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Listas - Lista de exercícios de Usinagem dos Materiais
Usinagem dos Materiais (Universidade Estadual de Campinas)
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Usinagem dos Materiais (Universidade Estadual de Campinas)
Baixado por Monique Mendes Sarreta (moniqueangelamendes@hotmail.com)
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EM535A - USINAGEM DOS MATERIAIS - 1a. LISTA DE EXERCÍCIOS - 2o. SEM/2017 
 
1) Calcule os valores de força e de potência de corte no torneamento de aço ABNT 1045 (tanto no 
início quanto no fim da vida da ferramenta) nas seguintes condições: 
vc = 350 m/min; f = 0,3 mm/volta, ap = 2 mm, ângulo de saída dado pelo porta-ferramenta: -6º., 
ângulo de saída dado pelo quebra-cavacos – 17º. 
O operador do torno desta operação decidiu mudar o avanço de 0,3 para 0,4 mm/volta e, 
simultaneamente a velocidade de corte de 350 m/min para 262,5 m/min (0,3 x 350 = 0,4x 262,5). 
Calcule os novos valores de força e potência de corte e comente o resultado. 
 
2) Quais são as componentes da força de usinagem Fu? Esquematize para uma operação de 
fresamento tangencial a distribuição destas componentes. 
 
3) Explique como o material da peça, a geometria da ferramenta, a área da seção de corte, a 
velocidade de corte e o estado de afiação da ferramenta influenciam na pressão específica de corte 
Ks. 
 
 Material da peça: A tensão de ruptura é a propriedade do material que mais influencia Ks. As 
duas grandezas possuem uma relação direta, devido ao fato de, quanto menor a tensão de 
ruptura do material, menor a força que este exerce sobre a ferramenta para ser usinado. 
 Geometria da ferramenta: Conforme os ângulos de saída (principalmente) e inclinação 
aumentam, o valor de Ks diminui, devido à menor deformação sofrida pelo cavaco, ou seja, 
menor força exercida para ruptura (essa influência é pronunciada nos materiais dúcteis e 
pouco visível nos frágeis). Deve-se analisar com bastante cuidado, porém, o uso de 
ferramentas de geometria negativa ou positiva. Os ângulos de folga e posição também 
influenciam Ks, mas apenas quando muito pequenos (até 5º). 
 Área da seção de corte: O Ks diminui com o aumento da área da seção de corte. Quando se 
aumenta o avanço, diminui-se o fluxo lateral de cavaco e o coeficiente de atrito (processo 
mais dinâmico), diminuindo-se, portanto, o Ks (queda exponencial – quando se aumenta o 
avanço, a força de corte também aumenta, mas não na mesma proporção). Já a profundidade 
de usinagem não possui grande influência sobre Ks. 
 Velocidade de corte: Para velocidades de corte mais baixas (e sem formação de aresta postiça 
de corte), o aumento da velocidade de corte causa uma diminuição do Ks, devido à diminuição 
da deformação e dureza do cavaco e diminuição do atrito. Para altas velocidades (acima de 
150 m/min, nos aços), a influência da velocidade de corte no Ks torna-se praticamente 
desprezível. 
 Estado de afiação da ferramenta: Quando há apenas presença de desgaste de flanco, Ks cresce 
à medida que o desgaste cresce. Já quando se considera desgaste de flanco e cratera, Ks cresce 
no início e fim de vida da ferramenta, mantendo-se aproximadamente constante entre estes 
períodos. Já em ferramentas de metal duro com cobertura, a presença de desgaste de cratera 
é desconsiderada, e o crescimento de Ks com o desgaste de flanco é mínimo. Apenas quando 
a ferramenta se aproxima do fim de vida é que Ks tende a aumentar vertiginosamente. 
 
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4) Admita a hipótese de um processo de torneamento estar excedendo a potência de corte 
disponível da máquina. Sugira ações para, variando as condições de usinagem (vc, f ou ap) e 
mantendo o volume de cavaco removido na unidade de tempo, diminuir a força e/ou a potência de 
corte. Explique suas respostas. 
 
