Melhoria de Ferramenta

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MELHORIA DE USINAGEM PARA TUBO E235 
 
Geovane Sant Anna 
Professor Orientador: Roberto Altair Just 
Faculdade Leonardo da Vinci - Santa Catarina 
Engenharia Mecânica - Trabalho de Conclusão de Curso 
09/12/2019 
 
Resumo 
 
Com o aumento constante na competitividade do mercado brasileiro e mundial, juntamente 
com a crescente necessidade na redução de custos dos clientes, as empresas necessitam de 
alternativas para redução de seus custos internos. A inovação em seus processos de 
fabricação está cada vez mais frequentes e usuais. O mecanismo de formação de cavaco em 
um processo de usinagem é de muita importância, pois a formação de cavaco inadequada 
pode gerar desgaste prematuro da ferramenta de corte, aumento da rugosidade, imperfeições 
na superfície usinada, etc. Em todos os processos de usinagem busca-se sempre a melhor 
opção, que tenha o melhor custo-benefício, ou seja, que produza mais com menos. Encontrar 
a melhor ferramenta é fundamental para isso, ou seja, para a usinagem que está sendo 
proposta é necessário uma ferramenta com geometria especial para realizar a quebra do 
cavaco, o que aumenta seu custo, mas melhora seus parâmetros de usinagem e sua eficiência. 
A comparação de resultados, tanto na rugosidade quanto no diâmetro, deixa evidente que a 
melhor ferramenta para quebrar cavaco e que possui a maior vida-úti é a CCGT 09T302-
F1P IC630N. 
 
Palavras-chave: Resultado; Comparação; Cavaco; Vida-útil. 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O progresso da indústria está associado aos avanços tecnológicos. Para o aumento da 
produtividade, estudos de melhorias dos processos visando redução de custo são frequentes e, 
é também uma grande preocupação nas empresas em geral. A competitividade nas empresas 
está diretamente ligada à sua capacidade de inovar e produzir mais com menos recurso. 
O processo de usinagem consiste em retirada de material de material de uma peça 
através de uma ferramenta, seja pelo processo de torneamento, fresamento, furação, entre 
outras. A usinagem é reconhecidamente um dos mais importantes processos de fabricação 
mecânica, transformando em cavaco algo em torno de 10% de toda a produção de metais. 
Apesar dessa popularidade, trata-se de um processo bastante imprevisível e a definição 
paradoxal que se relata com exatidão toda a sistemática que o envolve: processo complexo e 
simples ao mesmo tempo, no qual se produzem peças removendo-se o excesso de material na 
forma de cavacos. Entendemos por operações de usinagem criar forma em uma peça 
conferindo lhe dimensões, acabamento através da remoção de cavaco, como definição sendo a 
2 
porção de material da peça removida pela ferramenta. O grau de dificuldade de remoção de 
cavaco de uma peça é o que chamamos de usinabilidade de um material. (FERRARESI, 1986) 
A formação de cavaco influência diversos fatores ligados a usinagem, tais como o 
desgaste da ferramenta, os esforços de corte, o calor gerado na usinagem, etc. Assim, procura-
se sempre, no processo de usinagem, encontrar a ferramenta que tenha a melhor formação de 
cavaco, ou seja que consiga formar cavacos homogêneos e curtos, sem desgastar de forma 
elevada a ferramenta de corte de corte. 
Neste contesto, a proposta desse trabalho é encontrar a ferramenta que tenha a melhor 
geometria para a formação de cavacos na usinagem do tubo de aço E235, e que tenha a maior 
vida-útil, mantendo a rugosidade especificada sem alterar os parâmetros de corte do processo. 
Estudar qual o mecanismo de desgaste dessa ferramenta, verificando se o desgaste é igual em 
todas as arestas. 
 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
2.1 USINAGEM 
 
Até meados do século XVIII, o principal material utilizado para peças, em engenharia, 
era a madeira, salvo raras exceções, a qual era com ferramentas aço-carbono. Com a 
Revolução industrial, novos e mais resistentes materiais apareceram, impulsionando o 
desenvolvimento dos aços-liga como ferramenta de corte. (MACHADO et al. 2009) 
O primeiro torno com avanço automático foi desenvolvido em 1797, permitindo a 
produção de roscas com passo definido. A primeira fresadora universal surgiu em 1862 e foi 
utilizada inicialmente para produção de canais em brocas helicoidais. Em 1896, F. W. Fellows 
desenvolveu uma máquina capaz de produzir praticamente qualquer tipo de engrenagem. 
(MACHADO et al. 2009) 
No século XX surgiram produtos feitos de materiais mais duráveis e, 
consequentemente, mais difíceis de serem usinados. O surgimento de aços-ferramentas, e 
mais tarde de carboneto de tungstênio, permitiu a usinagem de aços de outros materiais com 
produtividade crescente, também favorecida pelos avanços tecnológicos no campo das 
máquinas-ferramentas, como o desenvolvimento de máquinas automáticas e, mais tarde, de 
máquinas comandadas numericamente (CN). A partir da década de 1940, os processos de 
usinagem passaram a ganhar importância pela capacidade de produzir peças de geometria 
3 
complexa em materiais de difícil usinabilidade, garantindo assim acabamento de elevada 
qualidade e tolerâncias estreitas. (MACHADO et al. 2009) 
Geralmente poderá haver mais de um método que pode ser empregado para produzir 
um determinado componente. A seleção de um método em particular vai depender de um 
grande número de fatores. Normalmente o produto final é resultado de muitos processos 
diferentes. Segundo Kalpakjian (1995), a seleção de processos deve ser considerado os 
seguintes fatores: 
 Tipo de material e suas propriedades; 
 Propriedades finais desejadas; 
 Tamanho, forma e complexidade do componente; 
 Tolerâncias e acabamento superficial exigidos; 
 Processo subsequente envolvido; 
 Projeto e custo de ferramental; efeito do material na ferramenta ou matriz; 
 Sucata gerada e seu valor; 
 Disponibilidade do equipamento e experiências operacionais; 
 Lead time necessário para iniciar a produção; 
 Número de partes requeridas a taxa de produção desejada; 
 Custo total do processamento. 
É necessário que o engenheiro responsável tenha amplo conhecimento do produto e do 
processo. Quanto mais complexo o produto a ser fabricado, maior deve ser a interação entre 
os setores, maior a comunicação entre eles. (MACHADO et al. 2009) 
A usinagem é reconhecidamente o processo de fabricação mais popular do mundo, 
transformando em cavacos algo em torno de 10% de toda produção de metais e empregando 
dezenas de milhões de pessoas. (TRENT, 1985) 
Apesar dessa popularidade, trata-se de um processo bastante imprevisível e a definição 
paradoxal que se relata com exatidão toda a sistemática que o envolve: processo complexo e 
simples ao mesmo tempo, no qual se produzem peças removendo-se o excesso de material na 
forma de cavacos. É um processo complexo devido às dificuldades em determinar as 
imprevisíveis condições ideais de corte. E simples porque, uma vez determinadas essas 
condições, o cavaco se forma corretamente, dispensando qualquer tipo de intervenção do 
operador. As condições de forma, tamanho e acabamento ao menor custo possível. 
(MACHADO et al. 2009) 
4 
É praticamente impossível prever o desempenho no corte dos metais. Entretanto, isso 
não significa que os estudos detalhados dos processos de usinagem não têm valor. Cada ponto 
fundamental que é detalhadamente estudado e interpretado corretamente contribui para o 
entendimento do processo, o procedimento mais próximo da capacidade de prever seu 
comportamento. (SHAW, 1984). 
De acordo com Black (1995), a imprevisibilidade da usinagem se deve ao fato de ser o 
único fato de esse ser o único processo de deformação plástica cuja única restrição é oferecida 
pela ferramenta de corte. Além disso, a usinagem envolve altas deformações combinadas com 
altas taxas de deformação. A variedade de opções para os parâmetros de entrada do processo 
resulta em infinitas combinações e há apenas três maneiras de lidar com tal complexidade: por 
meio da experiência adquirida por sucessivas tentativas e erros ao longodos anos, além de 
comparações com situações análogas; por meio da experimentação, que é onerosa, demorada 
e restrita a uma determinada situação, não podendo ser generalizada; e por intermédio de 
modelos matemáticos simplistas até sofisticados modelos teóricos , que vão desde modelos 
matemáticos simplistas até sofisticados modelos numéricos. Em geral, nenhuma dessas 
abordagens é capaz de, sozinha, encontrar soluções satisfatórias, sendo recomendada a 
combinação de duas delas, ou mesmo das três abordagens. 
 
