem ................................................. 18 
2.4 Desgastes nas ferramentas de corte ..................................................................... 19 
2.4.1 Mecanismos de desgaste .................................................................................. 21 
2.4.2 Tipos de desgastes em brocas e critérios de fim de vida. ................................. 23 
2.5 Forças em brocas helicoidais ................................................................................. 26 
2.6 Características da formação do cavaco na furação ............................................... 31 
2.6.1 Classificação dos cavacos ................................................................................. 32 
2.7 Meios lubro-refrigerantes e fluidos de corte ........................................................... 33 
2.7.1 Principais funções dos meios lubro-refrigerantes .............................................. 34 
2.8 Usinabilidade ......................................................................................................... 35 
2.8.1 Particularidades da usinabilidade de ferros fundidos ......................................... 36 
2.8.2 Usinabilidade de ferro fundido vermicular .......................................................... 36 
2.8.3 Importância da forma da grafita do ferro fundido vermicular.............................. 38 
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ..................................................................... 39 
3.1 Materiais e Equipamentos...................................................................................... 39 
3.1.1 Equipamentos. ................................................................................................... 39 
3.1.1 Brocas Helicoidais ............................................................................................. 44 
3.1.2 Corpos de prova. ...............................................................................................46 
3.2 Planejamento Experimental dos ensaios ............................................................... 48 
3.2.1 Parâmetros constantes ...................................................................................... 48 
3.2.2 Variáveis de controle ......................................................................................... 48 
3.2.3 Variáveis respostas ........................................................................................... 49 
 
 
3.2.4 Planejamento Estatístico ................................................................................... 49 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................... 51 
4.1.1 Resultado da Microestrutura dos corpos de prova. ........................................... 51 
4.1.2 Resultado da composição química do ferro fundido vermicular......................... 52 
4.1.3 Resultado da medição da dureza dos corpos de prova ..................................... 52 
4.1.4 Geometria das Brocas Helicoidais ..................................................................... 53 
4.1.5 Medição do diâmetro interno do furo ................................................................. 54 
4.1.6 Análise de Variância .......................................................................................... 55 
4.1.7 Análise de Influência das variáveis para momento torçor. ................................. 55 
4.1.8 Análise de contraste para o percurso da broca. ................................................ 56 
4.1.9 Gráfico dos principais efeitos para o momento torçor. ....................................... 56 
4.1.1 Análises de influência para força de avanço...................................................... 57 
4.1.2 Análise de contraste para influência do revestimento. ....................................... 57 
4.1.3 Gráfico dos principais efeito para a força de avanço. ........................................ 58 
4.1.4 Análise de vida da ferramenta de corte para TiAlN ........................................... 59 
5. CONCLUSÃO ........................................................................................................ 61 
6. SUGESTÕES PARA PRÓXIMOS TRABALHOS ................................................... 62 
REFERÊNCIAS ............................................................................................................ 63 
ANEXO A - Classificação da Forma das Grafitas ........................................................ 71 
ANEXO B - Composição química das amostras de CGI .............................................. 72 
ANEXO C - Propriedades dos Revestimentos. ............................................................ 74 
ANEXO D - Custos dos Revestimentos das Brocas..................................................... 75 
ANEXO E - Planejamento fatorial................................................................................. 76 
ANEXO F - Planejamento aleatorizado por nível ......................................................... 79 
ANEXO G - Especificação da geometria das brocas ................................................... 80 
1 
 
 
 CAPÍTULO 1 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
Com o potencial da industrialização voltado para utilização de máquinas-
ferramenta mais produtivas, eficientes e de melhor rigidez estrutural, tornam-se 
disponíveis velocidades de operação diferenciadas, permitindo a utilização de 
condições de usinagem mais robustas. Tais condições acarretam no aumento do 
potencial de maximização da produtividade e dos processos de usinagem nelas 
desenvolvidos, gerando ganhos significativos. 
Com novas exigências e normas específicas referentes ao meio ambiente, o 
setor de pesquisa e desenvolvimento de produtos necessita fornecer materiais que 
possam gerar desempenho melhorado e que tenham baixo custo. Neste contexto, 
novos materiais como o ferro fundido vermicular CGI (Compacted Graphite Iron) 
revelam-se como opção viável para construções mecânicas, citando-se, por 
exemplo, blocos e cabeçote de motores a diesel. Este material, por ter 
características mecânicas superiores às do ferro fundido cinzento (também aplicado 
na fabricação de blocos e cabeçotes do motor a diesel), possui melhor resistência 
mecânica e estrutural. Assim, torna-se necessário conhecer seu grau de 
usinabilidade, a fim de compreender os critérios de fim de vida das ferramentas e as 
forças de usinagem presentes na sua manufatura. 
 As características mecânicas do ferro fundido vermicular, quando aplicadas na 
indústria automobilística, por exemplo, oferecem a possibilidade de redução da 
espessura das paredes internas do bloco e cabeçote do motor a diesel, sem 
prejudicar a eficiência do bloco, e consequentemente, pressões mais elevadas nas 
câmaras internas de combustão podem ser aplicadas, aumentando a capacidade e 
potência do motor. Indiretamente, estas características proporcionam uma redução 
dos gases nocivos ao meio ambiente, justificando sua utilização. 
Os diversos fatores causadores dos desgastes em ferramentas de corte são 
motivo de investigação nas empresas de usinagem, pois influenciam nas dimensões 
finais do produto e ocasionam constantes paradas no processo para troca de 
ferramentas, criando custos adicionais e perda da produtividade. 
2 
 
O objetivo geral deste trabalho é contribuir para o desenvolvimento dos 
pesquisadores envolvidos no estudo do processo de furação do ferro fundido 
vermicular, especificado pela norma ASTM 842/2004, aplicando-se técnica de 
investigação associada ao conhecimento científico. O objetivo específico desta 
pesquisa é investigar os esforços de corte e o desgaste de três brocas helicoidais de 
metal duro com coberturas de TiAlN, AlCrN + x e AlCrN + y, no processo de furação 
do material CGI 450, também conhecido como CGI (Compacted Graphite Iron). Na 
primeira etapa dos ensaios utilizou-se um nível de velocidade de corte e um nível de 
avanço, permitindo assim identificar qual das ferramentas apresentou o melhor 
desempenho com relação ao momento torçor e à força de avanço durante a 
usinagem. Na segunda etapa do experimento utilizaram-se três níveis de velocidade 
de corte e um nível de avanço para analisar a vida da ferramenta, tomando-se como 
referência um VB máx. pré-determinado. Esta pesquisa está dividida em seis 
capítulos, de acordo com a descrição abaixo: 
 Capítulo 1: Introdução; 
 Capítulo 2: Revisão Blibliográfica, evidenciando as principais características do 
processo de furação, desgaste de ferramentas, geração de cavacos, esforços 
de cortes na usinagem e particularidade do material CGI. 
 Capítulo 3: Procedimento Experimental realizado no trabalho. São descritos, 
materiais, a característica da máquina utilizada, ferramenta; técnica estatística 
adotadas, variáveis de controle e de resposta utilizada no estudo. 
 Capítulo 4: Resultados e Discussões. São apresentados os resultados obtidos 
através da ANOVAs e gráficos e uma discussão descritiva. 
 Capítulo 5: Conclusões 
 Capítulo 6: Sugestões para Trabalhos Futuros 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
CAPÍTULO 2 
 
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 
2.1 Ferro fundido. 
 