Volume de cavaco constante -> Produto ap.f.vc constante 
Opção 1: Aumentar o avanço e diminuir a velocidade de corte. Ao aumentar-se o avanço, a força de 
corte aumentaria, mas não na mesma proporção. Já a potência cairia, devido à diminuição da 
velocidade de corte. 
 
Opção 2: Reduzir a profundidade de corte e aumentar o avanço. Dessa forma, o produto ap.f se 
manteria constante, mas a força de corte diminuiria, uma vez que o aumento do avanço diminui Ks. A 
potência, por consequência, também diminuiria. 
 
5) Explique a influência do raio de ponta e do ângulo de posição da ferramenta nas forças de avanço 
e de profundidade. 
 
Com o aumento do raio de ponta, a força de avanço diminui e a força de profundidade aumenta, 
devido à variação da relação entre as áreas (projetadas) afetadas pelo avanço e pela profundidade (a 
área afetada pelo avanço diminui e pela profundidade aumenta). Já com o aumento do ângulo de 
posição, a força de avanço aumenta e a força de profundidade diminui, devido à variação da projeção 
do cavaco sobre cada uma das direções (b aumenta e h diminui). 
 
6) Cite e explique em que situações se deve usar ferramenta de torneamento com geometria 
negativa e com geometria positiva. 
 
Ferramentas com geometria negativa são preferidas em todos os casos pela sua elevada resistência 
ao choque (cunha) e menor custo por aresta (mais arestas utilizáveis, dois lados da pastilha). Na 
usinagem de materiais frágeis, como o ferro fundido, estas ferramentas podem ser usadas sem 
moderação. Elas também são preferidas para usinagem de aços. Porém, em situações nas quais baixas 
forças de corte são desejadas, como quando a máquina possui pouca potência ou em situações de 
baixa rigidez (tendência à vibração – eixos finos e cumpridos ou torneamento interno de grande 
comprimento/acabamento), são indicadas ferramentas de geometria positiva (menor deformação do 
cavaco leva a menor força). As ferramentas de geometria positiva também são recomendadas para 
usinagem de materiais muito dúcteis, como o alumínio. 
 
7) É possível mudar o tipo de um cavaco? Em caso positivo explique os diferentes meios. 
 
Não é possível mudar o tipo de um cavaco. O tipo do cavaco é dependente do material da peça, e sua 
mudança só é possível com a troca do material. 
 
8) Idem comrelação à forma do cavaco. 
 
É possível mudar a forma do cavaco. A forma pode ser alterada promovendo-se curvaturas verticais e 
laterais ou aumentando-se o ângulo de fluxo. A curvatura vertical pode ser alterada por meio da 
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inserção de quebra-cavacos na ferramenta, fazendo com que o cavaco se curve e quebre ao tocar a 
ferramenta ou a peça; e pelo aumento da deformação do cavaco, que pode ser alcançado pela 
diminuição dos ângulos de saída ou inclinação. Já a curvatura lateral pode ser obtida através da criação 
de um gradiente de velocidades na aresta de corte, podendo esta também fazer com que o cavaco 
toque a peça ou a ferramenta. 
 
9) Quais são as vantagens e desvantagens da utilização do quebra-cavacos moldado na superfície 
de saída da ferramenta, em relação ao quebra-cavacos postiço? Por que o primeiro é muito mais 
utilizado que o segundo? 
 
O quebra-cavacos moldado tem suas propriedades intimamente ligadas ao tipo de usinagem a ser 
realizado e seus parâmetros. Dessa forma, diminui consideravelmente a versatilidade de emprego das 
ferramentas, além de dificultar ou impossibilitar a afiação da ferramenta. Já o quebra-cavacos postiço 
é desvantajoso devido à exigência de que o operador o coloque na posição correta para cada processo 
de usinagem, causando problemas nos processos de quebra do cavaco e consumindo tempo de troca 
de ferramentas. Além disso, o quebra-cavacos postiço sofre bastante desgaste e precisa ser 
constantemente substituído, tornando-o mais um item de estoque. O primeiro é muito mais utilizado 
que o segundo devido ao reduzido tempo de troca de ferramentas nas máquinas modernas, além de 
permitir a retirada de um item do estoque. 
 
