Usinagem e conformação - ferramentas manuais parte 1

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Manufatura:
Usinagem e Conformação
FERRAMENTAS 
MANUAIS
Parte I
• Do ponto de vista da
estrutura do material, a
usinagem é basicamente um
processo de cisalhamento,
ou seja, ruptura por
aplicação de pressão, que
ocorre na estrutura
cristalina do metal.
USINAGEM: CORTE
• Algumas das operações podem ser feitas tanto
manualmente como com o auxílio das máquinas
operatrizes ou das máquinas-ferramenta. Um exemplo de
usinagem manual é a operação de limar. Tornear, por sua
vez, só se faz com uma máquina-ferramenta denominada
torno.
USINAGEM: CORTE
• Quer seja com ferramentas manuais como a talhadeira, a
serra ou a lima, quer seja com ferramentas usadas em
um torno, uma fresadora ou uma furadeira, o corte dos
materiais é sempre executado pelo que chamamos de
princípio fundamental, um dos mais antigos e
elementares que existe: a cunha.
USINAGEM: CORTE
USINAGEM: CORTE
• A característica mais importante da cunha é o seu ângulo
de cunha ou ângulo de gume (c). Quanto menor ele for,
mais facilidade a cunha terá para cortar. Assim, uma
cunha mais aguda facilita a penetração da aresta
cortante no material, e produz cavacos pequenos, o que
é bom para o acabamento da superfície.
USINAGEM: CORTE
• Por outro lado, uma
ferramenta com um ângulo
muito agudo terá a
resistência de sua aresta
cortante diminuída. Isso pode
danificá-la por causa da
pressão feita para executar o
corte.
USINAGEM: CORTE
• Todo material oferece certa resistência ao corte. Essa
resistência será tanto maior quanto maiores forem a
dureza e a tenacidade do material a ser cortado. Por
isso, quando se constrói e se usa uma ferramenta de
corte, deve-se considerar a resistência que o material
oferecerá ao corte.
USINAGEM: CORTE
• Dureza: é a capacidade de um material
resistente ao desgaste mecânico.
• Tenacidade: é a capacidade de um material
de resistir à quebra.
DEFINIÇÕES
• Iso significa que a cunha da ferramenta deve ter um
ângulo capaz de vencer a resistência do material a
ser cortado, sem que sua aresta cortante seja
prejudicada.
ÂNGULO DE CUNHA
• Porém, não basta que a cunha tenha um ângulo
adequado ao material a ser cortado. Sua posição em
relação à superfície que vai ser cortada também
influência decisivamente nas condições do corte.
ÂNGULO DE CUNHA
• Por exemplo, a ferramenta de
plaina representada no desenho
ao lado possui uma cunha
adequada para cortar o
material.
• Todavia, há uma grande área de
atrito entre o topo da
ferramenta e a superfície da
peça.
ÂNGULOS
• Para solucionar esse
problema, é necessário criar
um ângulo de folga ou
ângulo de incidência (f) que
elimina a área de atrito entre
o topo da ferramenta e o
material da peça.
ÂNGULOS
• Além do ângulo de cunha
(c) e do ângulo de folga (f),
existe ainda um outro muito
importante relacionado à
posição da cunha.
• É o ângulo de saída (s) ou
ângulo de ataque.
ÂNGULOS
• Do ângulo de saída depende um maior ou menor
atrito da superfície de ataque da ferramenta. A
conseqüência disso é o maior ou o menor
aquecimento da ponta da ferramenta. O ângulo de
saída pode ser positivo, nulo ou negativo.
ÂNGULOS
ÂNGULOS
• Para facilitar o estudo, os ângulos de cunha, de folga
e de saída foram denominados respectivamente de c,
f e s. Esses ângulos podem ser representados
respectivamente pelas letras gregas b (lê-se beta), a
(lê-se alfa) e g (lê-se gama).
ÂNGULOS
• Para materiais que oferecem pouca resistência ao
corte, o ângulo de cunha (c) deve ser mais agudo e o
ângulo de saída (s) deve sermaior.
ÂNGULOS
• Para materiais mais duros a cunha deve ser mais
aberta e o ângulo de saída ( s ) deve ser menor.
ÂNGULOS
• Para alguns tipos de materiais plásticos e metálicos
com irregularidades na superfície, adota-se um
ângulo de saída negativo para as operações de
usinagem.