2.1.1 Principais operações de usinagem 
 
É importante salientar que as operações apresentadas a seguir podem ser subdivididas 
em desbaste e acabamento. No desbaste, a principal preocupação é garantir elevada taxa de 
retirada de material, sendo limitada pela potência da máquina-ferramenta. No acabamento, a 
qualidade final do componente é prioritária. Considerando que as operações por abrasão não 
serão apresentadas. (MACHADO et al. 2009) 
 A Figura 1 mostra as principais operações realizadas no torno. Nesses casos a peça 
gira em torno de seu eixo e a ferramenta de corte realiza os movimentos de avanço 
longitudinal e transversal. (MACHADO et al. 2009) 
 Torneamento cilíndrico externo; 
 Torneamento cilíndrico interno; 
 Torneamento cônico externo; 
 Torneamento cônico interno; 
 Faceamento; 
5 
 Perfilamento; 
 Sangramento; 
 Recartilhamento. 
 
Figura 1 - Principais operações executadas no torno. 
 
Fonte: MACHADO et al. (2009) 
 
A Figura 2 mostra as operações realizadas na furadeira, que por sua vez, a ferramenta 
gira e realiza o movimento de avanço. (MACHADO et al. 2009) 
 Furação; 
 Furação com pré-furo; 
 Furação escalonada; 
 Furação de centro; 
 Alargamento cilíndrico; 
 Alargamento cônico; 
 Rebaixamento; 
 Ferramenta para trepanação; 
6 
 Furação profunda com broca canhão. 
 
Figura 2 - Principais operações executadas na furadeira. 
 
Fonte: MACHADO et al. (2009) 
 
A figura 3 mostra as operações executadas na fresadora. Nesse caso a ferramenta gira 
enquanto a peça fica fixa a mesa, a qual é responsável pelos avanços longitudinais e 
transversal. Em casos especiais, a peça pode permanecer estática e a ferramenta realiza estes 
avanços. (MACHADO et al. 2009) 
 Fresamento tangencial (concordante ou discordante); 
 Fresamento tangencial de canais e perfis; 
 Fresamento de topo; 
7 
 Fresamento frontal; 
 Fresamento de fresa com topo esférica; 
 Fresamento de cavidades. 
 
Figura 3 - Principais operações executadas na fresadora. 
 
Fonte: MACHADO et al. (2009) 
 
 Além disso, o fresamento é o principal responsável pela fabricação de engrenagens. 
(MACHADO et al. 2009) 
 Fresamento de engrenagens de dentes retos com fresa de perfil; 
 Fresamento de engrenagens pelo processo Fellows; 
 Fresamento de engrenagens cônicas helicoidais; 
 Fresamento de engrenagens com par de fresas; 
8 
 Fresamento de engrenagens com fresa caracol. 
O mandrilamento é realizado em um equipamento específico, similar a uma fresadora 
de grande porte. Esta operação é utilizada principalmente para acabamento interno de furos 
cilíndricos e com perfis especiais, a ferramenta realiza os movimentos de corte e avanço 
enquanto a peça permanece estática. (MACHADO et al. 2009) 
Normalmente, quando se deseja produzir furos com formas diferentes da cilíndrica, é 
aplicado o brochamento. A ferramenta é pressionada e a passagem sucessiva dos dentes 
provoca a abertura de um furo inicial, para o perfil desejado. Pode se atingir elevada 
qualidade dimensional e geométrica em componentes produzidos em massa. Formas externas 
também podem ser produzidas por meio do brochamento. (MACHADO et al. 2009) 
 
Figura 4 - Brochamento e aplicações. 
 
Fonte: MACHADO et al. (2009) 
 
9 
A produção de rosca é uma operação muito diversificada, e pode ser realizada de 
diversas formas, dependendo na taxa de produção esperada e das dimensões da rosca. Roscas 
externas podem ser produzidas por cossinetes ou por ferramentas de perfil único ou múltiplo. 
Já roscas internas podem ser produzidas utilizando jogos de machos ou ferramentas de perfil 
único ou múltiplo. (MACHADO et al. 2009) 
 
2.1.2 Movimentos de Usinagem 
 
Os movimentos entre ferramenta e peça durante a usinagem são aqueles que permitem 
a ocorrência do processo de usinagem. Tais movimentos são considerados durante o projeto e 
a fabricação das máquinas-ferramentas que se realizarão. Por convenção, os movimentos 
sempre estarão ocorrendo supondo-se que a peça parada e, portanto, todo movimento sendo 
realizado pela ferramenta. Este procedimento permite padronizar sinais algébricos aos 
movimentos, sempre tendo como referência a peça. Além disso, facilita estudos dos 
movimentos, principalmente quando a usinagem ocorre com ferramentas com geometrias 
complexas. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
Os movimentos ativos são aqueles que promovem remoção de material ao ocorrerem. 
São eles: 
Movimento de corte: realizado entre a peça e a aresta de corte, o qual, na ausência de 
movimento de avanço, produz somente uma única retirada de cavaco. (MACHADO et al., 
2009) 
Movimento de avanço: ocorre entre a ferramenta e a peça e que, com o movimento de 
corte, possibilita uma remoção contínua ou repetida do cavaco, durante várias rotações ou 
cursos da ferramenta. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
Movimento efetivo: resultante dos movimentos de corte e avanço, realizados ao 
mesmo tempo. (MACHADO et al., 2009) 
Os movimentos passivos, apesar de fundamentais para a usinagem, são aqueles que 
não promovem remoção de material. São eles: 
Movimento de ajuste: entre a ferramenta e a peça, no qual é predeterminada a 
espessura da camada de material a ser removida. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
Movimento de aproximação: é o movimento entre a ferramenta e a peça com o qual a 
ferramenta, antes do início da usinagem, é aproximada da peça. (DINIZ; MARCONDES; 
COPPINI, 2008) 
10 
Movimento de correção: realizado entre a peça e a aresta de corte para compensar o 
desgaste da ferramenta, ou outra variação. (MACHADO et al., 2009) 
Movimento de recuo: movimento entre a ferramenta e a peça com o qual a ferramenta, 
após a usinagem, é afastada da peça. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
 
2.1.3 Velocidades 
 
Para torneamento, fresamento ou furação, a velocidade de corte é a velocidade 
tangencial instantânea resultante da rotação da ferramenta em torno da peça, é calculada por 
(DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008): 
 
Vc = π x D x n (1.1) 
 1000 
 
Onde 
Vc = velocidade corte (m/min) 
D = diâmetro da ferramenta (mm) 
n = rotação da ferramenta (rpm) 
 
Nesses casos, a velocidade de avanço (Vf) é o produto do avanço, pela rotação da 
ferramenta. Esta é dada por (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008): 
 
Vf = f x n (1.2) 
 
Onde: 
Vf = velocidade de avanço (mm/min) 
f = avanço (mm/volta) 
 
O tempo de corte (tc) resume a totalidade dos ativos, pois ele representa o tempo em 
que os movimentos de corte e ou de avanço estão efetivamente ocorrendo. Em uma operação 
de torno cilíndrico pode ser calculado por (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008): 
 
tc = lf (1.3) 
 Vf 
 
11 
Onde: 
lf = Comprimento de avanço 
 
Em operações em que não há rotações constantes ou a trajetória da ferramenta é 
complexa, o cálculo do tempo depende de uma integração da relação. Nestes casos, é 
preferível cronometrar o tempo de corte. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
 