 
De acordo com Guesser (2009), o ferro fundido tem uma tradição expressiva 
na indústria automobilística, sendo objeto de estudo de várias pesquisas, tanto no 
desenvolvimento das suas propriedades quanto nos processos de fabricação. A 
exigência de desenvolver motores com melhor desempenho para que possam 
suportar grandes pressões com menor nível de emissão de poluentes, possibilitou a 
busca contínua por melhorias das propriedades deste material, como resistênciamecânica, tenacidade, condutividade térmica, capacidade de amortecimento de 
vibrações associadas a uma boa usinabilidade. A Figura 2.1 mostra as 
características da morfologia da grafita do ferro fundido cinzento, nodular e 
vermicular. 
 
 
 Figura 2.1 - Morfologia da grafita em ferros fundidos: a) cinzento; b) nodular e c) 
vermicular (GUESSER, 2009). 
 
De acordo com Chiaverini (2002), o ferro fundido é definido como uma liga 
ternária de ferro-carbono-silício, com teores de carbono superiores a 2,0%, 
apresentando-se na forma de carbono combinado ou livre. Este grupo de ligas tem 
importância para a indústria, devido às características existentes do próprio material, 
através da inclusão de elementos de liga, aplicação de tratamentos térmicos 
4 
 
adequados e desenvolvimento do ferro fundido nodular, que viabilizou seu emprego 
em aplicações que utilizavam exclusivamente o aço. 
 
Ainda, segundo Chiaverini (2002), os ferros fundidos podem ser classificados 
como: 
 
• Ferro fundido cinzento: apresenta estrutura com parcela relativamente 
grande de carbono no estado livre, na forma de grafita lamelar, e outra parcela na 
forma combinada de Fe3C. Possui boa usinabilidade com relação aos demais ferros 
fundidos; 
 
• Ferro fundido branco: sua estrutura apresenta o carbono quase inteiramente 
na forma de Fe3C, devido às condições de fabricação, e menor teor de silício, 
resultando num material de elevada dureza, resistente, quebradiço e de difícil 
usinabilidade; 
 
• Ferro fundido maleável: obtido a partir do ferro fundido branco recozido, 
resultando na transformação de praticamente todo Fe3C em grafita na forma de 
nódulos. A estrutura apresenta pouca ductilidade e tenacidade, mas boa 
usinabilidade; 
 
• Ferro fundido nodular: sua estrutura consiste de carbono livre na forma de 
grafita esferoidal, que confere ao material boa ductilidade e boa usinabilidade, 
similar a do ferro fundido cinzento; 
 
• Ferro fundido mesclado: caracterizado por uma mescla de proporções 
variáveis de ferro fundido branco e cinzento. 
 
 
2.1.1 Ferro fundido vermicular 
 
 
Segundo Andrade (2005), no ferro fundido de grafita compactada (vermicular) a 
grafita apresenta-se em “escamas ou vermículas”, descritas na forma de plaquetas 
ou estrias, sendo um material intermediário entre o ferro fundido cinzento e nodular. 
Possui características de fundição do ferro fundido cinzento, com melhor resistência 
5 
 
mecânica e pouca ductilidade. Suas propriedades mecânicas podem ser observadas 
na Tabela 2.1. 
 
Tabela 2.1 - Propriedades mecânicas do ferro fundido (SINTERCAST, 2008). 
Propriedade Ferro cinzento Ferro vermicular Ferro nodular 
Resistência a tração [MPa] 250 450 750 
Módulo de elasticidade [GPa] 105 145 160 
Resistência a fadiga [MPa] 110 200 250 
Condutividade térmica [W/m²K] 47 37 28 
 
A comparação de propriedade entre ferros fundidos cinzentos, nodular e 
vermicular com matriz perlítica são observadas na norma SAE J1887/2002. A 
resistência à tração, aliada à forma da grafita, explica em parte a pior usinabilidade 
do ferro fundido vermicular, cujas propriedades são intermediárias às do ferro 
fundido nodular e do ferro fundido cinzento (ROSA, 2009). 
 
Na Tabela 2.2 são apresentadas as composições químicas típicas relacionadas 
à estrutura da matriz. Segundo Rosa (2009) a especificação da composição química 
está conectada às propriedades mecânicas. Observa-se que na composição química 
não existe grande diferença entre os elementos químicos, ocorrendo apenas um 
aumento no percentual de alguns elementos residuais, tais como cobre e selênio, 
resultantes do controle da nodularização no CGI. 
 
Tabela 2.2 - Composição química relacionado a matriz (SINTERCAST, 2008). 
Estrutura da Matriz C Si Mn S P 
70% Perlita 3,6 a 3,8 2,1 a 2,5 0,2 a 0,4 0, 005 a 0, 022 0,01- 0,1 
 100% Perlita 3,6 a 3,8 2,1 a 2,5 0,2 a 0,4 0, 005 a 0, 022 0,01- 0,1 
Estrutura da Matriz Mg Cu Sn 
70% Perlita 0,006 a 0,014 0,3 a 0,6 0,03 a 0,05 
100% Perlita 0,006 a 0,014 0,6 a 0,9 0,08 a 0,10 
 
Guesser (2009), afirma que o ferro fundido vermicular é o mais novo integrante 
da família dos ferros fundidos. A forma da grafita apresenta-se na forma de veios ou 
vermes, conforme visto na Figura 2.2. A matriz do CGI pode ser ferrítica, perlítica ou 
através de outras combinações dos seus microconstituintes, apresentar matriz 
diferente. A perlita influência significativamente na usinabilidade do material, matriz 
6 
 
de perlita que tenha maior quantidade de cementita podem dificultar o processo de 
usinagem. 
 
Figura 2.2 - Microestrutura do ferro fundido vermicular: grafita predominante em 
forma de vermes, com alguns nódulos, 5% nodularidade, sem ataque, 100x. 
(GUESSER, 2009). 
 
Xavier (2009) relata que do ponto de vista dos elementos químicos o ferro 
fundido vermicular (CGI) difere muito pouco, ou seja, é bem similar ao ferro fundido 
cinzento e ao nodular diferindo apenas na forma da grafita e na composição do 
Magnésio (Mg). A principal diferença na composição química do ferro fundido 
vermicular com relação ao ferro fundido cinzento (FC) e ferro nodular observam-se 
na quantidade de magnésio (Mg). No tradicional ferro cinzento não há magnésio, ou 
há uma quantidade muito pequena. No ferro vermicular o elemento químico 
magnésio (Mg) fica numa faixa bastante estreita ente 0,010% e 0,012%. Acima desta 
faixa o ferro deixa de ser vermicular e perde suas características. O ferro nodular 
que apresenta outras propriedades é utilizado na fabricação de virabrequins, com 
magnésio na faixa de 0,035% e 0,060%. 
Rosa (2009), o problema é que o ferro fundido vermicular é mais difícil de 
usinar que seu antecessor, o cinzento. Essa dificuldade é o motivo de muitos 
pesquisadores se interessarem pelo estudo deste material. Segundo Xavier (2009) 
bloco e cabeçote de motores a diesel, fabricados em CGI possuem aplicações 
típicas em coletores de exaustão (normalmente ligados ao Si e Mo) e aplicações em 
7 
 
blocos de motores diesel das novas gerações (da classe 450), exemplificados na 
Figura 2.3 e na Figura 2.4. 
 