10) Porque uma ferramenta projetada para ser utilizada em acabamento não deve ser utilizada para 
desbaste e vice-versa? 
 
As geometrias de construção das pastilhas intercambiáveis possuem quebra-cavacos destinados a 
trabalhar em determinadas condições de operação. Dessa forma, o uso de uma ferramenta para 
acabamento em desbaste (ou vice-versa) pode acabar por não quebrar os cavacos de um determinado 
processo para o qual a pastilha não foi produzida ou até mesmo quebrar a ferramenta. 
 
11) Quais são os procedimentos a serem tomados para promover curvatura lateral e vertical no 
cavaco? 
 
A curvatura vertical pode ser promovida pela inserção de quebra-cavacos na superfície de saída da 
ferramenta ou diminuição dos ângulos de saída e/ou inclinação da ferramenta. Já a curvatura lateral 
pode ser obtida através da criação de um gradiente de velocidade na aresta de corte. 
 
12) Que tipo de condição deve ser satisfeita para que o cavaco se quebre? Qual é a influência da 
velocidade de corte e da profundidade de usinagem na quebra do cavaco? 
 
Para que o cavaco se quebre, é necessário que a deformação aplicada ao cavaco alcance a deformação 
limite de ruptura para o material em usinagem. Em baixas velocidades de corte, os cavacos 
apresentam boa curvatura natural, e não costumam ocorrer problemas de quebra. Quando as 
velocidades aumentam, a quebra do cavaco pode ser um problema. Já no âmbito da profundidade de 
usinagem, grandes profundidades aumentam a capacidade de quebra do cavaco (mas aumentam o 
desgaste da ferramenta). 
 
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13) Explique como se dá o contato do cavaco com a superfície de saída da ferramenta na usinagem 
de materiais dúteis? O que é zona de aderência e zona de fluxo? 
 
Durante a usinagem de materiais dúcteis, o espalhamento do cavaco sobre a ferramenta e as altas 
forças envolvidas fazem com que, no contato do cavaco com a superfície de saída, haja aderência (e 
não atrito comum de Coulomb). Assim, forma-se uma zona em que o cavaco fica aderido à ferramenta, 
a zona de aderência. Nessa zona, como a velocidade no contato cavaco-ferramenta é nula, cria-se uma 
zona de fluxo, na qual ocorre cisalhamento do material devido ao gradiente de velocidades. A partir 
do ponto no qual o cavaco começa a descolar-se da ferramenta, inicia-se uma zona de 
escorregamento. 
 
14) Quais são as fontes de calor no processo de usinagem? Por onde este calor é dissipado? 
 
As principais fontes de calor no processo de usinagem são o atrito/aderência entre o cavaco e a 
ferramenta, o atrito entre a peça e a ferramenta e a deformação/cisalhamento do cavaco. Este calor 
é dissipado por meio da peça, do cavaco, da ferramenta e do fluido de corte, se existente. 
 
15) Quais as conseqüências que o calor traz para a ferramenta, a peça e para o cavaco? 
 
O calor é prejudicial para a ferramenta. Esta é a que chega a maiores temperaturas, as quais podem 
causar uma diminuição da dureza, e aumento do desgaste químico e abrasivo. Para a peça, além de 
poder causar dano metalúrgico superficial, dificulta a obtenção de tolerâncias apertadas devido à 
dilatação térmica. O cavaco não sofre nenhum dano devido ao calor. 
 
16) Por que o processo de retificação é crítico com relação à quantidade de calor que vai para a 
peça? O que se faz neste processo para minimizar-se os danos térmicos à peça? 
 
O processo de retificação é crítico com relação ao calor porque gera alta quantidade de calor, que não 
é dissipado pelo cavaco devido ao seu baixo volume, e nem pela ferramenta, que é feita de material 
cerâmico de baixa condutividade térmica. Assim, praticamente todo o calor é dissipado pela peça. 
Para evitar danos à peça, esse processo é realizado com alta vazão de fluido de corte, garantindo o 
resfriamento. 
 
17) Quais são os procedimentos que tem sido tomados para minimizar o efeito do calor no processo 
de usinagem? 
 
