Conceitos iniciais de Usinagem

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Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Faculdade de Engenharia
Departamento de Engenharia Mecânica
e Mecatrônica
USINAGEM I
Conceitos Iniciais 
Bibliografia
„ Diniz, A.E.; Marcondes, F.C.; Coppini, N.L. Tecnologia 
da Usinagem dos Materiais, Artliber Editora, São Paulo, 
2000, 2ª ed.
„ Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6162 –
Conceitos da Técnica de Usinagem – Movimentos e 
Relações Geométricas.
„ http:\\www.cimm.com.br
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Usinagem
Os processos de 
usinagem começaram a 
ser desenvolvidos quando 
o homem descobriu que 
podia transformar movi-
mentos lineares em mo-
vimentos de rotação e 
realizar deteminadas ta-
refas com maior precisão 
e menor esforço físico.
Definições
„ Processo Mecânico de Usinagem
Entende-se como o processo mecânico que mediante a 
remoção de cavaco por determinada ferramenta, visa conferir a 
uma peça, a forma, as dimensões, ou o acabamento
especificados, ou ainda uma combinação qualquer destes três 
itens.
„ Cavaco
Porção de material removida da peça pela ferramenta, 
podendo apresentar forma geométrica regular ou irregular.
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Definições
„ Ferramenta de Usinagem
Ferramenta constituída de arestas cortantes, destinadas à 
remoção do cavaco.
„ Ferramenta Mono-cortante 
Caracteriza-se por possuir apenas
uma superfície de corte, ou de saída.
Ferramenta Multi-cortante 
Possui mais de uma superfície 
de corte.
Tipos de Operações de Usinagem
„ Desbaste
Operação de usinagem anterior ao acabamento, que visa 
obter dimensões próximas às dimensões finais da peça.
„ Acabamento
Operação de usinagem destinada a obter na peça as 
dimensões finais, um acabamento especificado, ou ambos.
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Movimentos de Usinagem
Tipos de movimentos
Para atender ao propósito de uma máquina-
ferramenta é necessário que se realizem movimentos 
relativos entre a peça e a ferramenta. 
Por convenção, os movimentos ocorrem supondo-
se a peça parada, sendo portanto, todo o movimento 
realizado pela ferramenta.
Os movimentos relativos entre peça e ferramenta 
podem ser classificados como ativos ou passivos. 
Sendo considerados movimentos ativos, aqueles que 
provocam remoção de material. 
Movimentos Ativos
„ Movimento de Corte – Movimento entre a ferramenta 
e a peça que, sem a ocorrência concomitante do 
movimento de avanço, provoca a remoção do cavaco, 
durante uma única rotação do curso da ferramenta.
„ Movimento de Avanço – Movimento entre a 
ferramenta e a peça que, juntamente com o movimento 
de corte, possibilita uma remoção contínua do cavaco, 
durante várias rotações ou cursos da ferramenta.
„ Movimento Efefivo de Corte – Movimento resultante 
dos movimentos de avanço e de corte, realizados 
simultaneamente.
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Movimentos Ativos - Torneamento
Movimentos Ativos - Furação
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Movimentos Ativos - Fresamento
Movimentos Passivos
„ Movimento de Ajuste – Pré-determinação da camada 
de material a ser retirada (não ocorre em operações de 
sangramento, furação e brochamento).
„ Movimento de Correção – Utilizado para compensar 
alterações de posicionamento ocasionadas por desgastes 
e deformações inerentes ao processo de usinagem.
„ Movimento de Aproximação – Movimento no qual a 
ferramenta é aproximada da peça antes do inicio da 
usinagem.
„ Movimento de Recuo – Movimento de afastamento da 
ferramenta da peça, após o final da operação.
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Determinação dos Movimentos
A todos os movimentos relativos entre peça e 
ferramenta estão associadas direções, sentidos, 
velocidades e percursos.
„ Direções: direções instantâneas
„ Sentidos: Considerando a peça parada e a ferramenta 
realizando o movimento.
„ Velocidade: Mede a rapidez com a qual o movimento se 
desenvolve.
„ Percurso: Medido na direção do movimento durante um 
tempo determinado de evolução do processo.