 
Figura 2.3 - Bloco de motor e cabeçote CGI (TUPY, 2012). 
 
 
Figura 2.4 - Bloco de motor V6 em ferro fundido vermicular classe 450. (GUESSER, 
2009). 
 
2.2 Processo de Furação. 
 
Zeilmann et al., (2011), a furação é um dos processos de usinagem mais 
solicitados nas indústrias de manufatura. O objetivo é conseguir realizar furos 
geralmente cilíndricos, com algumas alternativas do processo observadas na Figura 
2.5. A grande maioria das peças presentes nas indústrias tem pelo menos um furo e, 
somente uma parte muito pequena dessas peças já vem com o furo pronto 
proveniente do processo de fundição, forjamento, etc.(DINIZ, MARCONDES e 
COPPINI, 2013). Em geral, as peças têm que ser furadas em cheio ou terem seus 
furos aumentados através do processo de furação. 
8 
 
De acordo com DA Silva (2010), define que o processo de furação é um 
processo com movimento rotativo principal, sendo um processo de usinagem que 
apresenta movimento de corte circular e com remoção do cavaco. 
 
 
Figura 2.5 - Variantes do processo de furação (DA SILVA, 2010). 
 
 
2.2.1 Geometria da Ferramenta 
 
De acordo com DA Silva (2010) as brocas utilizadas em usinagem, classificam 
as terminologias de broca helicoidal e suas formas construtivas, conforme mostrado 
na Figura 2.6. 
 
Figura 2.6 - Esquema das partes constituintes da broca helicoidal, (DA SILVA 
,2010). 
 
9 
 
As terminologias das brocas podem ser descritasde acordo com a ABNT-NBR 
6176 (2000). Outros autores também relatam sobre essas especificações a seguir. 
 
a) Canais Helicoidais 
 
Segundo Souza (2011), canais helicoidais são as superfícies de saída da 
ferramenta, isto é, são os canais por onde os cavacos serão removidos, ocorrendo à 
entrada do fluido de corte (para brocas helicoidais que não possuem refrigeração 
interna). 
 
b) Gume principal 
 
Segundo Santos e Sales (2007) e Sandvik (2011) o gume principal é a parcela 
do gume que está localizada na parte da ferramenta voltada para o sentido de corte, 
formada pela interseção do canal com a superfície lateral de incidência. 
 
c) Gume transversal 
 
Segundo Stemmer (2005), o gume transversal liga os dois gumes principais de 
corte e está situado na ponta da broca. A ação de corte do gume transversal não é 
eficiente, pois possui ângulo de saída negativo e velocidade de corte baixa devido à 
construção próxima do centro da broca. Além disso, o gume transversal é o 
responsável por aproximadamente metade da força de avanço da ferramenta. 
 
d) Guias 
 
Existem duas funções básicas das guias: a primeira é reduzir o atrito da 
ferramenta com a parede do furo, diminuído a superfície de contato da parede 
externa da broca. A segunda é conseguir reduzir os esforços necessários para a 
furação. 
 
e) Haste 
 
Responsável pela fixação da broca na máquina, apresentando-se sob formas 
cônicas e cilíndricas. 
 
f) Núcleo 
10 
 
 
Parte interior da broca que confere rigidez e possui espessura aproximada de 
0,16D. 
Stoeterau (2007), as brocas utilizadas no processo de furação podem possuir 
de duas até quatros arestas de corte, e sulcos helicoidais por onde escoa o cavaco. 
O ângulo de ponta varia de 90º a 150º de acordo com a dureza do material a furar, 
sendo os ângulos de 118º e 120º mais utilizados para trabalhos com materiais 
macios. Os tipos de brocas mais comuns são: broca helicoidal, broca de centro, 
broca com pastilhas intercambiáveis, broca canhão e broca múltipla. Alguns 
exemplos de brocas helicoidais são representados na Figura 2.7. 
 
 
Figura 2.7– Exemplos de brocas helicoidais (STOETERAU, 2007). 
 
2.2.2 Tipos de brocas 
 
Dentre os modelos de brocas disponíveis, as brocas helicoidais, as brocas 
canhão e as brocas BTA (Broaching Trepanig Association) possuem destaque. A 
broca helicoidal é sem dúvida a ferramenta de furação utilizada com maior 
frequência, motivo pelo qual será evidenciada neste trabalho. 
 
Segundo Stemmer (2005), os tipos de brocas mais conhecidos são: 
 
a) Broca chata 
 
Modelo clássico, aplicada para furos pouco profundos, em materiais frágeis e 
na furação de madeira, por não resistirem a grandes esforços. 
 
11 
 
b) Broca escalonada 
Empregada para executar furos e rebaixos numa única operação. Apontada 
para a produção em escala e para realização de furos com dois ou mais diâmetros, 
podendo combinar operações como furação, alargamento ou chanframento. 
 
c) Broca com canais de refrigeração 
 
É apropriada para produção contínua e em alta velocidade, basicamente em 
furos profundos. O fluido de corte é aplicado sob alta pressão. No caso do ferro 
fundido, a refrigeração é feita por meio de injeção de ar comprimido, que também 
auxilia a expulsar os cavacos. 
 
d) Broca de centro 
 
Utilizada para abrir um furo inicial que auxiliará como guia no local do furo, que 
será feito pela broca helicoidal. Apesar do furo, esta broca produz ao mesmo tempo 
chanfros que servem de superfície de referência para fixação entre pontas. 
 
e) Broca canhão 
 
Empregada em furos profundos, a broca canhão possui um único gume de 
corte. A principal vantagem desta ferramenta é que a injeção do fluido de corte é 
feita através da sua haste oca e a condução do cavaco acontece pelo canal em 
forma de “V” localizado na periferia da ferramenta, impedindo o entupimento. 
 
f) Broca oca de trepanação 
 
Este tipo de broca é empregado para furos com grandes diâmetros (acima de 
120 mm) e em operações onde a utilização de outras brocas provocaria um grande 
desperdício de material na forma de cavaco, com maior tempo de usinagem. 
O uso deste tipo de broca é específico para produção de furos passantes, uma 
vez que a usinagem ocorre na periferia do furo, conservando intacto o material da 
parte central, que pode ser utilizado posteriormente. 
 
g) Broca de pastilhas intercambiáveis 
 
12 
 
Nesta ferramenta não existe aresta transversal de corte, devido ao 
posicionamento das pastilhas que estão localizadas na região central (primeira 
pastilha) e na extremidade (segunda pastilha). É utilizada na furação curta com 
diâmetros geralmente maiores que 12 mm e permite um bom rendimento em termos 
de produtividade. 
 
h) Broca helicoidal 
 
É a ferramenta mais aproveitada nas operações de furação. As brocas 
helicoidais podem ser de aço-rápido, com ou sem revestimento, fabricadas em metal 
duro inteiriço ou com pastilhas intercambiáveis, e são aplicáveis para a produção de 
furos curtos com diâmetros pequenos e médios. 
 