ÂNGULOS
• Todos esses dados sobre os ângulos representam o
que chamamos de geometria de corte. Para cada
operação de corte existem, já calculados, os valores
corretos para os ângulos da ferramenta a fim de se
obter seu máximo rendimento. Esses dados são
encontrados nos manuais de fabricantes de
ferramentas.
GEOMETRIA DE CORTE
• A ferramenta deve ser mais dura nas temperaturas
de trabalho que o metal que estiver sendo usinado.
Essa característica se torna cada vez mais importante
à medida que a velocidade aumenta pois com o
aumento da velocidade de corte, a temperatura na
zona de corte também aumenta, acelerando o
processo de desgaste da ferramenta. A essa
propriedade chamamos de dureza a quente.
DUREZA DA FERRAMENTA
• A ferramenta deve ser feita de com um material que,
quando comparado ao material a ser usinado, deve
apresentar características que mantenham seu
desgaste no nível mínimo. Considerando- se que
existe um aquecimento tanto da ferramenta quanto
do material usinado, por causa do atrito, o material
da ferramenta deve ser resistente ao encruamento e
àmicrossoldagem.
DUREZA DA FERRAMENTA
• Encruamento: é o endurecimento do metal
após ter sofrido deformação plástica
resultante de conformação mecânica.
•Microssoldagem: é a adesão de pequenas
partículas de material usinado ao gume
cortante da ferramenta.
DEFINIÇÕES
• A ferramenta deve ser dura, mas não a ponto de se
tornar quebradiça e de perder resistência mecânica.
Ela deve ser de um material compatível, em termos
de custo, com o trabalho a ser realizado. Qualquer
aumento de custo com novos materiais deve ser
amplamente compensado por ganhos de qualidade,
produtividade e competitividade.
DUREZA DA FERRAMENTA
• Do ponto de vista do manuseio, a ferramenta deve
ter o mínimo atrito possível com a apara, dentro da
escala de velocidade de operação. Isso é importante
porque influi tanto no desgaste da ferramenta
quanto no acabamento de superfície da peça
usinada.
DUREZA DA FERRAMENTA
• Para que as ferramentas tenham essas características
e o desempenho esperado, elas precisam ser
fabricadas com o material adequado, que deve estar
relacionado:
• à natureza do produto a ser usinado em função do
grau de exatidão e custos;
• ao volume da produção;
DUREZA DA FERRAMENTA
• ao tipo de operação: corte intermitente ou contínuo,
desbastamento ou acabamento, velocidade alta ou
baixa etc.;
• aos detalhes de construção da ferramenta: ângulos
de corte, e de saída, métodos de fixação, dureza etc.;
• ao estado da máquina-ferramenta;
• às características do trabalho.
DUREZA DA FERRAMENTA
Levando isso em consideração, as ferramentas
podem ser fabricadas dos seguintes materiais:
• 1. Aço-carbono: usado em ferramentas pequenas
para trabalhos em baixas velocidades de corte e
baixas temperaturas (até 200ºC), porque a
temperabilidade é baixa, assim como a dureza a
quente.
MATERIAS DE CONSTRUÇÃO DAS FERRAMENTAS
• 2. Aços-ligas médios: são usados na fabricação de
brocas, machos, tarraxas e alargadores e não têm
desempenho satisfatório para torneamento ou
fresagem de alta velocidade de corte porque sua
resistência a quente (até 400ºC) é semelhante à do
aço-carbono. Eles são diferentes dos açoscarbonos
porque contêm cromo e molibdênio, que melhoram a
temperabilidade. Apresentam também teores de
tungstênio, o que melhora a resistência ao desgaste.
MATERIAS DE CONSTRUÇÃO DAS FERRAMENTAS
• 3. Aços rápidos: apesar do nome, as ferramentas
fabricadas com esse material são indicadas para
operações de baixa e média velocidade de corte.
Esses aços apresentam dureza a quente (até 600ºC) e
resistência ao desgaste. Paraisso recebem elementos
de liga como o tungstênio, o molibdênio, o cobalto e
o vanádio.