Para minimizar os efeitos do calor, são desenvolvidos materiais de usinabilidade melhorada, que 
possuem menor coeficiente de atrito e tensão de cisalhamento mais baixa; materiais de ferramentas 
com maior resistência ao calor; e fluidos de corte que possuem efeito refrigerante e lubrificante, 
retirando calor e também reduzindo o calor gerado no processo de corte e aderência do cavaco. 
 
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EM535 – 2ª LISTA DE EXERCÍCIOS – 2º SEMESTRE DE 2017 
 
1) Quais são os fatores a serem ponderados na escolha de um material para ferramenta? 
 
Os principais fatores a serem analisados são o material da peça (principalmente a dureza e o tipo de 
cavaco formado), o processo de usinagem (devido às velocidades e rotações inerentes a cada um), 
as condições da máquina a ser utilizada, a forma e as dimensões da ferramenta, o custo do material 
de ferramenta, as condições de usinagem (condições de acabamento exigem resistência ao desgaste 
e condições de desbaste exigem tenacidade) e as condições da operação (falta de rigidez do sistema 
ou corte interrompido). 
 
2) Quais são as principais características necessárias a um material para ferramenta de usinagem? 
 
Um material de ferramenta deve possuir principalmente dureza a quente (altas temperaturas no 
corte – dureza suficiente para suportar as tensões), resistência ao desgaste (abrasão – propriedade 
ligada à dureza a quente), tenacidade (resistir aos choques do processo) e estabilidade química 
(evitar o desgaste por difusão). 
 
3) O que é aço rápido? Como cada elemento de liga contido no aço rápido influi em suas 
características? 
 
Aços rápidos são ferramentas de alta liga (0,7% a 1,3% de C) com W, Mo, Cr, V, Co e Nb. O carbono é 
responsável por aumentar a dureza e a temperabilidade do material, além de favorecer a formação 
de carbonetos; o tungstênio e o molibdênio são utilizados para formar os carbonetos responsáveis 
pela resistênciaao desgaste e dureza a quente; o vanádio e nióbio formam carbonetos 
extremamente duros para melhorar a resistência ao desgaste; o cromo favorece a temperabilidade 
dos aços; e o cobalto aumenta a dureza a quente dos aços, ou seja, a eficiência do corte em 
temperaturas elevadas. 
 
4) Quais são as principais características da camada de TiN que recobre aços rápidos? O que estas 
características acarretam quando da utilização da ferramenta de aço rápido recoberta? 
 
A camada de TiN possui alta dureza, elevada ductilidade, reduz o caldeamento a frio (dificultando a 
formação de APC), baixo coeficiente de atrito, alta estabilidade química e pequena espessura. Essa 
camada diminui os esforços de corte (baixo coeficiente de atrito), reduzindo também os desgastes 
devido à sua alta dureza. A camada dificulta a formação de APC, além de possuir uma vida bem 
maior que o aço rápido não revestido. Por fim, também vale notar a melhora na qualidade 
superficial obtida com a utilização desse tipo de ferramenta. 
 
5) O que é metal duro? Quais são os carbonetos que podem entrar na composição do metal duro? 
 
O metal duro é um produto da metalurgia do pó feito de partículas de carbonetos sinterizadas com 
uma matriz de cobalto, formando um corpo de alta dureza e resistência à compressão. Os principais 
carbonetos que entram em sua composição são o WC, carboneto de tungstênio, e os carbonetos de 
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titânio e tântalo, TiC e TaC. Esses carbonetos tem como função essencial aumentar a dureza da 
ferramenta, enquanto o cobalto favorece a tenacidade. 
 
6) Quais são as classes de metal duro segundo a norma ISO? Qual é a composição química e a 
aplicação de cada uma dessas classes? E com relação às sub-classes? 
 
As classes de metal duro são P, M e K. A classe P possui maiores quantidades de TiC + TaC e menores 
quantidades de WC em sua composição. A classe M possui quantidades medianas de ambos os tipos 
de carbonetos. Já a classe K possui maiores quantidades de WC e ínfimas quantidades de TiC + TaC. 
A classe P é usada principalmente para usinagem de aços, enquanto a classe M é utilizada para aços 
inox e K para alumínio e ferros fundidos. Os carbonetos de titânio e tântalo garantem a estabilidade 
da ferramenta com o ferro presente em aços e ferros fundidos, mas são bastante instáveis com o 
alumínio, justificando a aplicação das classes. Já as subclasses vão aproximadamente de 10 a 40 em 
todas as classes, sendo que as subclasses 10-15 devem ser usadas para acabamento, 25-30 para 
desbaste médio e 40-50 para desbaste pesado. 
 