2.2 GEOMETRIA DA FERRAMENTA DE CORTE 
 
A geometria da ferramenta de corte exerce grande influência no desempenho da 
usinagem. Por melhor que seja o material da ferramenta, se a sua geometria não for preparada 
adequadamente, não haverá êxito na operação. (MACHADO et al., 2009) 
 
2.2.1 Partes construtivas de uma ferramenta 
 
Geralmente, as ferramentas apresentam as seguintes partes construtivas: 
Parte de corte: parte ativada ferramenta constituída pelas suas cunhas de corte. A parte 
ativa da ferramenta é construída ou fixada sobre um suporte ou cabo da ferramenta, através do 
qual é possível fixar a ferramenta para construção, afiação, reparo, controle e trabalho. 
(DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
 Cunha de corte: é a cunha da ferramenta, formada pela intersecção das 
superfícies de saída e de folga. 
 Superfície de saída: é a superfície da cunha de corte sobre a qual o cavaco é 
formado e escoa durante sua saída da região de corte. 
 Superfície principal de folga: é a superfície da cunha de corte da ferramenta 
que contém sua aresta principal de corte e que defronta com a superfície em 
usinagem principal. 
 Superfície secundária de folga: é a superfície da cunha de corte da ferramenta 
que contém sua aresta de corte secundária e que defronta com a superfície em 
usinagem secundária. 
 Aresta principal de corte: é a aresta da cunha de corte formada pela intersecção 
das superfícies de saída e de folga principal. Gera na peça a superfície em 
usinagem principal. 
12 
 Aresta secundária de corte: é a aresta da cunha de corte formada pela 
intersecção das superfícies de saída e de folga secundária. Gera na peça a 
superfície em usinagem secundária. 
 Ponta de corte: é a parte da cunha de corte onde se encontram as arestas 
principal e secundária de corte. A ponta de corte pode ser a intersecção das 
arestas, ou a concordância das duas arestas através de um arredondamento, ou 
o encontro destas através de um chanfro. 
 
Figura 5 - Geometria da ferramenta de corte para torneamento. 
 
Fonte: MACHADO et al. (2009) 
 
2.2.2 Sistema de Referência 
 
Para determinação dos ângulos na cunha de corte é necessário empregar um sistema de 
referência. Normalmente, são empregados dois sistemas para o estudo dos ângulos da 
ferramenta e dos ângulos efetivos ou de trabalho: o sistema de referência da ferramenta e o 
sistema efetivo de referência. (MACHADO et al., 2009) 
O sistema de referência da ferramenta tem aplicação na determinação da geometria da 
parte de corte da ferramenta, durante o projeto, execução, afiação, reparo e controle da 
mesma, considerada neste instante como se considera um componente mecânico qualquer, 
completamente dissociada da máquina-ferramenta que irá utilizá-la. O sistema de referência 
efetivo se aplica na determinação da geometria da parte de corte que estará atuando durante o 
processo de usinagem, ou seja, com a ferramenta fixada na respectiva máquina-ferramenta e 
13 
todas as condições operacionais definidas e atuantes. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 
2008) 
O uso de ferramenta adquirida pronta, situação mais comum na usinagem, somente 
apresentará problemas quando houver diferenças significativas entre o sistema de referência 
da ferramenta e o sistema efetivo de referência. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
 
2.2.2.1 Sistema de referência da ferramenta 
 
A seguir os principais planos localizados no sistema de referência da ferramenta: 
 Plano de referência da ferramenta: é perpendicular à direção admitida de corte, 
escolhida de modo que esse plano seja o mais paralelo ou perpendicular 
possível à superfície ou eixo da ferramenta. Nas ferramentas para 
torneamento, o plano de referência é paralelo à superfície de apoio do cabo. Já 
nas ferramentas de fresamento ou furação, ele contém o eixo de rotação das 
ferramentas. (MACHADO et al., 2009) 
 Plano de corte da ferramenta: é aquele que, passando pelo ponto de corte 
escolhido, é tangencial ou contém a aresta de corte e é perpendicular ao plano 
de referência da ferramenta. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
 Plano ortogonal da ferramenta: é perpendicular aos planos de referência e de 
corte da ferramenta. Esse plano é conhecido também como “plano de medida”. 
(MACHADO et al., 2009) 
 Plano admitido de trabalho: é perpendicular ao plano de referência e paralelo à 
direção admitida de avanço. É escolhido de tal forma que fique o mais 
paralelo ou perpendicular possível a uma superfície ou eixo da ferramenta. 
(MACHADO et al., 2009) 
 Plano dorsal da ferramenta: plano que, passando pelo ponto de corte escolhido, 
é perpendicular aos planos de referência da ferramenta e admitido de trabalho. 
(MACHADO et al., 2009) 
 
 
 
 
14 
Figura 6 - Sistema de referencia da ferramenta: ângulo de saída, de cunha e de folga da 
ferramenta, representados no plano admitido. 
 
Fonte: DINIZ; MARCONDES; COPPINI. (2008) 
 
2.2.3 Ângulos do sistema de referência da ferramenta 
 
Os ângulos da cunha de cortante destinam-se à determinação da posição e da forma da 
cunha de uma ferramenta. São agrupados de acordo com o plano no qual estão localizados, ou 
seja, em ângulos medidos no plano de referência, no plano de corte e no plano ortogonal. 
(MACHADO et al., 2009) 
No plano de referência estão localizados os seguintes ângulos: o ângulo de posição da 
ferramenta, o ângulo de posição secundário da ferramenta e o ângulo de ponta da ferramenta. 
O ângulo de posição da ferramenta (Xr) é formado pelos planos de corte da ferramenta (Ps) e 
admitido de trabalho (Pf). É sempre positivo e situa-se sempre fora da cunha cortante, de 
forma que o seu vérico indica a ponta de corte. Esse ângulo mostra a posição da aretsa de 
corte. (MACHADO et al., 2009) 
O ângulo da aresta secundária da ferramenta (X’r) é o ângulo entre o plano de corte 
secundário da ferramenta (P’s) e plano admitido de trabalho (Pf) medido sobre o plano de 
referência da ferramenta (Pr). E o ângulo de ponta da ferramenta é formado pelos planos 
principal de corte (Ps) e secundário de corte (P’s), medido sobre o plano de referência da 
ferramenta. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
15 
Já no plano de corte encontra-se apenas o ângulo de inclinação da ferramenta (λs), que 
é o ângulo entre a aresta de corte e o plano de referência da ferramenta (Pr), medido sobre o 
plano de corte da ferramenta (Ps), O ângulo de inclinação é sempre agudo e seu vértice indica 
a ponta de corte. (MACHADO et al., 2009) 
Outros três ângulos são medidos no plano ortogonal: o ângulo de folga da ferramenta 
α˳), que está situado entre a superfície de folga (Aα) e plano de corte da ferramenta (Ps), o 
ângulo da cunha da ferramenta (β˳), que é formado pelas superfícies de saída (Aγ) e o de folga 
(Aα), e o ângulo de saída da ferramenta (γ˳), que se localiza entre a superfície de saída (Aγ) e o 
plano de referência da ferramenta (Pr). (MACHADO et al., 2009) 
 
2.3 FORMAÇÃO DE CAVACO 
 
A formação de cavaco influencia diversos fatores ligados a usinagem, tais como o 
desgaste da ferramenta, os esforços de corte, o calor gerado na usinagem, etc. Assim, estão 
ligados com o precoce de formação de cavacos os aspectos econômicos e de qualidade da 
peça, segurança do operador, entre outros. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
Sabe-se que o cavaco é formado em altíssimas velocidades de deformação, seguidas de 
ruptura do material da peça. Para um estudo mais detalhado, divide-se o processo em quatro 
eventos: 
 Recalque inicial: devido à penetração da cunha do material, uma pequena parte 
deste é pressionada conta a superfície. 
 Deformação e ruptura: o material pressionado sofre uma deformação elástica 
inicialmente, em seguida, uma deformação plástica, que aumenta o estado de 
tensões até a ruptura do material. Na maioria das vezes, essa ruptura se dá por 
cisalhamento. Após a ruptura, tem-se uma formação de um trinca que se 
propaga seguindo um critério de propagação própria de cada material. 
 Deslizamento de lamelas: continuando a penetração, haverá uma ruptura 
parcial ou completa na região de cisalhamento, as condições de avanço, das 
propriedades do material e da velocidade de corte irão determinar quanto do 
segmento de material rompido permanecerá unido, formando cavacos 
contínuos ou descontínuos, conforme extensão e resistência entre as lamelas. 
 Saída de cavaco: devido aomovimento relativo entre a ferramenta e a peça, 
inicia-se um escorregamento da porção de material deformada e rompida sobre 
16 
a superfície de saída da ferramenta. Uma nova lamela se forma em seguida e 
segue o mesmo processo. 
 