Oliveira (2008) relata que o ângulo de ponta () é constituído pelos dois gumes 
principais, no plano que se inicia o eixo principal da broca. O ângulo de ponta () 
tem influência na espessura do cavaco para um mesmo avanço. 
Quando utiliza-se um ângulo de ponta menor o cavaco torna-se mais fino e 
mais largo. No caso de materiais com baixa usinabilidade, o cavaco mais grosso é 
vantajoso pelo fato de permitir contato na face, num ponto mais afastado do gume. 
Um grande ângulo de ponta permite, usualmente, o aumento do avanço. Isto 
possibilita uma substancial redução no tempo de usinagem. Com o aumento do 
ângulo de ponta a centragem da ferramenta e o momento torçor tendem a diminuir 
(STEMMER, 2001). Os ângulos da broca helicoidal podem ser observados na Figura 
2.8. 
 
Figura 2.8 - Ângulos de uma broca helicoidal. (DINIZ, MARCONDES e 
COPPINI,2013). 
13 
 
a) Ângulo de incidência ou ângulo de folga () 
 
É gerado pelo rebaixamento do flanco principal. Usualmente encontra-se entre 
12 e 15 graus. O aumento do ângulo de incidência evita o esmagamento do material 
pelo flanco da broca, reduzindo a força de avanço. Por outro lado, também reduz a 
resistência do gume (TEIXEIRA, 1995; DINIZ, MARCONDES e COPPINI, 2013). 
 
b) Ângulo de saída () 
 
Este é um dos ângulos mais importantes da ferramenta, pois influi 
decisivamente na força e na potência necessária ao corte, no acabamento da 
superfície usinada e no calor gerado. Segundo Stemmer (2001) e Teixeira (2001) 
classificam-se três tipos de brocas quanto ao ângulo de saída: tipo N (materiais 
usuais como o aço), tipo H (para materiais duros e frágeis) e tipo W (para materiais 
de menor dureza). 
 
c) Ângulo do gume transversal (): 
 
É o menor ângulo formado entre o gume principal e o gume transversal. Este 
ângulo é determinado pelo ângulo de incidência (STEMMER, 2005). 
 
A broca helicoidal possui três tipos de hélice normalizada de acordo com a ISO 
3685 (1993). Estes tipos podem ser observados na Figura 2.9. 
 
 
 Figura 2.9 - Tipos normalizados de hélices para brocas helicoidais.(TEIXEIRA, 
2001). 
14 
 
2.3 Materiais para ferramentas 
 
Segundo Machado et al., (2009), ainda não existem uma classificação geral 
dos materiais para ferramentas de corte de acordo com suas características 
químicas. Desta forma, a classificação conhecida pode ser agrupada da seguinte 
maneira: aços rápidos com cobertura e sem cobertura, metal duro com cobertura e 
sem cobertura, material cerâmico, nitreto de boro cúbico e diamante. Esta 
classificação pode ser observadana Figura 2.10. (CIMM,2012). 
 
 
 Figura 2.10 - Classificação dos materiais aplicados como ferramentas de 
cortes (CIMM, 2012). 
 
Os materiais utilizados para ferramentas na usinagem do ferro fundido são 
normalmente de metal duro da classe K, apresentando boa vantagem com relação a 
resistência ao desgaste e resistência a elevadas temperaturas durante a operação 
de corte 
 
a) Aço rápido. 
 
Os aços rápidos são ferramentas de alta liga de tungstênio, molibidênio, cromo, 
vanádio, cobalto e nióbio. São considerados materiais tenazes, com elevada dureza 
a quente e resistência ao desgaste, onde sua estrutura no estado temperado é 
composta de carbonetos complexos em matriz martensítica (DINIZ, MARCONDES e 
COPPINI, 2013). 
 
b) Metal Duro 
15 
 
Machado et al., (2009) a ferramenta de metal duro é o tipo de material mais 
utilizado na usinagem. É uma liga de carboneto de tungstênio produzida pela 
metalurgia do pó através de prensagem e sinterização. É composta por uma mistura 
de pós de carbonetos e aglomerantes, que podem ser o cobalto, ferro ou níquel e 
ainda uma combinação deles, formando um corpo de alta dureza e resistência à 
compressão. 
 
Steoterau (2004) menciona que os requisitos básicos para uma broca são a 
tenacidade, resistência à compressão, resistência à abrasão, resistência térmica e 
resistência ao choque e fadiga. A pesquisa de novos materiais para ferramentas de 
corte tem conduzido ao aumento da velocidade de corte, das taxas de avanço e vida 
das ferramentas, permitindo assim elevar a produtividade no processo de furação 
(FERRARESI, 2006). Esta evolução pode ser observada na Figura 2.11. Entretanto, 
o aço-rápido e o metal duro atualmente dominam o mercado e são os mais 
importantes materiais na fabricação de brocas. (CIMM, 2012). Nota-se que a 
utilização de novos materiais está ganhando força notável no processo de furação, 
especialmente devido à tecnologia das máquinas CNC presentes no mercado, que 
garantem potência, rigidez e maiores gamas de rotação no processo de usinagem 
(XAVIER, 2009). 
 
 
Figura 2.11 - Evolução de novos materiais para ferramentas de corte e velocidades 
de trabalho aplicadas (CIMM, 2012). 
 
16 
 
2.3.1 Processos para cobertura de ferramentas 
 
Segundo Andrade (2005), alguns estudos comprovam que a deposição de 
revestimento pelo processo HT-CVD (High Temperature Chemical Vapor Deposition) 
fragiliza o substrato do metal duro. Como alternativa, o processo PVD (Physical 
Vapor Deposition) pode ser utilizado. Apesar de outros processos de deposição de 
revestimentos apresentarem características importantes para o processo de 
usinagem, neste trabalho será evidenciado apenas o processo PVD. 
 
De acordo com Oerlikon Balzers (2013), as etapas necessárias para o 
processo de revestimentos pelo método PVD são: 
 
1- Limpeza do substrato, que deve estar livre de contaminações; 
2- Preparação da carga fora da câmara de deposição; 
3- Bombeamento para remoções dos gases residuais da câmara; 
4- Aquecimento do substrato até a temperatura de ataque; 
5- Ataque (limpeza do substrato com íons de argônio e/ou hidrogênio); 
6- Deposição do revestimento. 
7- Resfriamento (para evitar o descoloração das ferramentas de aço). 
 
Como exemplo, a etapa de bombeamento pode ser observada na Figura 2.12. 
 
 
Figura 2.12 - Sequência da etapa de bombeamento (OERLIKON BALZERS, 2013). 
 