7) Quais são a classe e a faixa de sub-classe de metal duro mais adequadas para o torneamento 
em desbaste de aço carbono? Explique sua resposta. 
 
Caso o desbaste seja médio, é recomendável a utilização de P25-P30. Caso o desbaste seja pesado, 
P40-P50. A classe P deve ser escolhida pela elevada presença de TiC + TaC, garantindo a estabilidade 
química da ferramenta com os aços a serem usinados. Já as subclasses são escolhidas para que a 
ferramenta possua uma maior tenacidade, devido aos menores percentuais de carboneto. 
 
8) Quais são os materiais utilizados na cobertura do metal duro? Qual é a finalidade principal de se 
recobrir uma ferramenta de metal duro? 
 
Os principais materiais utilizados na cobertura são TiC/TiCN, Al2O3 e TiN. As ferramentas de metal 
duro são recobertas para conjugar a tenacidade do núcleo de metal duro com a resistência ao 
desgaste na periferia, devido à presença das coberturas. A cobertura de carboneto/carbonitreto de 
titânio vem usualmente na camada inferior, pare promover a adesão das outras camadas e resistir 
ao desgaste por abrasão. A camada de óxido de alumínio tem como função favorecer a estabilidade 
térmica e a estabilidade química da ferramenta. Já o nitreto de titânio reduz o coeficiente de atrito 
entre a ferramenta e o cavaco. 
 
9) Quais são os tipos de materiais cerâmicos para ferramentas de usinagem? Coloque-os em 
ordem crescente de tenacidade? 
 
Existem duas principais classes de material cerâmico: as cerâmicas a base de Al2O3 e as cerâmicas a 
base de Si3N4. Na primeira, podemos listar as cerâmicas puras, cerâmicas mistas e cerâmicas com 
whiskers. Já na segunda, temos o Sialon. Em ordem crescente de tenacidade temos: cerâmicas 
mistas, cerâmicas puras, Sialon, e cerâmicas com whiskers. 
 
10) Comente sobre as características e aplicações de cada uma das classes de materiais cerâmicos 
utilizados em ferramentas de usinagem. 
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Cerâmicas puras são ótimas em estabilidade química, mas sofríveis em tenacidade e dureza, sendo 
utilizadas para operações de acabamento em peças de aço endurecido (pós têmpera e sem 
superfície interrompida). Cerâmicas mistas apresentam um compromisso melhor entre dureza e 
estabilidade química, mas ainda são ruins em tenacidade, sendo recomendadas para as mesmas 
operações que as cerâmicas puras. Sialons são ótimos em dureza e bons em relação à tenacidade, 
mas péssimos em estabilidade química, sendo utilizados principalmente na usinagem de ferros 
fundidos (cinzentos) (cavacos curtos não interferem com estabilidade). Por fim, as cerâmicas com 
whiskers tem todas as propriedades intermediárias e são recomendadas para torneamento de aços 
endurecidos (pós têmpera e com superfícies interrompidas). 
 
11) Cite algumas propriedades do diamante policristalino usado para ferramentas. Comente sobre 
as aplicações destes tipos de ferramentas. 
 
O PCD possui uma elevada condutividade térmica (dificulta formação de pontos quentes), altíssima 
dureza, altíssima resistência ao desgaste abrasivo e tenacidade elevada para sua dureza. As 
aplicações do PCD são limitadas, principalmente, pela sua baixíssima estabilidade química com o 
ferro e anisotropia (necessidade de afiação específica). As principais aplicações deste tipo de 
ferramenta são a usinagem de metais não ferrosos e materiais não metálicos, como ligas de 
alumínio e cobre, plásticos abrasivos, resinas reforçadas com fibra, cerâmicos, entre outros. A maior 
aplicação desta ferramenta se dá na usinagem de ligas alumínio-silício, uma vez que garante 
tolerâncias apertadas e excelente qualidade superficial. 
 