Figura 7 - Formação de cavaco 
 
Fonte: USINAGEMONLINE.BLOGSPORT.COM 
 
2.3.1 Classificação dos cavacos 
 
Os cavacos são classificados de diversas maneiras. Uma das mais didáticas é aquela 
que os classificam em tipos e formas (FERRARESI, 1977). Os tipos de cavacos são: 
 Cavaco contínuo: constitui-se de lamelas justapostas numa disposição 
contínua. Forma-se na usinagem de materiais dúcteis, onde o ângulo de saída 
de assumir um valor elevado. 
 Cavaco de cisalhamento: constitui-se de lamelas justapostas bem distintas. 
 Cavaco de ruptura: constitui-se de fragmentos arrancados da peça usinada. A 
superfície de contato entre cavaco e saída da ferramenta é diminuída, o ângulo 
de saída deve assumir valores baixos, nulos ou negativos. 
Não é possível classificar o cavaco de ruptura quanto a forma, mas o continuo e de 
cisalhamento seguem como: 
 Cavaco em fita; 
 Cavaco helicoidal; 
17 
 Cavaco espiral; 
 Cavaco em lascas ou pedaços. 
 
Figura 8 - Tipos de cavaco 
 
Fonte: DINIZ; MARCONDES; COPPINI. (2008) 
 
2.3.2 Controle do cavaco 
 
Nas operações de usinagem que utilizam corte contínuo em materiais dúcteis, como o 
torneamento de aço-baixo carbono, por exemplo, o controle do cavaco pode ser imperativo 
para a produtividade da empresa. Esse problema se agrava quando novas gerações de 
ferramentas mais resistentes ao desgaste permitem o uso de altas velocidades de corte em 
máquinas CN, em sistemas produtivos altamente automatizados, com mínima supervisão 
humana. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
De maneira geral, quanto menor for a espessura do cavaco, mas flexível ele é, 
portanto, maior será a dificuldade de quebra. Os cavacos que já sofreram intensas 
deformações passando pelas zonas primárias e secundárias de cisalhamento necessitam de 
uma deformação crítica para quebrar depois de deixar a superfície de saída da ferramenta. A 
18 
deformação que o cavaco sofrerá nesse ponto é diretamente proporcional à razão h’/rc’ onde rc’ 
é o raio de curvatura do cavaco (ERNEST, 1940). Se a deformação não é suficiente para 
causar a fratura, há a necessidade de aumentar h’ ou diminuir rc’ a fim de conseguir a quebra 
do cavaco. O método mais usual para aumentar a curvatura do cavaco é a utilização de 
quebra-cavacos postiços ou integrais. (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2008) 
 
2.4 DESGASTE NAS FERRAMENTAS DE CORTE 
 
Desgaste é a perda continua e microscópica de partículas da ferramenta devido à ação 
do corte. As demais ocorrências são denominadas avarias. Tipos de desgastes e avarias: 
 Desgaste frontal (ou de flanco): ocorre na superfície de folga da ferramenta, 
causado pelo contato entre a ferramenta e peça. 
 Desgaste de cratera: é o que ocorre na superfície de saída da ferramenta, 
causado pelo atrito entre ferramenta e cavaco. 
 Deformação plástica da aresta de corte: muitas vezes a pressão aplicada à ponta 
da ferramenta, somada à alta temperatura, gera deformação plástica da aresta 
de corte. 
 Lascamento: diferente do desgaste frontal e de cratera, que retiram pequenas 
partículas continuamente da ferramenta, no lascamento, partículas maiores são 
retiradas de uma só vez. 
 Trincas: são provocadas pela variação de temperatura e/ou dos esforços 
mecânicos. Quando as trincas tem origem térmica, ocorrem 
perpendicularmente a aresta de corte e quando têm origem mecânica são 
paralelos a aresta. 
 Quebra: pode ocorrer pelos fatores acima, mas algumas vezes pode ocorrer 
inesperadamente devido a alguns fatores, como: ferramenta muito dura, , carga 
excessiva sobre a ferramenta, raio de ponta, ângulo de ponta ou ângulo de 
cunha pequenos, corte interrompido, parada instantânea do movimento de 
corte, entupimento dos canais de expulsão de cavacos ou dos bolsões de 
armazenamento de cavaco, etc. 
A literatura apresenta variações na classificação dos mecanismos de desgaste, porém, 
grande parte dos trabalhos existentes considera pelo menos seis mecanismos diferentes 
(TRENT & WRIGHT, 2000). Conforme listados a seguir: 
19 
 
2.4.1 Deformação plástica superficial por cisalhamento a altas temperaturas 
 
Ocorre mais provavelmente na usinagem de metais com alto ponto de fusão, como 
ferramentas de aço rápido. As tensões cisalhantes na interface de saída da ferramenta/cavaco, 
neste caso, são suficientemente grandes para causar deformação plástica na superfície de 
saída. Por conta das altas temperaturas ali desenvolvidas, a resistência ao escoamento do 
material da ferramenta próximo a interface é reduzida. Por consequência, o material é 
cisalhado com o cavaco e arrancado da superfície da ferramenta, formando uma cratera. 
(MACHADO et al., 2009) 
 
2.4.2 Deformação plástica da aresta de corte sob altas tensões de compressão 
 
Ocorre na usinagem de materiais de elevada dureza. As combinações de altas tensões 
de compressão com altas temperaturas na superfície de saída podem causar a deformação 
plástica em arestas de aço rápido ou metal duro. Isso geralmente ocorre a altas velocidades de 
corte e de avanço e leva a uma falha catastrófica. (MACHADO et al., 2009) 
As tensões compressivas são máximas na extremidade da aresta e decrescem 
exponencialmente até zero no ponto em que o cavaco perde contato com a superfície de saída. 
A aresta de corte é a região em que a cunha é menos resistente, e, dependendo da tensão 
promovida pelo cavaco, a ferramenta pode entrar em colapso. É fácil entender, portanto, que 
quanto mais resistente for o material da peça, e quanto menos resistente o material da 
ferramenta de corte, mais fácil será que a deformação plástica ocorra. (MACHADO et al., 
2009) 
 
2.4.3 Difusão 
 
A difusão entre a ferramenta e o cavaco é um fenômeno microscópico ativado pela 
temperatura na zona de corte. A difusão no estado sólido consiste na transferência de átomos 
de um metal a outro. Depende da temperatura, da duração do contato e afinidade físico-
químico dos dois metais envolvidos na zona de fluxo (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 
2008). Nesse processo, o tamanho dos átomos é também muito relevante. Átomos menores 
que os da matriz podem formar soluções sólidas intersticiais. Átomos de mesmo tamanho, em 
relação aos da matriz, tendem a formar soluções sólidas substitucionais. Já átomos maiores 
20 
que os da matriz não apresentam solubilidade para se difundir a matriz (MACHADO et al., 
2009). 
Nos processos de usinagem, as velocidades relativas entre ferramenta e peça ou entre 
ferramenta e cavaco são altas e o tempo de contato entre esses materiais é muito curto. Isso 
praticamente levaria o mecanismo de difusão a ser desprezível, não fosse a existência de uma 
zona de aderência na interface ferramenta-cavaco. (TRENT &WRIGHT, 2000) 
 
2.4.4 Aderência 
 
Se duas superfícies metálicas são postas em contato sob cargas moderadas, baixas 
temperaturas e baixas velocidades de corte formam-se entre elas um extrato metálico que 
provoca aderência. A resistência desse extrato é elevada a tal ponto que, na tentativa de 
separar as superfícies, ocorre ruptura em um dos metais e não na superfície de contato. Assim, 
partículas da superfície de um metal migram para a superfície do outro. O fenômeno da 
aderência está presente na formação da aresta postiça de corte, mas pode-se ter desgaste por 
aderência sem formação da aresta postiça de corte. Por meio deste fenômeno, as partículas da 
ferramenta, que são removidas pela continuidade do movimento de escorregamento entre as 
duas superfícies, seguem aderidas ao fluxo de cavaco ou peça. Como são bastante duras, ao 
atritarem com regiões da ferramenta mais à frente, desgastam-nas por abrasão (DINIZ; 
MARCONDES; COPPINI, 2008). 
 