A etapa de bombeamento é descrita segundo Oerlikon Balzers (2013): a 
válvula P1 abre-se e uma bomba turbo-difusora é evacuada até atingir uma pressão 
17 
 
P1, em torno de 10-1 a 10-2 mbar. As bombas são dimensionadas para trabalharem 
nesta faixa de pressão. 
Esta válvula, ao atingir P1 fecha, e a válvula do bypass se abre. A câmara é 
evacuada via bypass pela bomba de palhetas até atingir a pressão P2, com cerca de 
10-1 a 10-2 mbar. Este procedimento garante que as bombas operem abaixo da 
pressão P1. Abaixo dessa pressão a válvula do bypass fecha-se e a válvula de auto 
vácuo e a válvula V1 se abrem. A câmara é agora evacuada pela bomba de auto 
vácuo. Durante todo o processo, os gases são bombeados pelas bombas de auto 
vácuo, sendo a pressão na câmara determinada pelo fluxo de gás inserido. Quanto 
mais gás se introduz, mais se eleva a pressão.Outro importante processo utilizado 
para deposição de coberturas ocorre empregando-se plasma. Sua aplicação permite 
a formação de revestimentos duros com PVD. Neste processo, o titânio-alumínio irá 
apenas reagir com o nitrogênio. O plasma pode ser utilizado para aquecimento e 
ataque, sendo então, uma tecnologia versátil para produção de revestimentos duros. 
Segundo Oerlikon Balzers (2013), o plasma é uma mistura de átomos de gás 
(argônio) ou moléculas (nitrogênio) de íons carregados positivamente (átomos que 
perderam um ou mais elétrons) com elétrons de carga negativa. No plasma os 
átomos estão divididos em íons e elétrons, apresentando reações que ocorrem em 
temperaturas na faixa de 200 – 500ºC, sendo esta considerada grande vantagem do 
PVD frente ao CVD, onde as reações ocorrem na faixa de 900 – 1000ºC. Na Figura 
2.13 observa-se o esquema de deposição através do plasma. 
 
 
Figura 2.13 - Injeção de fluxo de argônio na câmera de revestimento quando utiliza-
se plasma (OERLIKON BALZERS, 2013). 
18 
 
Nesta etapa a câmara é evacuada e é injetado um fluxo de argônio. O 
filamento é aquecido e emite elétrons. Se uma tensão é aplicada entre o catodo e o 
anodo, os elétrons são atraídos pelo anodo (tensão positiva). No caminho para o 
anodo os elétrons colidem com átomos de gás e produzem íons e elétrons, gerando 
assim o plasma, onde um campo magnético desvia os elétrons. 
Devido ao maior caminho para o anodo percorrer, mais colisões com gases 
ocorrem e, portanto, mais íons são produzidos, tornando o plasma mais estável. 
Para o ataque e cobertura o mesmo plasma é usado e apenas o anodo é trocado 
(anodo auxiliar no ataque / fonte de evaporação no revestimento). 
 
2.3.2 Revestimentos para ferramentas de usinagem 
 
Abele, Sahm e Schulz (2007), afirmam que os revestimentos possuem menor 
coeficiente de atrito, permitindo a redução dos esforços de corte, garantindo melhor 
proteção térmica, menor desgaste por oxidação, alta dureza e melhor resistência. 
Segundo Chen et al., (2011) a ferramentas revestidas têm benefícios 
melhorados de performance e permitem maior velocidade de corte, atingindo o 
potencial das máquinas de corte modernas. Atualmente, os tipos de revestimentos 
mais usados no processo de furação são: TiC, TiN, TiCN,TiAlN e o AlCrN. Todos 
apresentam peculiaridades próprias como cor, dureza, espessura, aplicabilidade e 
desempenho. As principais características de cada um deles podem ser observadas 
a seguir: 
 
a) Carboneto de titânio (TIC) 
É um material que oferece resistência ao desgaste por abrasão. Apresenta-se 
quimicamente inativo, formando um bloqueio térmico e químico entre o cavaco e a 
ferramenta. Em razão da redução do atrito e menor condutividade térmica, permite 
uma redução na temperatura no gume, decrescendo a difusão (YUHARA, 2000). 
 
b) Nitreto de titânio (TiN) 
 
Apresenta uma ligação interna maior que o TiC em função da sua estabilidade 
química, tendo menor tendência à difusão na usinagem dos aços (KÖNIG e 
KLOCKE, 1997). 
19 
 
c) Nitreto de titânio e alumínio (TiNAl) 
 
Segundo Oliveira (2008), a cobertura de Nitreto de titânio alumínio é uma 
técnica na qual, durante a deposição, alguns átomos de Ti são substituídos por 
átomos de Al, garantindo maior resistência ao desgaste, oxidação e estabilidade 
química. Apresenta elevada resistência à oxidaçãoque pode ser concedida à 
formação de uma camada externa de óxido de alumínio e uma camada interna de 
óxido de titânio composto na interface entre o revestimento e o substrato. Estas 
particularidades tornam esse revestimento o mais conveniente para a furação do 
ferro fundido vermicular. (ANDRADE, 2005). 
 
d) Carbonitreto de titânio (TiCN) 
 
Possui boa resistência ao desgaste de flanco (TiC) e estabilidade química 
(TiN), resistindo ao desgaste de cratera e à oxidação. É empregado na usinagem 
dos ferros fundidos em geral. 
 
e) Óxido de alumínio (Al2O3) 
 
Dos revestimentos relacionados anteriormente, o Al2O3 apresenta a menor 
tolerância de aderência ao substrato do metal duro. Porém, é o revestimento mais 
adequado à oxidação, aconselhável para usinagem em altas velocidades de corte. 
Apresenta alta resistência à abrasão e à difusão (KÖNIG e KLOCKE, 1997). 
 
f) Nitreto de cromo de alumínio (AlCrN) 
Apresenta-se como um revestimento de alto rendimento, livre de titânio e que 
faz parte da nova geração de coberturas. Possui rendimento excepcional para níveis 
de resistência à oxidação e dureza a quente, nunca alcançados anteriormente. Estas 
características concedem a este produto uma incomparável resistência ao desgaste, 
tanto em condições normais como sob esforços mecânicos elevados. Quando 
empregar-se este tipo de revestimento, a eficiência das ferramentas nas máquinas 
modernas pode ser explorada ao extremo. (OERLIKON BALZERS, 2013). 
 
2.4 Desgastes nas ferramentas de corte 
20 
 
De acordo com Borba (2013), os tipos de desgaste da ferramenta de corte 
podem ser observados de acordo com a Figura 2.14. O desgaste de flanco (VB) 
acarreta baixa qualidade na peça usinada, imprecisões e aumento do atrito. O 
desgaste nas guias não gera aumento no momento torçor, mas o desgaste do gume 
transversal pode acarretar arredondamento da aresta e possível lascamento das 
zonas de transição. O desgaste de cratera representa a remoção de material por 
abrasão e difusão. O gume postiço corresponde à adesão do material da peça 
encruado na ferramenta. A fratura representa o fim catastrófico da ferramenta de 
corte. 
 
