introducao disciplina_12_03_2014

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PROCESSOS DE USINAGEM
APRESENTAÇÃO DA 
DISCIPLINA
Prof. Dr. Evandro Paese
 Caracterização do processo de usinagem com ferramentas 
de geometria definida com ênfase nos processos:
 Torneamento;
 Fresamento.
 Cunha de corte, formação de cavaco e a força e potência de 
corte.
 Estudo das ferramentas de corte:
 Materiais, desgaste e tempo de vida;
 O uso dos fluidos de corte.
 Avaliação dos critérios de usinabilidade e determinação das 
condições econômicas de usinagem - otimização dos 
parâmetros de corte.
Ementa
 Compreensão dos fenômenos que ocorrem nos processos 
de fabricação com remoção de material com ferramentas de 
geometria definida;
 Capacidade de compreender a interdependência entre 
material da peça, material da ferramenta e parâmetros de 
usinagem;
 Desenvolver habilidades para efetuar modificações no 
processo de usinagem, visando:
 Aumento da produtividade;
 Redução dos custos de fabricação.
Objetivo
 Introdução à tecnologia de fabricação. Classificação dos 
processos de fabricação;
 Usinagem com ferramentas de geometria definida.
 A cunha de corte;
 O processo de corte;
 Solicitações na cunha de corte;
 Influência da geometria da cunha sobre a sua 
resistência;
 Desgaste de ferramentas.
 Conteúdo Programado
 Ferramentas de corte.
 Materiais para ferramentas de corte;
 Novas geometrias e desenvolvimentos.
 Fluidos de corte.
 Função dos fluidos de corte;
 Efeitos do fluido de corte sobre o processo de usinagem;
 Escolha do fluido de corte.
 Conteúdo Programado
 Usinabilidade.
 Critérios de usinabilidade.
 Critério Vida da Ferramenta;
 Critério Força de Usinagem;
 Critério Qualidade Superficial;
 Critério Formação de Cavaco.
 Otimização dos parâmetros de usinagem
 Critérios para otimização de parâmetros de usinagem;
 Custos de fabricação;
 Exercícios de otimização.
 Conteúdo Programado
 Aula expositiva e dialogada;
 Exercícios dirigidos;
 Aulas práticas em laboratório;
 Palestras Eng. Kyocera e Eng. Allied Machine & Engineering 
Corp.
 Visita técnica à indústria do ramo metal-mecânico, para 
conhecer as tecnologias de fabricação;
 Possibilitar ao estudante o desenvolvimento crítico 
relacionado aos processos de fabricação.
Metodologia
 A nota final será constituída pela média harmônica de três 
notas (N1, N2 e N3), sendo compostas de diferentes formas de 
avaliação.
 Primeira avaliação (peso 10);
 Segunda avaliação (peso 10).
 Terceira avaliação (peso 5 seminários + peso 5 aulas 
práticas).
 O aluno estará aprovado se obtiver MH igual ou maior que 
6,0, caso contrário poderá submeter-se a provas de 
recuperação na última semana do período letivo.
 Avaliação
Definição de Usinagem
 Definição - segundo a DIN 8580, aplica-se a todos os processos 
de fabricação onde ocorre a remoção de material sob a forma de 
cavaco.
 Usinagem - operação que confere à peça forma, dimensões ou 
acabamento, ou ainda uma combinação qualquer desses três, 
atravéz da remoção de material sob a forma de cavaco.
 Cavaco - porção de material da peça retirada pela ferramenta, 
caracterizando-se por apresentar forma irregular.
 O Estudo da usinagem é baseado na mecânica (Atrito, Deformação), 
na Termodinâmica (Calor) e nas propriedades dos materiais.