MATERIAS DE CONSTRUÇÃO DAS FERRAMENTAS
• 4. Metal duro (ou carboneto sinterizado):
compreende uma família de diversas composições de
carbonetos metálicos (de tungstênio, de titânio, de
tântalo, ou uma combinação dos três) aglomerados
com cobalto e produzidos por processo de
sinterização. Esse material é muito duro e, portanto,
quebradiço. Por isso, a ferramenta precisa estar bem
presa, devendo-se evitar choques e vibrações
durante seu manuseio.
MATERIAS DE CONSTRUÇÃO DAS FERRAMENTAS
• O metal duro está presente na ferramenta em forma
de pastilhas que são soldadas ou parafusadas ao
corpo da ferramenta que, por sua vez, é feito de
metal de baixa liga. Essas ferramentas são
empregadas para velocidades de corte elevadas e
usadas para usinar ferro fundido, ligas abrasivas não-
ferrosas e materiais de elevada dureza como o aço
temperado. Opera bem em temperaturas até
1300ºC.
MATERIAS DE CONSTRUÇÃO DAS FERRAMENTAS
• Ainda existem outros materiais usados na fabricação
de ferramentas para usinagem, porém de menor
utilização por causa de altos custos e do emprego em
operações de alto nível tecnológico.
• Esses materiais são: cerâmica de corte, como a
alúmina sinterizada e o CBN, e materiais
diamantados, como o diamante policristalínico (PCD)
e o boro policristalínico (PCB).
MATERIAS DE CONSTRUÇÃO DAS FERRAMENTAS
MATERIAS DE CONSTRUÇÃO DAS FERRAMENTAS
EXEMPLOS: TORNEAMENTO
EXEMPLOS: TORNEAMENTO EXTERNO
EXEMPLOS: TORNEAMENTO EXTERNO
EXEMPLOS: TORNEAMENTO INTERNO 
EXEMPLOS: TORNEAMENTO EXTERNO
EXEMPLOS: TORNEAMENTO EXTERNO
EXEMPLOS: FURAÇÃO
EXEMPLOS: FRESAGEM
EXEMPLOS: FRESAGEM
EXEMPLOS: FRESAGEM
SERRAS
• Em várias situações no mundo da mecânica, pode ser
necessária a remoção de uma grande quantidade de material
de uma peça. Para realizarmos essa remoção, podemos
empregar uma operação de preparação do material chamada
corte. Esta operação consiste basicamente em deixar/obter a
matéria-prima no formato e tamanho necessários ao processo
de fabricação pelo qual passará.
CORTE
• O corte pode ser realizado manualmente – com uma serra
manual, uma tesoura ou um cinzel – ou com o auxílio de
máquinas (máquina de serrar ou guilhotina).
CORTE
• Por exemplo, o torneiro ou o fresador de produção não
podem ficar preocupados com as dimensões da barra que
eles vão trabalhar, nem perder tempo cortando o material
no tamanho adequado.
CORTE
• Do ponto de vista da empresa, é importante que não se
desperdice matéria-prima. Isso leva à necessidade de cortar o
material de maneira planejada, com as dimensões mínimas e
suficientes para a execução da usinagem.
CORTE
• Quando precisamos cortar chapas finas, podemos utilizar uma
tesoura manual. Ela é empregada para cortar chapas finas de
até 1 mm de espessura.
• Para essa operação, existem vários tipos de tesouras que se
diferenciam uma das outras principalmente pela forma das
lâminas, pelas dimensões e pela aplicação.
CORTES MANUAIS
• A tesoura funciona como um conjunto de duas alavancas
articuladas.
• Como conseqüência, o corte se faz mais facilmente quando a
chapa é encostada mais próximo da articulação, o que exige
menos força para o corte. O resultado da operação
de corte são bordas
sem rebarbas, mas
com cantos vivos.
CORTES MANUAIS
• Tesoura manual reta → para cortes retos de pequeno
comprimento.
TIPOS DE TESOURAS
• Tesoura manual reta de lâminas estrelas → para cortes em
curva de pequeno comprimento.
TIPOS DE TESOURAS
• Tesoura manual curva → para corte em de raios de
circunferência côncavos e conexos.
TIPOS DE TESOURAS
• Tesoura de bancada para chapas de maior espessura (entre 1
e 2,5mm).
TIPOS DE TESOURAS
OUTROS TIPOS DE TESOURAS
TESOURA PARA CORTAR CHAPA -
INDUSTRIALCORTA VERGALHÃO
TESOURA PARA CORTE DE CHAPAS 
- ACABAMENTO
TESOURA PARA FUNILEIROS CORTA 
CHAPA ATÉ 0,5MM
• Para chapas ainda mais espessas (± 3 mm) e maiores usam-se
guilhotinas mecânicas e hidráulicas.