 
Figura 2.14 - Tipos de desgastes: a) Flanco; b) Guias; c) Cratera; d) Lascamento; 
(BORBA, 2013). 
Machado et al., (2009), afirma que a tomada de ações adequadas para diminuir 
a taxa de quebra das ferramentas durante o processo de usinagem deve ser 
realizada através do conhecimento dos mecanismos de desgaste. Podem-se 
identificar três tipos de desgastes da ferramenta de corte na usinagem: avaria 
desgaste e deformação plástica. Estes problemas promovem a mudança na 
geometria da ferramenta de corte. Os dois primeiros promovem a perda de massa, 
enquanto o último promove o deslocamento de massa da ferramenta de corte. 
 
21 
 
2.4.1 Mecanismos de desgaste 
 
As formas de desgaste se desenvolvem por vários mecanismos, podendo citar 
a abrasão, adesão, difusão e oxidação, que ocorrem em função da temperatura de 
corte, sendo influenciada principalmente pela velocidade de corte. Pode-se observar 
em baixas temperaturas que apenas os mecanismos de adesão e abrasão estão 
presentes, sendo a adesão predominante. Em temperaturas elevadas, a adesão 
perde lugar para mecanismos de difusão e oxidação em escala exponencial 
OLIVEIRA (2008). 
Os sistemas de desgaste da ferramenta de corte, de modo geral, ocorrem ao 
mesmo tempo, confundindo e impedindo a detecção da sua causa e efeito. 
Conforme mostrado na Figura 2.15, a dinâmica de cada um dos mecanismos de 
desgastes está associada à temperatura de corte durante a usinagem. 
 
 
Figura 2.15 - Fatores de desgaste de uma ferramenta de corte (KÖNIG e KLOCKE 
1997). 
 
Segundo Sandvik (2011), os principais mecanismos de desgaste são: 
 
a) Abrasão 
22 
 
Resultante do deslizamento entre a peça e a ferramenta, provocando arranque 
de partículas do material em usinagem. É repetidamente causado pelas partículas 
duras do material da peça, mas também pelo aumento da temperatura de corte que 
diminui a dureza do material da ferramenta. A resistência à abrasão depende 
basicamente da dureza a quente da ferramenta de usinagem. 
 
b) Adesão 
 
Acontece quando se tem a ruptura dos micro-caldeamentos na face da 
ferramenta, os quais despontam da ação da temperatura e pressão presentes na 
zona de corte. Pode ser observada na superfície inferior do cavaco recém-retirado 
devido ao fato de estar livre das camadas protetoras de óxido, mostrando-se muito 
ativa quimicamente. 
 
O gume postiço é um exemplo da adesão do material nas superfícies da 
ferramenta. As partículas microcaldeadas, por sua vez, representam barreiras para o 
escoamento e deslizamento do cavaco sobre a superfície da ferramenta. Isto 
provoca o arranque das partículas soldadas, levando consigo, muitas vezes, 
pedaços do material de corte, causando então o fim precoce da vida da ferramenta. 
A escolha correta do fluido de corte e sua concentração, bem como a escolha de 
ferramentas revestidas, pode reduzir este tipo de desgaste. 
 
c) Gume postiço 
 
É motivado pela soldagem ou caldeamento do material em usinagem na face 
da ferramenta, que por esse motivo, assume a finalidade do gume a partir da 
situação no qual o material agarrado se deforma e encrua com o fluxo posterior de 
cavacos sobre ele. Fragmentos do gume postiço podem se desprender e escorregar 
entre o flanco e a superfície de corte, decorrente dos parâmetros de corte utilizados. 
Isto conduz a um desgaste exagerado do flanco por abrasão e uma má qualidade 
superficial. Neste caso, parte do material pode-se prender a superfície da ferramenta 
aumentando os esforços de corte. 
 
d) Difusão 
23 
 
É um processo decorrente da temperatura na zona de corte, iniciando-se pela 
instabilidade que as moléculas adquirem. As propriedades químicas do material da 
ferramenta e sua semelhança com o material da peça são decisivos para a 
manifestação deste mecanismo. Algumas ferramentas são projetadas 
exclusivamente para não possuírem interação química. A difusão é amplamente 
dependente das altas temperaturas, o que corresponde dizer que ela está ligada às 
altas velocidades de corte. 
 
e) Oxidação 
 
Acontece perante altas temperaturas e na presença de ar, com a formação 
típica de carepas. O metal duro, no qual a temperatura de oxidação oscila entre 700 
e 800°C, está mais submetido ao mecanismo de oxidação quando composto 
somente de carboneto de tungstênio e cobalto. Os acréscimos de óxido de titânio e 
outros carbonetos reduzem a probabilidade de seu acontecimento. Ferramentas que 
possuem óxido de alumínio na sua composição estão menos propícias a este 
mecanismo de desgaste. 
 
f) Solicitações mecânicas e térmicas 
 
Solicitações mecânicas e térmicas exageradas podem acarretar danos ao 
gume da ferramenta, bem como deformação plástica, fissuras longitudinais, 
transversais e micro quebras (KÖNIG e KLOCKE, 1997). 
 
2.4.2 Tipos de desgastes em brocas e critérios de fim de vida. 
 
O tempo de corte de uma ferramenta é chamado de tempo efetivo entre duas 
afiações sucessivas, sem contabilizar os tempos passivos. A perda da eficácia de 
corte é apontada através de um determinado grau de desgaste, decretando assim a 
troca da ferramenta da máquina quando alcançados os requisitos abaixo: 
 
 Possibilidade de ruptura ou quebra do gume cortante da ferramenta; 
 O gume da ferramenta está deteriorado; 
 O desgaste da superfície de incidência da ferramenta não admite 
que as tolerâncias demandadas na peça sejam obtidas; 
24 
 
 O acabamento superficial da peça usinada está forado especificado; 
 Alto desgaste da ferramenta promove o aumento progressivo da 
força de usinagem, interferindo no funcionamento da máquina (FERRARESI, 
2006). 
 
Grenmyr et al., (2011), o fim do tempo de corte efetivo de uma broca é 
alcançado quando esta apresenta um desgaste excessivo em uma ou mais de suas 
partes consideradas indispensáveis para o processo de usinagem. Durante o pré-
ensaio, pode-se avaliar qual o tipo de desgaste possui maior influência na 
diminuição da vida da broca. Os principais tipos de desgaste são mencionados 
abaixo: 
 
a) Desgaste de flanco (VB) 
 
O desgaste de flanco acontece ao longo dos gumes principais da broca. Este 
modelo de desgaste da broca é o resultado da largura média de desgaste (VB méd.) e 
da largura máxima (VB máx.) conforme mostra a Figura 2.16 (ANDRADE, 2005 e 
BOSSARDI, 2008). 
 
 
Figura 2.16 - Medição de desgastes de flanco (ANDRADE, 2005 e BOSSARDI, 
2008). 
 
Segundo NOUARI et al., (2005) as medições sempre devem ter como 
referência o gume da broca enquanto nova, caso contrário durante a usinagem o 
gume desgastado deixa de ser uma referência. 
25 
 
b) Desgaste das Guias (H) 
Bork (1995), afirma que o desgaste das guias é medido a partir da quina da 
broca, conforme mostrado na Figura 2.17. 
 