Determinação dos Movimentos
Aos movimentos definidos anteriormente, 
correspondem as seguintes grandezas:
„ Direção efetiva, velocidade efetiva (ve) e percurso efetivo (Ie)
„ Direção de corte, velocidade de corte (vc) e percurso de corte (Ic)
„ Direção de avanço , velocidade de avanço (vf) e percurso de avanço(If)
„ Direção de ajuste , velocidade de ajuste (vz) e percurso de ajuste (Iz)
„ Direção de correção, velocidade de correção (vn) e percurso de 
correção (In)
„ Direção de aproximação, velocidade de aproximação (va) e percurso de 
aproximação (Ia)
„ Direção de recuo, velocidade de recuo (vr) e percurso de recuo (Ir)
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Percursos - Fresamento
Velocidade de Corte
A velocidade de corte é a velocidade tangencial instantânea 
resultante da rotação da ferramenta em torno da peça, para operações 
de usinagem como torneamento, furação e fresamento, onde os 
movimentos de corte e de avanço ocorrem concomitantemente. Neste
caso:
1000
.. ndVc
π=
Vc Æ velocidade de corte (m/min)
d Æ diâmetro da ferramenta (mm)
n Æ rotação da ferramenta (rpm)
Para operações do tipo aplainamento e brochamento, onde os 
movimentos de corte e de avanço não ocorrem concomitantemente, a
velocidade de corte é o resultado do deslocamento da ferramenta 
diante da peça, considerado no tempo.
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Velocidade de Corte
Características que influem na especificação da velocidade de corte:
„ Material da peça
Maior Dureza Æ Maior Aquecimento (necessidade de menores 
velocidades).
„ Material da ferramenta
Materiais mais resistentes suportam maiores velocidades de corte.
„ Seção da peça
formas delgadas (torneamento fino) Æ maiores velocidades.
formas espessas (desbaste) Æ menores velocidades.
„ Refrigeração
„ Modelo construtivo da máquina.
Velocidade de Corte - Exercícios
1. Qual o número de rotações por minuto de uma peça de 125 mm de 
diâmetro sendo torneada a uma velocidade de 20 m/min?
2. Qual deve ser a relação entre os diâmetros dos seguintes materiais a 
serem usinados:
Material 1 Æ σR = 50 Kgf / mm2
Material 2 Æ σR = 70 Kgf / mm2
Considerando que as velocidades de corte dos dois tornos são iguais e 
que o número de rotações utilizado no primeiro é três vezes superior ao 
utilizado no segundo.
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Velocidade de Avanço
A velocidade de avanço, para operações em que os movimentos 
de corte e de avanço ocorrem concomitantemente (torneamento,etc.), é 
o produto entre o avanço e a rotação da ferramenta.
f
d
VnfV cf ..
.1000. π==
Vf Æ velocidade de avanço (mm/volta)
f Æ avanço (mm/volta)
d Æ diâmetro da ferramenta (mm)
n Æ rotação da ferramenta (rpm)
Para operações do tipo aplainamento a velocidade de avanço é 
dada diretamente em quantidade de deslocamento por curso.
Tempo de Corte (tempos ativos)
O tempo de Corte (tc) resume a totalidade dos tempos ativos, 
pois representa o tempo em que os movimentos de corte ou de avanço 
estão efetivamente ocorrendo. Para uma operação de torneamento 
cilíndrico, o tempo de corte pode se calculado como:
c
ff
f
f
c Vf
Id
nf
I
V
I
t
..1000
..
.
π===
Em operações nas quais a rotação não é constante ou quando 
a trajetória da ferramenta é complexa o tempo de corte deve ser 
calculado através da integração da relação dIf/dVf.
Os tempos passivos normalmente são estimados através do 
estudo dos movimentos e cronometragem, para determinada situação.
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Conceitos Auxiliares
„ Ângulo da direção de avanço (ϕ) – ângulo formado entre a direção de 
avanço e a direção de corte, podendo ser constante (furação, torneamento) 
ou variar continuamente (fresamento).
„ Ângulo da direção efetiva (η) – ângulo formado entre a direção efetiva e 
a direção de corte.
Estes ângulos obedecem
a seguinte relação: ϕ
ϕη
cos
sen
+
=
f
c
V
Vtg
„ Plano de trabalho (Pfe) – plano imaginário contendo as direções de corte e 
de avanço, passando por um ponto escolhido sobre a aresta de corte. 
Sobre este plano
acontecem os movimentos ativos.
„ Plano de medida (PD) – plano perpendicular à direção de corte, passando 
pelo ponto de referência da aresta de corte.
Conceitos Auxiliares
Superfícies definidas sobre a peça
„ Superfície a usinar – é a superfície da peça antes da 
operação de usinagem.
„ Superfície em usinagem – é a superfície que está sendo 
gerada pela ferramenta. Caso diferentes arestas de corte 
atuem simultaneamente, mais de uma superfície pode ser 
gerada.
„ Superfície usinada – aquela superfície gerada pelo processo 
de usinagem
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Conceitos Auxiliares