USINAGEM
Importância da usinagem na 
industria metal mecânica
A maior parte de todos os produtos industrializados em alguma 
de suas etapas de produção sofre algum processo de 
usinagem
Importância da usinagem na 
industria metal mecânica
 ➔ 80% dos furos são 
realizados por usinagem
 ➔ 100% dos processos de 
melhoria da qualidade 
superficial são feitos por 
usinagem
 ➔ o comércio de máquinas-
ferramentas representa uma 
das grandes fatias da riqueza 
mundial
 ➔ 70% das engrenagem para 
transmissão de potência
 ➔ 90% dos componentes da 
industria aeroespacial
 ➔ 100% dos pinos médico-
odontologicos.
Importância da usinagem na 
industria metal mecânica
 Outros produtos 
usinados
 ➔ 70% das lentes de 
contatos 
extraoculares
 ➔ 100% das lentes 
de contatos 
intraoculares
 ➔ Lentes para CD 
player ou suas 
matrizes
Classificação dos processos de 
Usinagem
 Os processos de usinagem são 
classificados da seguinte forma:
➔ Usinagem com Ferramenta de 
Geometria Definida
➔ Usinagem com Ferramentas de 
Geometria Não Definida
➔ Usinagem por Processos Não 
Convencionais
Classificação dos processos de 
Usinagem
Classificação dos processos de 
Usinagem
Classificação dos processos de 
Usinagem
 - Usinagem por Processos Não 
Convencionais
➔ Remoção térmica
➔ Remoção Química
➔ Remoção Eletroquímica
➔ Remoção por ultra-som
➔ Remoção por jato d'água, outros
Evolução da História
Evolução da História
Evolução da História
Evolução da História
➔ 1.000 A.C. - Surgem os primeiros 
tornos - Idade do Bronze – metais 
predominantes Cu, Zn, Sn
➔ 700 A.C. - processamento do ferro
➔ SÉC. XIV - Desenvolvimento das 
primeiras armas de fogo na Europa
➔ SÉC. XVI - Torneamento ornamental -
Jaccques Benson
Evolução da História
Evolução da História
Evolução da História
 ➔ SÉC. XVII – Melhoria nos processos de fabricação de ferro e aço
 ➔ SÉC. XVIII - Primeiras obras conhecidas sobre torneamento –
Jacques
 ➔ Senot primeiros tornos de concepção modernos
Evolução da História
 ➔SÉC. XIX – Revolução industrial
 ➢Desenvolvimento da máquina a vapor – James Watts
 ➢Primeiras Máquinas-Ferramentas projetadas segundo princípios 
modernos
Evolução da História
 ➔SÉC. XIX – Revolução industrial
 ➢ Fabricação em série
 ➢ Aço ferramenta é o principal material de ferramentas de 
usinagem
Evolução da História
 SÉC. XX – Século da tecnologia
 ➢ 1900 – Taylor apresenta o Aço Rápido
 ➢ 1930 – Vanner Bush inventa o primeiro computador 
analógico
 ➢ 1935 – é desenvolvido o Metal Duro
 ➢ 1946 – é desenvolvido o primeiro computador eletrônico 
digital – o ENIAC
 ➢ 1947 – é desevolvido o primeiro transistor nos Laboratórios 
Bell
 ➢ 1950 – Primeira máquina-ferramenta numericamente 
controlada, MIT
Evolução da História
 SÉC. XX – Século da tecnologia
 ➢ 1960 - Primeira LASER foi construído por Theodore 
Maiman,
 Laboratórios de pesquisa Hugues
 ➢ 1968 Borroughs produz os primeiros computadores 
utilizando circuitos
 integrados
 ➢ '70 - BRIAN – Primeiras Pesquisas sobre usinagem de 
ultraprecisão
 ➢ '70 – Primeiras ferramentas Cermets – Japão
 ➢ '80 – Primeiras pesquisas sobre usinagem de alta-
velocidade
 ➢ '90 – Ferramentas cerâmicas
 ➢ '90 – Ferramentas CBN, Diamante
Evolução da História
 SÉC. XXI – Mais tecnologia
 ➢ Máquinas Flexíveis
 ➢ Integração total por computadores
Grandezas do Processo
 ➔ Peça – Tudo aquilo que irá sofrer uma operação de 
usinagem;
 ➔ Dispositivo de fixação – local onde será fixada a 
peça;
 ➔ Ferramenta – tudo o que realiza uma operação de 
usinagem;
 ➔ Porta-ferramenta - dispositivo destinado a fixar a 
ferramenta;
 ➔ Máquina-ferramenta – elemento que proporcionará 
os movimentos, velocidade, avanço e a força 
necessária ao processo de usinagem.