Figura 2.17 - Posição para medição do desgaste em guias (BOSSARDI,2008). 
c) Desgaste de Cratera (Kb) 
 
Segundo Bossardi (2008), o desgaste de cratera é identificado nas faces da 
broca, especificado pela distância Kb, medida entre a posição original do gume e a 
borda da cratera mais distante, como mostrado na Figura 2.18. 
 
 
Figura 2.18 - Desgaste de cratera em brocas (BOSSARDI, 2008). 
 
d) Lascamento dos gumes 
 
São caracterizados pelas dimensões Pt e Pm como indicado pela Figura 2.19 
(BORK, 1995). 
 
26 
 
 
Figura 2.19 - Lascamento no gume principal da broca (BORK,1995). 
 
e) Arredondamento das quinas 
 
É caracterizado pelo arredondamento da quina da broca, não levando em 
consideração se ocorreu no perímetro completo da quina ou não (Bossardi, 2008). 
Usualmente é caracterizado pelo crescimento do desgaste de flanco, até atingir a 
guia da broca. 
f) Colapso total 
 
Consiste na destruição ou quebra da broca. Durante o processo de usinagem o 
colapso total pode ser identificado pelo acréscimo da potência de corte ou pela 
modificação do som de corte. 
 
 
2.5 Forças em brocas helicoidais 
 
 
Bordin, Nabinger e Zeilmann (2011) afirmam que nos esforços de corte, o 
momento torçor e a força de avanço são os principais esforços encontrados nas 
brocas helicoidais. São compostos pelos esforços parciais (como a resistência 
devido ao corte do material nas duas arestas principais de corte), resistência devido 
ao corte e esmagamento do material na aresta transversal, bem como o atrito nas 
guias e atrito entre a superfície de saída da broca e o cavaco. 
 A apresentação dos esforços de corte decorrentes da operação de furação 
pode ser observada na Tabela 2.3. 
27 
 
Tabela 2.3 - Esforço de corte na furação (DINIZ, MARCONDES E COPPINI,2013). 
Esforços Arestas principais Aresta transversal Atrito 
Momento torçor 77 a 90% 3 a 10% 3 a 10% 
Força de avanço 39 a 59% 40 a 58% 2 a 5% 
 
Diniz, Marcondes e Coppini (2013), mencionam que os movimentos entre 
ferramenta e peça são aquelas que possibilitam a operação de usinagem. Alguns 
movimentos são considerados durante o projeto e a fabricação das máquinas-
ferramentas. A mudança dos movimentos é constante, e para estudo das forças, 
define-se que a peça esteja parada e a ferramenta esteja em movimento. Esta 
convenção permite padronizar os sinais algébricos dos movimentos, sempre tendo 
como ponto de referência a peça. Esta alternativa favorece o estudo dos 
movimentos, sobretudo quando a usinagem ocorre com ferramentas de geometria 
complexa. 
 A Figura 2.20 mostra os movimentos ativos do processo de furação, ou seja, 
movimentos que promovem remoção efetiva de material. 
 
 
Figura 2.20 - Direção dos movimentos de corte, de avanço e efeitos na furação 
(DINIZ, MARCONDES E COPPINI, 2013). 
 
 
De acordo com Souza (2011), a força gerada pela broca helicoidal no interior 
do furo é resultante do avanço contínuo realizado pelas duas arestas principais de 
corte, de forma que cada aresta desempenha metade do movimento de avanço. O 
movimento efetivo de corte faz com que o ângulo efetivo de corte αe seja menor que 
28 
 
o ângulo de folga (α). O valor de αe deve ser o maior possível para impedir o 
esmagamento do material pelo flanco da broca helicoidal. Contudo, quanto maior αe 
menor será a resistência da cunha e maiores as vibrações. 
Segundo Bagci e Ozcelik (2007), uma broca com um ângulo de ponta (σ) muito 
grande pode conduzir a desvios da trajetória de corte, aumentando assim o diâmetro 
usinado (broca não guiada). Porém, uma broca com ângulo de ponta (σ) muito 
pequeno direciona a broca helicoidal no centro geométrico com maior precisão, 
entretanto, pode ocorrer o aumento da força passiva e, consequentemente, do atrito. 
A Figura 2.21 mostra a área de seção transversal de corte da broca helicoidal, 
a seção transversal de corte A [mm²] no processo de furação é a área referente ao 
cavaco removido, medido perpendicularmente à direção de corte no plano de 
referência (SOUZA, 2011). 
 
. 
Figura 2.21 - a) Seção transversal de corte na furação em cheio; b) Furação com 
pré-furo (SOUZA, 2011). 
 
Stoeterau (2004), afirma que o momento torçor e a força de avanço no 
processo de furação podem também ser determinados através de equações 
empíricas. As forças de corte dependem basicamente do diâmetro da broca, do 
avanço e do material da peça. Estas componentes também contribuem para a 
determinação das forças e características da broca, bem como as condições 
externas que influenciam as características geométricas da ferramenta, como o 
29 
 
ângulo de ponta, o ângulo de hélice, a qualidade da afiação da ferramenta e o fluido 
de corte empregado. 
As forças de corte mostradas na Figura 2.22 não são mensuradas diretamente. 
As mesmas podem ser obtidas através da medição do momento torçor ( ), 
empregando-se a equação 2.1 e a equação 2.2: 
 
 (2.1) 
 
 
 (2.2) 
. 
 
Figura 2.22 - Forças atuantes nas arestas principais de corte (STEMMER, 2005). 
 
Kienzle 1951 apud Diniz, Marcondes e Coppini (2013), formulou um modelo 
mais reduzido para o cálculo da pressão específica de corte (Kc1.1) e cálculo da força 
de corte. A expressão de Kienzle pode ser descrita pela equação 2.3: 
 
 
 (2.3) 
 
onde: 
 = Ângulo de posição da Broca 
 = expoente de Kienzle 
30 
 
 = espessura do cavaco (mm) 
 = pressão específica de corte para um cavaco de área A = b.h = 1 x 1mm² 
 = largura de corte do cavaco, expressa na equação 2.4. E a espessura do corte 
do cavaco, expressa na equação 2.5. 
 
 (2.4)(2.5) 
 
Diniz, Marcondes e Coppini (2013), argumentam que observando-se a 
espessura do cavaco, o modelo de Kienzle pode ser aplicado em qualquer tipo de 
operação de usinagem. O acréscimo da pressão específica de corte com a 
diminuição da espessura do cavaco é uma característica geral, eficiente para todas 
as operações. 
As cargas atuantes no processo de furação agem na aresta principal de corte, 
durante a furação com brocas helicoidais, podendo ser decompostas em três 
componentes: força de corte (Fc), força de avanço (Ff), força resultante (FR) e força 
passiva (Fp). A Figura 2.23 ilustra estas forças. 
 
 
Figura 2.23 - Forças atuantes nas arestas principais de corte(TRENT,2000). 
 
a) Força principal de corte (Fc) 
 
Determina a componente da força ativa na face da ferramenta, normal ao gume 
na direção do movimento (TRENT, 2000); 
b) Força de avanço (Ff) 
31 
 
 
Determina a componente da força na direção do avanço (TRENT, 2000); 
 
c) Força passiva (Fp) 
 
Determina a componente que tende a empurrar a ferramenta na direção radial 
(TRENT, 2000 e BOSSARDI, 2008). 
 