CORTES DE CHAPAS
• Quando encontrarmos situações nas quais o formato da peça ou a
localização do detalhe que se pretende cortar não permite que se
faça a operação por outros métodos, podemos utilizar um cinzel
ou uma talhadeira. Tais situações são comuns durante a
manutenção de uma máquina ou durante a montagem de um
equipamento..
CORTE COM CINZEL
• Um cinzel (ou talhadeira) é utilizado para cortar
cabeças de rebites, cortar cabeças de parafusos,
cortar chapas ou vazar um perfil com furos
próximos entre si.
CORTE COM CINZEL
• Também é possível cortar peças manualmente com serras.
CORTE COM SERRA MANUAL
• As lâminas de serras para serras manuais são fabricadas em
aço rápido ou aço com alto teor de carbono e são dotadas de
dentes em uma de suas bordas. Podem conter entre 18, 24 ou
32 dentes por polegada. Os comprimentos comerciais são de
8”, 10” ou 12”.
• A escolha da quantidade de dentes por polegada se dará em
função da espessura da peça a ser cortada, conforme tabela a
seguir:
CORTE COM SERRA MANUAL
CORTE COM SERRA MANUAL
Lâmina REDSTRIPE® RÍGIDA
• Lâmina de serra manual rígida de aço rápido, ideal para
trabalhos em bancada, onde o material está seguramente fixado.
• Fabricada com aço rápido de alta resistência a desgaste e alta
tenacidade, esta lâmina de serra é totalmente temperada em
fornos a vácuo, assegurando assim estrutura homogênea e
dureza uniforme à lâmina de serra e oferece a máxima firmeza e
extrema precisão de corte para todos os tipos de aço,
especialmente os de alta-liga, tais como: aço rápido, aço
inoxidável, aço-ferramenta.
EXEMPLO DE SERRA MANUAL
EXEMPLO DE SERRA MANUAL
Lâmina GREY FLEX
• Lâmina de serra manual de aço alto carbono, com boa
resistência a desgaste e alta flexibilidade, é uma lâmina de
serra econômica para cortar cantoneiras, perfilados, tubos de
aço macio, cobre, latão, alumínio, plástico e similares.
Lâmina com CARBONETO DE TUNGSTÊNIO
• Uma lâmina de serra manual resistente, com grãos múltiplos
de carboneto de tungstênio permanentemente ligados à
aresta de corte.
• Corta cerâmicas, resinas de vidro, plásticos, fibra de vidro e
outros materiais abrasivos que gastariam rapidamente as
serras convencionais.
EXEMPLO DE SERRA MANUAL
• Lâmina BS - BI-METAL STARRETT®
• Apropriada para utilização em bancada ou fora dela, e
excelente opção para mecânicos, ferramenteiros,
encanadores e eletricistas, em qualquer condição de trabalho.
• Cortes mais suaves devido às múltiplas arestas de corte e ao
efeito de divisão de cavacos.
• Lâmina de serra semi-rígida, inquebrável durante o uso e à
prova de estilhaçamento, com isso uma maior resistência
quanto à quebra e ao arrancamento dos dentes da serra.
• Corta 35% mais rápido que as serras com perfil de dente
convencional. Menor custo por corte.
EXEMPLO DE SERRA MANUAL
• Lâmina - BI-METAL STARRETT HEAVY DUTY
• Lâmina de serra manual de aço rápido bi-metal para cortes
manuais pesados ou cortes leves em máquinas de serrar. Com
uma largura maior (16mm) possibilita cortes mais precisos.
EXEMPLO DE SERRA MANUAL
Lâmina ARAME COM CARBONETO DE TUNGSTÊNIO
• Ideal para corte de materiais duros e abrasivos, este tipo de
lâmina de serra é indicado para trabalhos em locais de difícil
acesso.
• Grãos de carboneto de tungstênio permanentemente ligados
em toda a superfície cilíndrica de um arame de aço resistente
permitem cortar em várias direções.
EXEMPLO DE SERRA MANUAL
EXEMPLOS DE ARCOS DE SERRA
• Ao iniciaro corte em uma peça devemos dar uma pequena
inclinação à lamina para evitar a quebra de dentes.