Cinemática Geral dos Processos 
de Usinagem
 Os processos de usinagem necessitam de um movimento 
relativo entre peça e ferramenta.
Cinemática Geral dos Processos 
de Usinagem
 ➔ Movimentos que causam diretamente a remoção 
de cavaco:
 • de corte;
 • de avanço.
 ➔ Movimentos que não causam diretamente a 
remoção de cavaco:
 • de aproximação e afastamento;
 • de ajuste;
 • de correção.
Cinemática Geral dos Processos 
de Usinagem
 Velocidades do Processo de Usinagem ➔ Velocidade de Corte (Vc):
 Vc = f (material peça,material ferramenta)
 ➔ Velocidade de Avanço (Vf)
 ➔ Velocidade efetiva de corte (Ve)
Cinemática Geral dos Processos 
de Usinagem
Cinemática Geral dos Processos 
de Usinagem
Cinemática Geral dos Processos 
de Usinagem
Processos de Usinagem com 
Ferramentas de Geometria 
Definida
Processos de Usinagem com 
Ferramentas de Geometria 
Definida
Processos de Usinagem com 
Ferramentas de Geometria 
Definida
Processos de Usinagem com 
Ferramentas de Geometria 
Definida
Processos de Usinagem com 
Ferramentas de Geometria 
Definida
Processos de Usinagem com Ferramentas de 
Geometria Definida
Processos de Usinagem com Ferramentas de 
Geometria Definida
Processos de Usinagem com Ferramentas de 
Geometria Definida
Processos de Usinagem com 
Ferramentas de Geometria 
Definida
Processos de Fabricação por 
Usinagem 
 Processos onde há geração de cavaco – Usinagem
 Processos onde não há geração de cavaco – Conformação, 
Soldagem, Fundição
Processos de Fabricação por 
Usinagem 
Processos de Usinagem 
 Vantagens dos processos de usinagem:
 Produz peças de geometrias complicadas
 Alta precisão dimensional
 Bom acabamento superficial.
Desvantagens da Usinagem
 Processos lentos, quando comparados com outros.
 Altos custos envolvidos:
1. Mão de obra altamente especializada;
2. Maquinário caro;
3. Ferramental caro;
4. Alta produção de resíduos (10% de toda a produção de 
metais do mundo vira cavaco, segundo Trent, 1984).
Exemplo de Perdas em Usinagem
 Usinagem de rodas em Alumínio
 Uma roda produzida perde até 40% de seu peso no processo de 
usinagem.
Tornos (CNC)
Tornos (Convencionais)
 Operações de usinagem realizadas em tornos.
 Cilindramento: Operação obtida pelo deslocamento da 
ferramenta paralelamente ao eixo da peça.
 Rosqueamento: Operação para abrir roscas em uma 
superfície externa de um cilindro ou cone e no interior de um 
furo do mesmo tipo.
 Faceamento: operação que se obtém pelo deslocamento da 
ferramenta, normalmente ao eixo de rotação da peça.
 Torneamento
 Sangramento: Operação que consiste em cortar uma peça, 
no torno, com uma ferramenta especial chamada bedame.
 Torneamento cônico: operação obtida pelo deslocamento 
da ferramenta obliquamente ao eixo da peca.
 Perfilamento: É o torneamento de uma superfície de 
revolução de qualquer perfil.
 Broquear: É a operação de tornear internamente.
 Mandrilar: É a operação de alargar ou broquear um furo em 
peças no torno.
 Torneamento
 Partes do Torno
 Torno Horizontal
 O torno horizontal é um dos mais usados e conhecidos. 
Possui características interessantes para fabricação de pecas 
de pequeno porte e médio porte.