2.6 Características da formação do cavaco na furação 
 
A compreensão da formação do cavaco é muito significativa, visto que este 
fenômeno está diretamente ligado aos aspectos econômicos da produção, podendo 
citar a qualidade da peça, emprego adequado da máquina-ferramenta, etc. 
Segundo Machado et al., (2009) um dos problemas do processo de furação é 
a remoção dos cavacos de dentro do furo. Se os cavacos não forem formados de 
maneira a propiciar sua fácil retirada do interior do furo, eles podem causar o seu 
entupimento, aumentando assim o momento torçor necessário para o corte, com 
consequente quebra da ferramenta. Ainda Machado et al., (2009) afirma que o 
aumento do avanço facilita a quebra do cavaco. Assim, a remoção do cavaco de 
dentro do furo torna-se mais tranquila, porém existe um limite para o aumento do 
avanço. Caso não seja respeitado tal limite, pode haver a quebra da broca ou até 
mesmo a interrupção do avanço da máquina. 
A quebra da broca helicoidal dentro do furo é um problema grave para o 
processo de furação, devido à perda da ferramenta e pela dificuldade de retirar a 
broca do interior do furo. É de extrema importância que se induza a geração de 
cavacos dotados de forma a permitir sua fácil remoção do furo. Cavacos em forma 
de fita possuem dificuldades para serem extraídos do furo. Cavacos na forma 
helicoidal e na forma de lascas são os que têm maior facilidade de remoção, 
principalmente quando empregam-se ciclos de furação tipo “pica-pau”, também 
caracterizados pelo movimento de avanço e retorno programado da broca. Este ciclo 
pode aumentar o tempo passivo de fabricação, mas existem outros métodos que 
utilizam brocas com canais internos para injeção de fluidos que auxiliam na remoção 
do cavaco. 
 
32 
 
2.6.1 Classificação dos cavacos 
 
Basicamente os cavacos podem ser classificados quanto ao tipo e forma. 
Segundo Ferraresi (2006) e quanto ao tipo os cavacos podem ser: 
 
 Cavaco contínuo: apresenta-se constituído de lamelas justapostas numa 
disposição contínua e agrupadas em grupos lamelares; 
 Cavaco de cisalhamento: apresenta-se constituído de grupos lamelares 
bem distintos e justapostos; 
 Cavaco de ruptura: apresenta-se constituído de fragmentos arrancados da 
peça usinada. 
 
Segundo Stoeterau (2004) os cavacos contínuos e de cisalhamento podem ser 
classificados quanto à forma em: cavaco em fita, cavaco helicoidal, cavaco espiral, 
cavaco em lascas ou pedaços. A Figura 2.24 ilustra as diferentes formas de cavaco. 
 
 
Figura 2.24 - Formas de cavaco no processo de usinagem (STOETERAU, 2004). 
Segundo Amorim (2003), na usinagem do ferro fundido o cavaco é arrancado, 
sendo uma característica comum dos materiais frágeis ou de estrutura diferente, 
onde as partículas da peça são arrancadas em forma de lascas ou pedaços. O 
cisalhamento ocorre com relação à grafita, que possui menor resistência mecânica, 
e também pela descontinuidade da matriz. Precisamente a formação de cavacos nos 
ferros fundidos é diretamente afetada pelos aspectos da grafita e pelo mecanismo 
de propagação de trincas no material. A Figura 2.25 ilustra o mecanismo de 
formação de cavacos em ferros fundidos cinzentos e nodulares. 
33 
 
 
Figura 2.25 - Mecanismo de formação de cavaco em ferro fundido cinzento 
(MARWANGA,VOIGT e COHEN,1999 e GUESSER, 2009) 
2.7 Meios lubro-refrigerantes e fluidos de corte 
 
Segundo Bossardi (2008), os primeiros passos dados sobre meios lubro-
refrigerantes surgiram há mais de 100 anos. Por isso, as pesquisas atuais têm sido 
determinantes para o desenvolvimento dos fluidos de corte. O estudo específico das 
possíveis combinações de óleos minerais, óleos graxos e aditivos demonstram a 
importância da utilização dos fluidos de corte nas operações de usinagem. 
Braga (2001) relata que os mecanismos de lubro-refrigeração, isto é, óleo e 
água, utilizados separadamente no processo de usinagem, não apresentam um 
desempenho eficiente no processo de furação. Na Tabela 2.4 podem ser 
observadas algumas particularidades dos fluidos de corte. 
 
Tabela 2.4 - Particularidade dos meios lubro-refrigerantes (WEBSTER,1995). 
 
34 
 
Alves et al., (2011), inicialmente, os fluidos de corte eram relacionados como 
fluidos à base de óleo e de água, classificados de acordo com sua constituição 
química. Com o desenvolvimento dos fluidos sintéticos, estas especificações foram 
distribuídas em quatros grupos: óleo puro, óleo emulsionável, fluido semi-sintético e 
fluido sintético. Segundo Bossardi (2008), existem outros tipos de fluidos, podendo 
citar os gases, nevoas e sólidos (MoS2). 
O meio lubro-refrigerante tem como finalidade melhorar o processo de 
usinagem dos metais, sendo subdividas em melhorias de caráter funcional e 
melhorias de caráter econômico (FERRARESI, 2006 e BOSSARDI, 2008). Caráter 
funcional é a particularidade que favorece o processo de usinagem focando no 
desempenho do processo, como refrigeração da máquina-ferramenta, refrigeração 
da ferramenta e da peça durante a usinagem, auxiliando na redução do coeficiente 
de atrito entre a ferramenta e cavaco. Contribuem para retirada do cavaco da região 
de corte e melhoram o acabamento superficial da peça em usinagem (FERRARESI, 
2006). 
O caráter econômico apresenta um único objetivo, a usinagem mais rentável. 
Tem como característica reduzir o consumo de energia de corte e minimizar o custo 
da ferramenta na operação, garantindo a ausência de corrosão da peça durante a 
usinagem (FERRARESI, 2006). 
 
2.7.1 Principais funções dos meios lubro-refrigerantes 
 
As principais funções dos meios lubro-refrigerantes são permitir uma 
lubrificação eficiente no processo de corte e refrigerar as zonas de corte. A 
distribuição da temperatura na ferramenta pode ser observada na Figura 2.26 
(CIMM, 2012). 
 
Figura 2.26 - Distribuição de temperaturas na região de corte (CIMM, 2012). 
35 
 
Os meios lubro-refrigerantes reduzem o calor gerado durante a operação de 
corte. Como resultado, a ferramenta é impedida de alcançar sua temperatura crítica, 
acima da qual se desgasta rapidamente. As temperaturas envolvidas na área de 
corte possuem diferenças consideráveis. 
A distribuição do calor gerado entre ferramenta, peça e cavaco pode ser 
observada na Figura 2.27. Nota-se que a maior parte do calor gerado no processo 
está associada ao cavaco formado. 
 
 
Figura