2.4.5 Abrasão 
 
Em sistemas tribológicosde um modo geral, o desgaste abrasivo ocorre quando o 
material é removido ou deslocado da superfície por partículas duras que podem estar soltas 
entre duas superfícies com movimento relativo, ou que pertencem a uma das superfícies. No 
caso de as partículas estarem soltas, a abrasão é considerada de “três corpos”, na qual as 
partículas duras são livre para rolar e escorregar entre as duas superfícies. No caso de as 
partículas emergirem de uma das superfícies, a abrasão é considerada de dois corpos 
(HUTCHINGS, 1992). 
Em usinagem, podem ocorrer os dois tipos de abrasão: a dois e a três corpos. No caso 
da abrasão a dois corpos, as partículas abrasivas são precipitados duros que, se pertencentes 
ao material da peça ou do cavaco, desgastam a ferramenta. No caso de abrasão de três corpos, 
21 
as partículas abrasivas podem pertencer a ambos, peça e cavaco, que se desprenderem por 
atrito e são mergulhadas no fluxo no material (MACHADO et al., 2009). 
O desgaste abrasivo pode envolver deformação plástica e fratura frágil, gerando perda 
ou deslocamento de material por microsulcamento, microcorte ou microlascamento. O 
microsulcamento acarreta um deslocamento de material para as laterais do sulco formado, 
enquanto o microcorte e o microlascamento acarretam perda de material, gerando também 
sulcos (MACHADO et al., 2009). 
 
2.4.6 Desgaste de entalhe 
 
Por falta de consenso, é comum tratar essa forma de desgaste como um mecanismo 
que ocorre, principalmente, na usinagem de materiais resistentes a altas temperaturas. Na 
altura da profundidade de corte, ele pode se desenvolver em ambas as superfícies de saída e 
de folga da ferramenta, ou apenas na superfície de folga (MACHADO et al., 2009). 
Em geral, nas superfícies onde ocorre esse tipo de desgaste, as condições de 
escorregamento prevalecem e o mecanismo de desgaste, provavelmente, envolve abrasão e 
aderência, fenômenos bastante influenciados pelas interações com a atmosfera (TRENT & 
WRIGHT, 2000). Em velocidades elevadas, provavelmente a difusão pode fazer parte do 
processo. Isso é evidenciado pelo fato de o aumento da velocidade de corte aumentar a taxa 
desse tipo de desgaste (MACHADO, 1990). Existem evidências para sugerir que óxidos se 
formam na continuamente e se aderem à ferramenta, promovidas pelo mecanismo de 
aderência, pode ocasionalmente remover material da superfície da ferramenta (TRENT & 
WRIGHT, 2000). 
 
2.5 RUGOSIDADE SUPERFÍCIAL 
 
A rugosidade de uma superfície é composta de irregularidade finas ou de erros 
microgeométricos resultantes da ação inerente ao processo de corte. A rugosidade pode ser 
medida por vários parâmetros. Em muitos casos, a rugosidade é utilizada como parâmetro de 
saída para controlar um processo de usinagem. De fato, a rugosidade de uma superfície 
depende de vários parâmetros, como máquina-ferramenta, propriedade do material da peça, 
geometria e material da ferramenta, e operação de usinagem. Métodos estatísticos aplicados 
ao resultado da medição da rugosidade de uma superfície podem identificar as contribuições 
relativas de cada um desses (WHITEHOUSE, 1997). 
22 
Uma rugosidade baixa é essencial e superfícies de mancais, superfícies que requerem 
pintura, superfícies que servirão de escoamento de fluídos e gases, superfícies cujos visual 
exige brilho e superfícies que devem refletir raios e luzes (MACHADO et al. 2009). 
A rugosidade é um parâmetro que tem elevadas variáveis e pode ser avaliada em 
diversos parâmetros: 
 Parâmetros de amplitude: determinadas pelas alturas dos picos, profundidade 
dos vales ou pelos dois; 
 Parâmetros de espaço: determinados pelo espaçamento do desvio do perfil ao 
longo da superfície; 
 Parâmetros híbridos: determinados pela combinação dos parâmetros de 
amplitude e espaço. 
A superfície obtida pelo processo de torneamento é afetada pelas condições da 
máquina, geometria da peça, dispositivo de fixação da ferramenta e principalmente avanço f 
[mm/rot], e o raio da ponta da ferramenta r [mm]. 
Os sulcos ou marcas deixadas pela ferramenta podem ser mensurados por diferentes 
parâmetros de rugosidade. Os mais utilizados na indústria são o Ra, Rz e o Ry. A rugosidade 
pode ser medida mecânica ou opticamente, dividindo-se a região medida (lm) em cinco sub-
regiões (le) e calculando uma linha média para o perfil, para a qual a área dos picos acima e 
abaixo da linha. O comprimento de amostragem nos aparelhos de amostragem chama-se (Cut 
off). 
Figura 9 - Parâmetros para avaliação de rugosidade 
 
Fonte: AGOSTINHO, O. L.; RODRIGUES, A. C. S.; LIRANI, J. 
Onde: 
 
 le – comprimento amostragem 
23 
 lm – comprimento medição 
 lt - comprimento total 
 
O parâmetro Ra consiste na média aritmética dos valores absolutos das ordenadas do 
perfil efetivo, (medido) em relação a linha média em um comprimento de amostragem. 
 
Figura 10 - Rugosidade ra 
 
Fonte: AGOSTINHO, O. L.; RODRIGUES, A. C. S.; LIRANI, J. 
 
Outro parâmetro muito conhecido e utilizado é rugosidade total Rt. O parâmetro Rt 
consiste da soma da maior altura do pico e da maior profundidade do vale do perfil efetivo, 
(medido) em relação a linha média do comprimento de avaliação. 
 
Figura 11 - Rugosidade total 
 
Fonte: AGOSTINHO, O. L.; RODRIGUES, A. C. S.; LIRANI, J. 
 
Por fim um dos parâmetros muito utilizados na indústria de fabricação é a rugosidade 
Rz que corresponde aos cinco valores da rugosidade parcial. A soma dos valores absolutos 
ordenados de maior afastamento abaixo e acima da linha média existentes no comprimento de 
amostragem. 
 
24 
 
Figura 12 - Rugosidade Rz 
 
Fonte: AGOSTINHO, O. L.; RODRIGUES, A. C. S.; LIRANI, J. 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
O processo composto pela usinagem com um inserto em metal duro, com uma 
geometria não favorável para quebra e expulsão do cavaco do interior da peça, acarretando 
com uma seleção visual ao fim da usinagem. Cada inserto tem uma vida-útil de 412 peças por 
aresta. 
 
Figura 13 - Cavaco no interior da peça após a usinagem 
Fonte: AUTOR 
 
Nesse capítulo será apresentado a formação de cavaco no processo de usinagem em 
torneamento cilíndrico interno de tubo do aço E235. Avaliando qual a melhor ferramenta para 
25 
fazer a quebra de cavaco deste material, e qual a ferramenta com a melhor vida útil. O 
trabalho experimental foi desenvolvido na empresa Rudolph Usinados S.A. 
 