 Classificação dos tornos mecânicos
 Torno Vertical
 O torno vertical é empregado na usinagem pela sua fácil 
montagem de peças grandes e pesadas.
 Classificação dos tornos mecânicos
 Torno vertical
 Torno revolver
 Apresentam característica fundamental que é o emprego de 
várias ferramentas pré selecionadas e pré fixadas em um 
acessório chamado castelo.
 Reduzem bastante o tempo porém produz aumento do 
tempo de preparação.
 O torno revólver tem por finalidade permitir que se usinem 
varias peças iguais de modo igual, usando variadas 
ferramentas. 
 Classificação dos tornos mecânicos
 Torno revolver
Fresamento
Fresamento
 Uma das principais características da fresadora, é a 
realização de uma grande variedade de trabalhos 
tridimensionais.
 O corte pode ser realizado em superfícies situadas:
 Em planos paralelos;
 Perpendiculares;
 Formando ângulos diversos;
 Construir ranhuras circulares;
 Fresagem em formas esféricas, côncavas e convexas.
 Fresamento
 Características importantes da máquina, que nos dão idéia 
da capacidade:
 Comprimento e largura da mesa;
 Giro da mesa ou eixo árvore em ambos os sentidos;
 Máximo deslocamento longitudinal da mesa;
 Máximo deslocamento transversal da mesa;
 Máximo deslocamento vertical da mesa;
 Máxima altura da superfície da mesa em relação ao eixo 
principal;
 Maior e menor RPM do eixo principal;
 Avanços da mesa em mm/min;
 Fresamento
 Potência do motor;
 Peso que a máquina suporta sobre a mesa.
 Fresamento
 Classificação das máquinas ferramentas:
 As fresadoras se classificam segundo a posição do eixo-
árvore em relação à superfície da mesa de coordenadas.
 Tem-se fresadoras dos seguintes tipos: horizontal, 
vertical, universal e CNC.
 Fresadora horizontal
 O eixo-árvore ocupa a posição horizontal, paralela à 
superfície da mesa da máquina;
 A peça é presa num divisor ou numa morsa, podendo se 
deslocar em qualquer eixo horizontal (x, y, z);
 Quando presa no divisor esta pode ainda girar.
 Fresamento
 Fresadora vertical
 O eixo-árvore ocupa posição vertical , perpendicular à 
superfície da mesa da máquina;
 A peça pode se deslocar nas coordenadas x, y e z em 
relação à ferramenta, sua fixação também pode ser através 
de um divisor ou de uma morsa.
 Fresamento
 Fresadora universal
 É a máquina mais versátil, chamada assim porque 
permite que sejam efetuados diversos tipos de trabalhos 
diferentes;
 Essa versatilidade deve-se a seus acessórios 
especiais:
 Cabeçote universal; Eixo porta-fresas; Cabeçote 
divisor; Contraponta; Mesa circular; Mesa inclinável.
 A peça pode ser deslocada em qualquer eixo, x, y e z, e 
ainda pode sofrer rotações nos sentidos horário e anti-
horário simultaneamente aos movimentos tridimensionais.
 Este graus de liberdade conferem à peça qualquer 
formato que se desejar.
 Fresamento
 Fresadora ferramenteira
 Destaca-se como a de maior importância para a 
realização dos trabalhos de ferramentaria;
 É usada em trabalhos especiais. Assemelha-se a 
fresadora vertical com alguns recursos de movimento em 
seu cabeçote vertical girando no sentido do eixo x, eixo y e 
z.
 Em alguns momentos podemos operá-la como fresadora 
horizontal. Para isso, monta-se nela um cabeçote especial 
que aciona o eixo horizontal e a torna mais versátil.
 Pode-se também instalar o aparelho divisor, mesa 
divisora e contraponta.
 Fresamento
 Fresadora ferramenteira
 Pode-se montar em seu cabeçote: cone porta-pinça, 
cone porta cobeçote, Weldon, cone Morse, etc;
 Esta máquina se destaca por sua versatilidade, precisão 
e rendimento com auxilio de régua e indicador digital.
