Trabalho final de Usinagem - UCS

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AVALIAÇÃO DE USINAGEM COM DIFERENTES ESTRATÉGIAS 
DE FRESAMENTO 
 
Fabio Pedroni - fpedroni1@ucs.br 
Jackson Antônio Schmitt - jaschimit@ucs.br 
Leonardo Dornelles dos Santos - ldsantos3@ucs.br 
Luis Gustavo da Silva - lgsilva2@ucs.br 
Marcos Hernandes Belmudes Lopes - mhlopes@ucs.br 
 
Resumo: Neste estudo de usinagem por fresamento, procurou-se avaliar os 
resultados obtidos na usinagem do aço P20, comparando as estratégias de 
fresamento com movimento de corte concordante e discordante, ambas 
utilizando fresa de topo reto com inserto de metal duro como ferramenta de 
corte. Os parâmetros de corte, como velocidade de corte, avanço e 
profundidade de usinagem foram as mesmas nos dois processos. Após os 
testes observou-se pouca diferença no cavaco gerado pelos dois processos. Já 
na avaliação da variação dimensional, e a qualidade superficial, a estratégia de 
fresamento concordante apresentou melhor resultado em relação à estratégia 
discordante. 
 
Palavras-chave: fresamento, qualidade superficial e estratégias de usinagem. 
 
1. INTRODUÇÃO: O processo de usinagem por fresamento é um dos mais 
universais e conhecidos, possuindo grande variação quanto ao tipo de máquina 
utilizada, movimento da peça e tipos de ferramentas. As aplicações freqüentes 
do processo são a obtenção de superfícies planas, rasgos, ranhuras, perfis, 
contornos, cavidades e roscas, entre outros. Como vantagens gerais do 
processo de fresamento, pode-se citar as altas taxas de remoção obtidas e a 
possibilidade de obtenção de superfícies de elevada qualidade e complexidade. 
No processo de fresamento são normalmente utilizadas fresas de topo, estas 
ferramentas proporcionam a execução de superfícies de formas complexas, 
rasgos e cortes de diferentes tipos e tamanhos. Quanto aos movimentos de 
corte, pode ser dividida em movimento concordante e discordante, figura 01. 
 
Figura 01 – Movimento concordante e discordante 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: Sandvik 
 
 
 
1.1 MOVIMENTO CONCORDANTE: No fresamento concordante, ou para 
baixo, os movimentos de corte e avanço têm aproximadamente o mesmo 
sentido. A característica principal desta técnica é que a ferramenta empurra a 
peça contra a mesa da máquina, sendo recomendado no caso de fixação 
deficiente. O principal inconveniente de sua aplicação é que há uma 
componente que empurra a peça contra a ferramenta, gerando solavancos e 
vibrações que impossibilitam a aplicação no caso de folgas no fuso das 
máquinas. Em contra partida, o início do contato da ferramenta com a peça 
ocorre na porção mais larga do cavaco, evitando o desgaste excessivo do 
flanco da ferramenta. A desvantagem é que na usinagem de materiais fundidos 
as inclusões e irregularidades superficiais podem levar à redução da vida da 
ferramenta. 
 
1.2 MOVIMENTO DISCORDANTE: No fresamento discordante ou 
convencional, o sentido do movimento de corte é contrário ao avanço, sendo 
favorável na aplicação em máquinas com folga. A ferramenta tende a levantar 
a peça, exigindo sistemas de fixação mais rígidos. O corte se inicia na 
espessura mínima do cavaco causando desgaste excessivo da aresta de corte 
pelo recalcamento do material antes do início do corte. Por estes motivos, não 
é recomendado seu uso em operações de fresamento HSC. Ele é vantajoso no 
caso da usinagem de materiais com cascas endurecidas e inclusões 
superficiais, pois o corte se inicia na parte já usinada da peça. 
 
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: Os procedimentos experimentais 
deste trabalho foram realizados em um centro de usinagem no laboratório da 
universidade de Caxias do Sul (UCS). Os testes foram realizados utilizando 
como ferramenta de corte uma fresa de topo reto com inserto de metal duro, 
tendo como material usinado o aço P20. Neste estudo realizou-se a avaliação 
de duas estratégias de fresamento (concordante e discordante), utilizando os 
mesmos parâmetros de corte entre elas. A velocidade de corte utilizada no 
experimento foi de 200 m/min, com uma rotação de 3980 rpm, já o avanço AP 
foi igual a 0,5 mm/rev. A profundidade de usinagem foi de 22 mm para cada 
sentido de corte. Não foi utilizado fluidos lubri-refrigerantes. 
 
 
3. RESULTADOS E AVALIAÇÕES: Após os ensaios das duas estratégias, 
observou-se uma menor variação dimensional no método de fresamento 
concordante em relação ao método discordante, obtendo ambos os processos 
variações dimensionais conforme verificado na tabela 01. Já no parâmetro de 
qualidade superficial, foi avaliado a rugosidade da superfície utilizando um 
rugosímetro. Neste quesito o processo que melhor apresentou resultado foi o 
método concordante, os valores de rugosidade estão nos gráficos 01 e 02. 
Quanto à geração de cavacos não foram observadas variações significantes 
entre os dois processos, conforme verificado na figura 02. 
 