3.1 TUBO AÇO E235 
 
Tubos de aços com baixa porcentagem de carbono (0,17%), com adição de materiais 
de liga (0,35% Si, 1,20% Mn, 0,025% P e 0,025% S). Tubo com diâmetro externo de 38,00 
±0,1 mm e diâmetro interno de 34,80 ± 0,05 mm. 
 
3.2 MÁQUINA 
 
Os experimento foram realizados em uma Máquina INDEX G200, que é equipada com 
dois eixos de trabalho idênticos, três torres de ferramentas, todas no eixo Y e uma no eixo de 
fresagem com eixo B de 360 graus. Possuí capacidade de barra de diâmetro de até 65 mm. 
Usinagem simultânea nas duas ou três torres, com taxa de deslocamento de até 65 m/min. Os 
eixos principais podem chegar a 6000 rpm e torque de 170 Nm. Enquanto que as 3 torres de 
ferramentas pode chegar a 7200 rpm, assim como o eixo de fresagem. 
 
Figura 14 - Máquina de usinagem INDEX G200 
 
 
Fonte: INDEX.COM 
 
26 
3.3 PEÇA – CARCAÇA EKP 
 
Peça usinada pela Rudolph Usinados, produto comercializado para um de seus 
clientes, montada na bomba de combustível. O sensor de nível de combustível é montado 
dentro da Carcaça EKP, que faz parte do kit da bomba de combustível. 
Apesar de ser um material relativamente de fácil usinagem, por ser material “mole”, 
encontrou-se muita dificuldades para encontrar uma ferramenta que conseguisse quebrar o 
cavaco, evitando que ficasse, após a operação, dentro da peça, conforme a Figura 
 
Figura 15 - Carcaça EKP 
 
FONTE: RUDOLPH USINADOS S.A. 
 
27 
3.4 FERRAMENTAS DE CORTE 
 
Ferramenta de metal duro com cobertura de carboneto de titânio com nitretode titânio, 
causando elevada dureza, aumentando a vida útil e melhorando tempo de ciclo de usinagem, 
ferramenta com dimensões fora do especificado de catalogo, ou seja, sem ser uma ferramenta 
standart, ferramenta possui duas arestas de corte e possui quebra cavaco para melhor expulsão 
do mesmo, devido à usinagem ser interna do tubo. Demais ferramentas foram utilizadas, mas 
não obtiveram sucesso com quebra de cavaco ou vida útil da mesma. 
 
Figura 16: Geometria da ferramenta utilizada 
 
 
FONTE: ISCAR.COM 
 
3.5 RUGOSÍMETRO 
 
Para verificação da rugosidade da área usinada foi utilizado rugosímetro de bancada 
modelo RTP 80 TL 90 da Marca SM Sistem Metrology, com resolução de 0,01μm e com 
ponta de diamante de 5 μm. Empregado um cutt off de 2,5mm com comprimento de 5 mm 
(Conforme Anexo I), pois a área usinada é muito pequena e não é possível tirar uma 
amostragem maior. 
 
 
 
 
 
28 
Figura 17: Rugosímetro RTP 80 TL 90 
 
FONTE: AUTOR 
 
3.6 OGIVA DE MEDIÇÃO DE DIÂMETRO 
 
Após a usinagem, além da verificação da rugosidade, foi realizada a medição do 
diâmetro usinado, para isto, foi utilizado uma ogiva de medição especial para diâmetros de 
36,69 á 36,74. 
 
Figura 18: Ogiva de medi ção de diâmetro 
 
FONTE: AUTOR 
 
 
 
29 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Será apresentado os resultados dos testes realizados com as ferramentas quebra-cavaco 
para usinagem do tubo de aço E235, considerando que para analise de todas as ferramentas 
manteve-se o mesmo tempo de ciclo, com 3200 rpm, com avanço 0,25 milímetros por volta e 
com velocidade de corte de 346 m/min. As analises foram realizadas através da qualidade do 
cavaco, ou seja, se a ferramenta era capaz ou não de realizar a quebra do mesmo e sobre a 
vida útil da ferramenta, a quantidade de peças que ela era capaz de usinar sem desgaste 
comprometedor da sua aresta de corte. 
 
4.1 COMPARAÇÃO DE FERRAMENTAS DE CORTE 
 
Os testes foram realizados com 6 insertos de metal duro com geometria para quebrar 
cavaco, sendo que três deles não apresentaram resultados satisfatório, não conseguindo 
eliminar o cavaco e o deixando irregular, mantendo-o dentro da própria peça, como demostra 
a Figura. 
 
Figura 19: Formação de cavaco em fita 
 
FONTE: AUTOR 
 
 Para avaliar a vida útil dos insertos que obtiveram sucesso com a quebra de cavaco 
utilizou-se como parâmetros de analise a rugosidade da peça, com rugosidade máxima de Rz 
25μm, com determinadas quantidades de peças produzidas, o dimensional da peça, e a 
eficiência do processo: 
30 
 
GRAFICO 1: EVOLUÇÃO DA RUGOSIDADE POR PEÇA PRODUZIDA 
 
FONTE: AUTOR. 
 
 A rugosidade teve um aumento significativo com todas as ferramentas ao atingir o 
número de 750 peças produzidas por aresta, mas viu-se que uma das ferramentas em especial, 
de código CCMT 09T302-F3P IC8150, saiu fora do limite especificado, ou seja, seu desgaste 
foi maior que as demais ferramentas. 
 
GRÁFICO 2: EVOLUÇÃO DO DIÂMETRO POR PEÇA PRODUZIDA 
 
FONTE: AUTOR 
31 
 No diâmetro, como exemplo da rugosidade, também teve uma ferramenta que saiu 
fora do especificado, após produzir 750 peças por aresta, e nesse caso, a mesma ferramenta, 
que apresentou um desgaste significativo, saiu dos limites especificados. 
Para uma segunda analise, foi realizado uma bateria de testes com eles, ou seja, foram 
colocados várias vezes na máquina para verificar se mantinham os resultados dos testes 
iniciais, se seu desgaste era constante, se era possível melhorar os resultados. 
O primeiro inserto a passar pelos testes foi CCMT 09T302-F3P IC8150, que já teve 
uma vida-útil mais curta no primeiro teste, não conseguiu replicar os testes iniciais, tendo sua 
vida útil diminuída, com desgaste pré-maturo da aresta de corte na segunda tentativa e um 
lasqueamento na terceira: 
 
GRÁFICO 3: EVOLUÇÃO DA RUGOSIDADE COM INSERTO CCMT 09T302-F3P 
IC8150 
 
FONTE: AUTOR 
 
 A ferramenta não teve boa performance nesses teste, sofrendo com desgaste prematuro 
devido ao atrito e aquecimento da área de contato entre aresta de corte e material, e um 
pequeno lasquemaneto na ponta, devido ao contato do cavaco com a superficie de saida da 
ferramenta. Isso fez com que no segundo e no terceiro teste, respectivamente, a ferramenta 
não conseguisse atingir a marca de 500 e 300 peças produzidas por aresta sem que saisse dos 
limites de tolerância da peça, tanto na rugosidade, quanto no diâmetro. 
 
32 
GRÁFICO 4: EVOLUÇÃO DO DIÂMETRO COM INSERTO CCMT09T302-F3P IC8150 
 
FONTE: AUTOR 
 
O segundo inserto a passar pelos testes foi CCGT 09T302-F1P IC530N, com 
geometria igual ao inserto CCGT 09T302-F1P IC530N, mas com camada de carboneto de 
titânio com óxido de aluminio, que tem elevada resistência ao desgaste e com boa resistência 
a choques térmicos, onde demostrou grande eficiência e replicação dos resultados iniciais, 
mas ainda não foi o resultado esperado, com uma vida útil elevada, mas com aumento 
significativo da rugosidade. 
 
GRÁFICO 5: EVOLUÇÃO DA RUGOSIDADE INSERTO CCGT 09T302-F1P IC530N 
 
FONTE: AUTOR 
33 
 Assim como a rugosidade, após produzir 800 peças com o inserto CCGT 09T302-F1P 
IC530N, o diâmetro se aproximou do limite inferior, demostrando um desgaste significativo 
na aresta de corte. 
 