 Fresamento
 Partes da fresadora
 Tipos de fresadoras
VERTICAL
Furação
Brochamento
Usinagem por Processos Não-
convencionais
 Eletroerosão
 Plasma
 Laser
 Feixe de Elétrons
 Química
 Eletroquímica
 Hidrodinâmica
 Ultra-som
 FERRARESI, D. Fundamentos da Usinagem dos Metais. 
São Paulo: Edgar Blücher, 1977.
 DINIZ, A. E., MARCONDES F. C., COPPINI N. L. Tecnologia 
de Usinagem dos Materiais. São Paulo: mm Editora, 1999.
 STEMMER, C. E. Ferramentas de Corte. 2 ed. Florianópolis: 
Editora da UFSC, 1989.
 STEMMER, C. E. Ferramentas de Corte II. Florianópolis: Ed. 
da UFSC, 1992.
 Bibliografia Básica
 DINIZ, A E., MARCONDES F. C., COPPINI, N. L. Tecnologia 
da Usinagem dos Materiais. São Paulo: MM Editora 2003.
 CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia mecânica. 2.ed. São 
Paulo: McGraw-Hill, 1986. 3 v.
 ROSSI, M. Máquinas ferramentas modernas. Vol. 1 e 2. 
Madrid: Dossat, 1981.
 Bibliografia Complementar
	PROCESSOS DE USINAGEM�APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA
	Slide Number 2
	Slide Number 3
	Slide Number 4
	Slide Number 5
	Slide Number 6
	Slide Number 7
	Slide Number 8
	Definição de Usinagem
	USINAGEM
	Importânciada usinagem na industria metal mecânica
	Importância da usinagem na industria metal mecânica
	Importância da usinagem na industria metal mecânica
	Slide Number 14
	Classificação dos processos de Usinagem
	Classificação dos processos de Usinagem
	Classificação dos processos de Usinagem
	Classificação dos processos de Usinagem
	Evolução da História
	Evolução da História
	Evolução da História
	Evolução da História
	Evolução da História
	Evolução da História
	Evolução da História
	Evolução da História
	Evolução da História
	Evolução da História
	Evolução da História
	Evolução da História
	Slide Number 31
	Grandezas do Processo
	Cinemática Geral dos Processos de Usinagem
	Cinemática Geral dos Processos de Usinagem
	Cinemática Geral dos Processos de Usinagem
	Cinemática Geral dos Processos de Usinagem
	Cinemática Geral dos Processos de Usinagem
	Cinemática Geral dos Processos de Usinagem
	Processos de Usinagem com Ferramentas de Geometria Definida
	Processos de Usinagem com Ferramentas de Geometria Definida
	Processos de Usinagem com Ferramentas de Geometria Definida
	Processos de Usinagem com Ferramentas de Geometria Definida
	Processos de Usinagem com Ferramentas de Geometria Definida
	Processos de Usinagem com Ferramentas de Geometria Definida
	Processos de Usinagem com Ferramentas de Geometria Definida
	Processos de Usinagem com Ferramentas de Geometria Definida
	Processos de Usinagem com Ferramentas de Geometria Definida
	Processos de Fabricação por Usinagem 
	Processos de Fabricação por Usinagem 
	Processos de Usinagem 
	Desvantagens da Usinagem
	Exemplo de Perdas em Usinagem
	Tornos (CNC)
	Tornos (Convencionais)
	Slide Number 55
	Slide Number 56
	Slide Number 57
	Slide Number 58
	Slide Number 59
	Slide Number 60
	Slide Number 61
	Slide Number 62
	Fresamento
	Fresamento
	Slide Number 65
	Slide Number 66
	Slide Number 67
	Slide Number 68
	Slide Number 69
	Slide Number 70
	Slide Number 71
	Slide Number 72
	Slide Number 73
	Slide Number 74
	Furação
	Brochamento
	Usinagem por Processos Não-convencionais
	Slide Number 78
	Slide Number 79