CORTE COM SERRA MANUAL
• Se o serramento for manual, manter o ritmo
(aproximadamente 60 golpes por minuto) e a pressão (feita
apenas durante o avanço da serra). Usar a serra em todo o
seu comprimento, movimentando somente os braços. Ao final
da operação, diminuir a velocidade e a pressão sobre a serra
para evitar acidentes.
CORTE COM SERRA MANUAL
• Quando for necessário o corte de uma grande quantidade de
chapas ou o corte de chapas com espessura maior que 3 mm,
podemos empregar uma guilhotina. A guilhotina é um
equipamento que reproduz o movimento de corte das
tesouras, mas com acionamento mecânico (por meio de
mecanismo excêntrico) ou hidráulico.
CORTES COM MÁQUINAS
GUILHOTINAS
• Para o corte de peças com perfis diversos (redondos,
quadrados, retangulares...) podemos empregar uma máquina
de serrar.
MÁQUINAS DE SERRAR
MÁQUINA DE SERRAR ALTERNATIVA
• É uma máquina que reproduz o movimento de vaivém
realizado com a serra manual. Pode ser vertical ou horizontal,
com diversas capacidades de corte conforme o fabricante.
Conseguimos gerar apenas cortes retos com estes tipos de
máquina.
• Lâmina de serra de aço rápido ao molibdênio são ideais para
cortes de materiais extremamente duros.
MÁQUINA DE SERRAR ALTERNATIVA
• Lâmina de AÇO RÁPIDO BI-METAL são utilizadas para cortes
de aços em geral.
• São praticamente inquebráveis, mesmo sob as mais adversas
condições de corte.
• Dentes de aço rápido temperados e revenidos.
• Eficiência inigualável nos cortes.
• Corpo de liga muito resistente a impactos e quebras.
• Podem ser utilizados em todos os tipos de corte, inclusive em
seções interrompidas.
• Disponíveis na linha métrica e polegada.
MÁQUINA DE SERRAR ALTERNATIVA
LÂMINAS DE SERRA MÁQUINA
• As lâminas empregadas nestas máquinas são muito parecidas
com as lâminas usadas em arcos de serra manuais. Podem ser
encontradas em dimensões que variam entre 300 x 28 x 1,25
e 900 x 75 x 3. Podem ter de 4 a 14 dentes por polegada.
MÁQUINA DE SERRAR ALTERNATIVA
MÁQUINAS DE SERRAR DE FITA
MÁQUINAS DE SERRAR DE FITA
• Possuem dois volantes pelos quais passa uma serra em forma
de fita, que proporciona um corte contínuo.
• Também podem ser encontradas na versão vertical ou
horizontal. A capacidade de corte é determinada pelo
fabricante. Com as serras de fita verticais é possível realizar
cortes em forma de curva.
• As lâminas empregadas nestas máquinas são adquiridas em
forma de rolo e devem ser cortadas e soldadas de acordo com
as dimensões da máquina. Podem ser encontradas lâminas
com o corpo de aço-carbono e a dentição de aço rápido ou
com o corpo de aço-carbono e a dentição de metal duro.
MÁQUINAS DE SERRAR DE FITA
SERRAS CIRCULARES
• São máquinas que empregam serras em forma de disco
circular. Os cortes obtidos são retos.
• Os discos podem ser encontrados em dimensões que
variam geralmente entre 4 e 40 polegadas.
SERRAS CIRCULARES
DICA TECNOLÓGICA
• A escolha da lâmina de serra adequada ao trabalho,
dependerá do tipo de trabalho (manual ou por
máquina), da espessura e do tipo do material. Além
de considerar esses dados, é necessário
compatibilizá-los com a velocidade de corte ou
número de golpes (máquina alternativa). Os quadros
a seguir reúnem essas informações.
TABELAS DE SERRAS
TABELAS DE SERRAS
• Existem serras usadas para fazer furos de diâmetros maiores
dos que os que se pode fazer com brocas comuns. Elas foram
especialmente desenvolvidas para a função de chapas de aço
e outros metais, madeiras, fibras, plásticos, etc. São fabricadas
em aço rápido bimetal e usadas em furadeiras. São chamadas
de serra copo.
OUTROS TIPOS DE SERRAS
SERRAS COPO