GRÁFICO 6: EVOLUÇÃO DA DIÂMETRO COM INSERTO CCGT 09T302-F1P IC530N 
 
FONTE: AUTOR 
 
 A última ferramenta a passar pelos testes foi a que obteve os melhores resultados, com 
a mesma geometria da ferramenta anterior, mas com uma camada de cobertura de carboneto 
de titânio com nitreto de titânio elevaram sua resistência ao desgaste e melhoraram sua 
performance para usinagem do aço E235. 
 Essa ferramenta conseguiu conseguiu produzir mais de 1200 peças por aresta, só então 
demostrar o mesmo desgaste na aresta de corte de na superficie de saída da ferramenta CCGT 
09T302-F1P IC530N, que possuí a mesma geometria, isso nos mostra que as ligas de titânio, 
como cobertura da ferramenta, neste caso, possuí maior eficacia contra o desgaste. 
 Como pode ser visto nos gráficos abaixo, a rugosidade das peças teve um aumento 
retilineo, ou seja, que seguiu o desgaste da ferramenta, e que sua rugosidade não chegou a sair 
dos limites especificados, Rz 25μm, o que fez com que muita das vezes, usassemos a 
ferramenta até o fim da sua vida-util. 
 
 
 
 
34 
GRÁFICO 7: EVOLUÇÃO DA RUGOSIDADE INSERTO CCGT 09T302-F1P IC630N 
 
FONTE: AUTOR 
 
 Assim como na rugosidade, o diâmetro seguiu o desgaste da ferramenta, e como pode 
ser visto, apenas no primeiro teste ele se aproximou de forma significativa do limite inferior 
da tolerância, mas isso é justificado por a máquina ter sido ajustado com o diâmetro já mais 
próximo do mínimo, com isso, podemos ver que o desgaste, em todas os testes, foi por igual. 
 
GRÁFICO 8: EVOLUÇÃO DO DIÂMETRO INSERTO CCGT 09T302-F1P IC630N 
 
FONTE: AUTOR 
35 
 Após as analise, verificou-se melhor eficiência na última ferramenta, atingindo uma 
média de 1326 peças por aresta, mas utilizou-se o menor valor encontrado, com uma margem 
de segurança de 5%, atingindo assim o valor de 1172 peças por aresta. 
 
4.2 FORMAÇÃO DE CAVACO E DESGASTE DE FERRAMENTA 
 
Realizando os testes com 6 insertos, verificou-se que três insertos de metal duro não 
conseguiam realizar a quebra de cavaco, formando um cavaco irregular, sem forma definida, 
ou seja, formando um cavaco em fita. Os outros 3 insertos conseguiram realizar a quebra de 
cavaco, enquanto o inserto CCMT 09T302-F3P IC8150 formou um cavaco homogêneo, mas 
relativamente grande, com formato em espiral, já as demais ferramentas conseguiram formar 
um cavaco em lascas, homogêneos e com baixo desgaste da aresta de corte e da superfície de 
saída. 
 Analisando a ferramenta CCGT 09T302-F1P IC530N ao fim da sua vida útil, após a 
usinagem de aproximadamente 800 peças por aresta, verificou-se um desgaste na superfície 
de folgae em sua superfície de saída, com formação de cratera na superfície, esse desgaste é 
muito comum no contato entre o cavaco e a ferramenta. Na ferramenta CCGT 09T302-F1P 
IC630N observou-se o mesmo mecanismo de desgaste. 
 
Figura 20: Desgaste da superficie de sáida da ferramenta CCGT 09T302-F1P IC530N 
 
FONTE: AUTOR 
 
36 
4.3 CUSTO-BENEFÍCIO DA FERRAMENTA 
 
Duas ferramentas tiveram melhores resultados quando ao objetivo de quebra de cavaco 
e apresentaram boa vida-útil, e para analisar qual possuí um custo-benefício melhor foi 
realizado um comparativo entre elas, levando em considerando o consumo de um ano: 
 
QUADRO 1: COMPARATIVO DE FERRAMENTAS PROPOSTAS 
Ferramenta CCGT 09T302-F1P IC530N CCGT 09T302-F1P IC630N 
Custo Inserto (R$) R$ 33,00 R$ 33,00 
Vida útil (peças/aresta) 785 1172 
Volume anual - peças 840.000 840.000 
Quantidade anual de insertos 535 358 
Economia de insertos 177 
Custo anual (R$) R$ 17.655,00 R$ 11.814,00 
Economia anual (R$) R$ 5.841,00 
FONTE: AUTOR 
 
Para uma demanda de produção planejada de 840.000 peças anuais, é possível 
identificar a redução de custo obtida se comparamos a vida útil alcançada com cada inserto. 
Sendo que para a produção de 840.000 peças seriam necessárias 535 insertos CCGT 09T302-
F1P IC530N e no inserto CCGT 09T302-F1P IC630N, 358 ferramentas. Tendo uma redução 
de 177 pastilhas no ano. Levando em conta o custo de cada inserto a redução anual é no valor 
de R$ 5.841,00. 
 
GRÁFICO 9: COMPARATIVO DE FERRAMENTAS 
 
FONTE: AUTOR 
37 
 
Para melhor entender esses resultados, utilizamos eles em gráficos, tendo nitidamente 
que para onde a custos anual, consumo de inserto, a ferramenta CCGT 09T302-F1P IC630N 
aparece em menor quantidade, e no comparativo de vida útil, esta mesma ferramenta leva 
vantagem, logo podemos definir que o inserto CCGT 09T302-F1P IC630N deve ser escolhido 
para ser utilizado no processo. 
 Considerando que a ferramenta do processo anterior a proposta de melhoria produzia 
412 peças por aresta, e seu custo é de R$ 24,00 por inserto, com a proposta de pôr o inserto 
CCGT 09T302-F1P IC630N, terá uma redução de custo de R$ 12.762,00 anualmente, isso 
impacta em uma redução do consumo de 666 insertos no ano. 
 
QUADRO 2: COMPARATIVO DE FERRAMENTA PROPOSTA COM INSERTO ATUAL 
DO PROCESSO 
Ferramenta CCGT 09T302-F1P IC30N Inserto Atual 
Custo Inserto (R$) R$ 33,00 R$ 24,00 
Vida útil (peças/aresta) 1172 412 
Volume anual - peças 840000 840000 
Quantidade anual de insertos - peças 358 1024 
Economia de insertos 666 
Custo anual (R$) R$ 11.814,00 R$ 24.576,00 
Economia anual (R$) R$ 12.762,00 
FONTE: AUTOR 
 
 Após a usinagem da peça, no processo anterior a esse estudo, era necessário realizar 
inspeção visual em todas as peças, para verificar a existência de cavaco no interior do tubo, 
esse processo levava poucos segundos (2 a 3 segundos), sendo que por ser uma inspeção 
realizada pelo operador da máquina, poderia haver falhas e peças com cavaco no seu interior, 
com o processo atual, as peças não necessitam inspeção, o que torna o processo operacional 
mais ágil e isento de falhas. 
 Outro ponto importante a ressaltar é o tempo de troca de ferramenta, que atualmente 
leva 4 minutos para ser feito, o dentro de uma produção diária de 3375 peças, com a troca 
tendo que ser realizada a cada 412 peças, temos uma perca de produção de 32 minutos por 
dia, enquanto que no processo proposto esse tempo diminuirá para 12 minutos por dia, o que 
torna um ganho de 20 minutos por dia, que dentro de um mês resultam 480 minutos. 
 