 
 
 
 
 
Tabela 01 – Valores dimensionais 
 
 
 
Gráfico 01 – Corte Discordante 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Avaliação Dimensional Diâmetro e Circularidade 
 Posição Concordante 
Desvio 
concordante 
Discordante 
Desvio 
discordante 
Diferença 
Diâmetro 
 Ø_01 - Altura_3.5 39,4366883 0,0366883 39,4825487 0,0825487 0,0458604 
 Ø_02 - Altura_7.0 39,4371224 0,0371224 39,4826493 0,0826493 0,0455269 
 Ø_03 - Altura_10.5 39,4382108 0,0382108 39,4825151 0,0825151 0,0443043 
 Ø_03 - Altura_14.0 39,4380829 0,0380829 39,4823985 0,0823985 0,0443156 
 Ø_03 - Altura_17.5 39,438032 0,038032 39,4832391 0,0832391 0,0452071 
 
Circularidade 
 Circularidade_01_3.5 0,0186798 0,0186798 0,0213131 0,0213131 0,0026333 
 Circularidade_02_7,0 0,0188324 0,0188324 0,0179648 0,0179648 -0,0008676 
 Circularidade_03_10.5 0,0169702 0,0169702 0,0140818 0,0140818 -0,0028884 
 Circularidade_04_14.0 0,0179307 0,0179307 0,0160507 0,0160507 -0,00188 
 Circularidade_05_17,5 0,0189293 0,0189293 0,0114723 0,0114723 -0,007457 
Valores de Rugosidade Obtidos 
Ra 1 = 2,49 um Rz = 9,21 um Ry = 10,91 um 
Ra 2 = 2,31 um Rz = 9,18 um Ry = 9,74 um 
Ra 3 = 2,42 um Rz = 9,75 um Ry = 10,60 um 
Ra m = 2,406 um Rz m = 9,38 um Ry m = 10,41 
um 
Gráfico 02 – Corte Concordante 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 02 – Formação do cavaco 
 
 
 
 
 
 
CONCORDANTE DISCORDANTE 
 
4. CONCLUSÕES: Na análise dos resultados obtidos observou-se um 
melhor resultado na estratégia de corte concordante, tendo em vista que este 
método foi o que apresentou uma menor variação dimensional e uma melhor 
rugosidade superficial. Segunda a literatura, este melhor desempenho do 
método concordante se deve ao fato de que neste método o início do corte é 
com a profundidade máxima de corte e o fim teoricamente zero. Desta forma o 
acabamento e as tolerâncias tendem a apresentar melhores resultados, pois 
são gerados menores esforços e vibrações durante a usinagem, e isto evita 
que a aresta se esfregue ou queime contra a superfície antes do contato no 
corte e uma espessura grande de cavacos é vantajosa e as forças de corte 
tendem a puxar a peça para dentro da fresa, fixando a aresta de corte no corte. 
Já no sentindo de corte discordante ocorre o contrário, o inicio do corte é com 
profundidade mínima e vai aumentando até o máximo ocasionando vibrações e 
rugosidade maior em comparação com o corte concordante. Estes fenômenos 
ocorrem devido ao esmagamento do material que ocorre no inicio do contato 
do gume de corte com o material e conseqüente aumento do esforço de 
usinagem, as forças envolvidas tende a arrancar a peça da mesa ocasionando 
vibrações, cavacos com espessuras maiores na saída tendem a diminuir a vida 
útil da ferramenta, a grande espessura e a alta temperatura na saída fazem, 
algumas vezes, com que os cavacosgrudem ou soldem na aresta de corte, o 
que os carregará no início do próximo corte ou causará um microlascamento da 
aresta momentâneo e como a espessura de cavacos começa no zero e 
aumenta no final do corte as forças de corte tendem a empurrar a fresa e a 
peça para longe uma da outra. As diferenças de valores apresentados entre Ry 
e Rz reforçam que a vibração no corte discordante é maior que no corte 
concordante ocasionando diferenças dimensionais. 
 
 
 
 
 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ANDRADE, Renan Rodrigues. SANTIN. Estudo da relação entre as 
principais estratégias de fresamento de cavidades na usinagem de 
moldes termoplasticos. Escola de engenharia de Piracicaba – Curso de 
engenharia Mecânica, 2012. 
 
CAMARGO, R. (2002). Rugosidade superficial nas operações de torneamento. 
Santa Bárbara D’Oeste: SENAI. 
Sandvik – www.sandvik.com 
 
STEMMER, Caspar Erich. Ferramentas de corte I, Florianópolis, 2007. 
 
UDESC – Universidade do estado de Santa Catarina – Departamento de 
Engenharia de Produção e Sistemas.