38 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
A ferramenta escolhida, após verificar que tanto quanto sua vida-útil, quanto seu custo 
beneficio eram melhor que as demais, foi a CCGT 09T302-F1P IC630N, que atingiu a 
produção de quase 1200 peças por aresta, e se comparado com as 412 peças que produzíamos 
anteriormente, é um valor muito significativo. 
Com isso, atingiu-se os objetivos proposto, a ferramenta conseguiu desenvolver sua 
função, que era, inicialmente, realizar a quebra do cavaco do material do tubo E235, formar 
cavacos homogêneos e curtos, sem que ele ficasse preso no interior do tubo. A ferramenta 
teve um desgaste considerável em sua aresta de corte, influenciando diretamente na 
rugosidade e no diâmetro da peça, mas em condições normais, o diâmetro não teria a mesma 
influência, pois seria realizado correções no programa da máquina para centralização da 
medida, e o único fator que será influenciado pelo desgaste da ferramenta será a rugosidade. 
O aprendizado com o desenvolvimento deste projeto para o acadêmico foi satisfatória, 
pois acredito ter conseguido identificar uma oportunidade de melhoria no processo e que com 
certeza a empresa terá ganhos com custo de ferramentas e evitará possíveis falhas 
operacionais. As empresas dependem de se reinventar e encontrar melhorar seus processos, 
mas para isso é necessário envolvimento de seus profissionais, com boas ideias e muito 
empenho, para se manterem competitivos no mercado, no ramo da usinagem, temos que ser 
inovadores. 
O desenvolvimento deste projeto foi uma pesquisa realizada junto com fornecedores 
para buscar as melhores opções de ferramenta de corte para usinagem do tubo de aço E235, 
desde a geometria que favorecesse a quebra do cavaco até a cobertura que obtivesse o melhor 
desempenho. 
Colocando em prática os conhecimentos adquiridos durante a graduação, apresentados 
pelos professores e orientadores durante o curso. Além disso, buscou-se informações 
importantes em outras fontes para a conclusão deste projeto de pesquisa, como fornecedores, 
sites de pesquisa tecnológica, livros, profissionais da empresa, entre outros. 
O projeto foi encerrado com sucesso, mas o aprendizado fica, e a busca por melhorias 
não termina aqui. Ferramentas com geometrias que consigam ter o mesmo sucesso 
continuarão a ser testadas, diferentes coberturas, buscando sempre aumentar os ganhos e a 
vida-útil, diminuindo desgaste, melhorando a eficiência. Analises para identificar onde há o 
maior desgaste na ferramenta, e reforçar este ponto para diminuir esse atrito e 
consequentemente o calor gerado e o desgaste. 
39 
REFERÊNCIAS 
 
DINIZ, Anselmo Eduardo; MARCONDES, Francisco Carlos; COPPINI, Nivaldo Lemos. 
Tecnologia da Usinagem dos Materiais. 6ª Edição. São Paulo: Artliber Editora Ltda., 2008. 
 
MACHADO, Álisson Rocha et al. Teoria da Usinagem dos Materiais. 1ª Edição. São Paulo: 
Editora Edgard Blücher Ltda., 2009. 
 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 4287: Especificações geométricas do 
produto (GPS) – Rugosidade: Método do perfil – Termos, definições e parâmetros de 
rugosidade. Rio de Janeiro, 2002. 
 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 4288: Especificações geométricas do 
produto (GPS) – Rugosidade: Método do perfil – Regras de procedimentos para avaliação de 
rugosidade. Rio de Janeiro, 2008. 
 
AMORIM, Heraldo José de. Estudo de relação entre velocidade de corte, desgaste de 
ferramenta, rugosidade e forças de usinagem em torneamento com ferramenta de metal 
duro. 2002. 131f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Escola de Engenharia da 
Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2002. 
 
MACHADO, Álisson Rocha; SILVA, Marcio Bacci da. Usinagem dos metais. 2004. 262 f. 
Universidade Federal de Uberlândia. Uberlândia, 2004. 
 
TRENT, Edward M. Metal cutting. 2ª Edição. Londres: Butterworths & Co. 1985. 
 
KALPAKJIAN, Serope. Manufacturing engineering and technology. 3ª Edição. Nova 
York: Addison-Wesley Publishing Co., 1995. 
 
SHAW, Milton C. Metal cutting principles. Londres: Oxford University Press, 1984. 
 
BLACK, J. T. Introduction to machining processes. Metals handbook: machining. 9ª 
Edição. Nova York: ASM International, 1995. 
 
40 
FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos Metais. 1ª Edição. São Paulo: Blucher, 
1977. 
 
TRENT Edward M.; WRICHT, Paul K. Metal cutting.4ª Edição. Oxford: Butterworth-
Heinemann, 2000. 
 
HUTCHINGS, Ian M. Tribology: friction and wear of engineering materials. Londres: 
Edward Arnold, 1992. 
WHITEHOUSE, David J. Review article: surface metrology. Measurement Science and 
Technology. Vol. 8. pág. 955-972, 1997. 
 
AGOSTINHO, Oswaldo Luiz.; RODRIGUES, Antonio Carolos dos Santos; LIRANI, 
João. Princípios de engenharia de fabricação mecânica: tolerâncias, ajustes, desvios e 
análise de dimensões. São Paulo: E. Blücher, 1977. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
41 
ANEXOS 
 
ANEXO 1: DETERMINAR COMPRIMENTO DE AMOSTRAGEM 
 
FONTE: RUDOLPH USINADOS S.A. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
42 
APENDICES 
 
APENDICE 1: DADOS PARA GRÁFICOS 
1ª peça 100ª peça 300ª peça 500ª peça 750ª peça 
CCMT 09T302-F3P IC8150 12,23 12,38 15,36 21,03 26,35 
CCGT 09T302-F1P IC530N 11,95 12,74 14,21 19,12 23,24 
CCGT 09T302-F1P IC630N 11,12 12,02 13,84 16,76 19,03 
 
 1ª peça 100ª peça 300ª peça 500ª peça 750ª peça 
CCMT 09T302-F3P IC8150 36,716 36,713 36,705 36,699 36,687 
CCGT 09T302-F1P IC530N 36,719 36,718 36,712 36,706 36,698 
CCGT 09T302-F1P IC630N 36,714 36,715 36,713 36,71 36,704 
 
CCMT 09T302-F3P IC8150 1ª peça 100ª peça 300ª peça 500ª peça 750ª peça 
1º Teste 12,23 12,38 15,36 21,03 26,35 
2º Teste 11,85 16,13 21,8 27,34 
3º Teste 12,46 15,28 29,35 
 
CCMT 09T302-F3P IC8150 1ª peça 100ª peça 300ª peça 500ª peça 750ª peça 
1º Teste 36,716 36,713 36,705 36,699 36,687 
2º Teste 36,725 36,716 36,708 36,693 
3º Teste 36,719 36,71 36,666 
 
CCGT 09T302-F1P IC530N 
1ª 
peça 
100ª 
peça 
300ª 
peça 
500ª 
peça 
750ª 
peça 
800ª 
peça 
1º Teste 11,95 12,74 14,21 19,12 23,24 24,85 
2º Teste 10,86 12,59 14,03 18,72 22,94 24,51 
3º Teste 11,12 12,85 14,36 18,98 23,05 24,73 
 
CCGT 09T302-F1P IC530N 
1ª 
peça 
100ª 
peça 
300ª 
peça 
500ª 
peça 
750ª 
peça 
800ª 
peça 
1º Teste 36,719 36,718 36,712 36,706 36,698 36,695 
2º Teste 36,722 36,719 36,715 36,71 35,705 36,699 
3º Teste 36,726 36,724 36,721 36,715 35,709 36,703 
 
CCGT 09T302-
F1P IC630N 
1ª 
peça 
100ª 
peça 
300ª 
peça 
500ª 
peça 
750ª 
peça 
1000ª 
peça 
1100ª 
peça 
1º Teste 11,12 12,02 13,84 16,76 19,03 22,08 23,56 
2º Teste 10,28 11,35 12,42 14,26 16,96 19,75 21,08 
3º Teste 10,85 11,56 13,04 15,01 17,85 20,28 22,02 
 
43 
CCGT 09T302-
F1P IC630N 
1ª 
peça 
100ª 
peça 
300ª 
peça 
500ª 
peça 
750ª 
peça 
1000ª 
peça 
1100ª 
peça 
1º Teste 36,714 36,715 36,713 36,71 36,704 36,7 36,698 
2º Teste 36,726 36,724 36,721 36,719 36,715 36,71 36,707 
3º Teste 36,723 36,723 36,72 36,717 36,714 36,708 36,706