12) Cite propriedades do nitreto de boro cúbico usado para ferramentas. Quais são as classes 
deste material. Comente sobre as propriedades e aplicações de cada classe. 
 
O nitreto de boro cúbico (CBN) possui alta estabilidade química com o ferro, se comparado com o 
PCD, possuindo tenacidade similar aos materiais cerâmicos (Sialon) e dureza superada apenas pelo 
diamante. As duas principais classes são o CBN para desbaste (ou superfícies interrompidas), 
contendo maiores concentrações de nitreto de boro e um aglomerante, como o cobalto, aumenta a 
tenacidade e favorecendo o torneamento de superfícies interrompidas e fresamento de aços 
endurecidos (45 HRc) ou ferros fundidos; e o CBN para acabamento, que contém uma fase cerâmica, 
possuindo menores tenacidade e dureza, mas melhores estabilidade química e térmica, favorecendo 
a usinagem em acabamento de superfícies lisas e aços endurecidos (precisão dimensional e baixa 
rugosidade). 
 
13) Quais são os procedimentos que tem sido tomados para minimizar o efeito do calor no 
processo de usinagem? 
 
Para minimizar os efeitos do calor, são desenvolvidos materiais de usinabilidade melhorada, que 
possuem menor coeficiente de atrito e tensão de cisalhamento mais baixa; materiais de ferramentas 
com maior resistência ao calor; e fluidos de corte que possuem efeito refrigerante e lubrificante, 
retirando calor e também reduzindo o calor gerado no processode corte e aderência do cavaco. 
 
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14) Quais são os tipos de desgastes e avarias mais comuns em uma ferramenta de usinagem? O 
que causa cada um destes desgastes e/ou avaria? O que fazer para minimizá-los ou evitá-los? 
 
Os principais tipos de desgaste e avaria são: 
 
 Desgaste de flanco (ou frontal): desgaste que ocorre na superfície de folga da ferramenta, causado 
pelo contato entre peça e ferramenta. Pode ser causado por velocidades muito altas ou muito baixas 
(no caso de formação de APC), baixa resistência ao desgaste pela ferramenta, abrasão e aresta 
postiça de corte. Para minimizá-lo, recomenda-se reduzir a velocidade de corte, selecionar 
ferramentas com resistência ao desgaste adequadas ou aumentar a velocidade de corte, no caso de 
APC. 
 Desgaste de entalhe: desgaste que ocorre nos extremos do contato entre a superfície de folga e a 
peça, causado pela oxidação. Para minimizá-lo, deve-se utilizar fluido de corte com antioxidante e 
reduzir a velocidade de corte. 
 Desgaste de cratera: desgaste da superfície de saída da ferramenta, onde ocorre o contato com o 
cavaco, causado por difusão. Pode ser evitado se utilizando ferramentas recobertas com óxido de 
alumínio. 
 Deformação plástica da aresta de corte: deformação plástica da ferramenta, que pode ser causada 
por altas temperaturas e altas pressões na região de corte. Pode causar a quebra da ferramenta. 
Pode ser minimizada selecionando-se ferramentas com adequada dureza a quente ou reduzindo-se 
a velocidade de corte. 
 Trincas de origem mecânica: trincas paralelas à aresta de corte, causadas pela variação dos 
esforços exercidos sobre a ferramenta. Pode ser evitada usando ferramentas mais tenazes, 
reduzindo o avanço, suavizando o primeiro contato entre a peça e a ferramenta (chanfros para corte 
com material cerâmico) e aumentando-se a estabilidade do corte (posicionar corretamente no 
fresamento). 
 Trincas de origem térmica: trincas perpendiculares à aresta e corte, causadas por variações 
excessivas da temperatura da ferramenta (fluxo irregular de fluido, fresamento). Podem ser evitadas 
através da seleção de ferramentas mais tenazes e utilização de corte a seco no fresamento. 
 Lascamento: retirada súbita de grandes partículas da ferramenta. Causada por ferramentas muito 
frágeis (em material ou geometria) e choques entre ferramenta e peça. Pode ser minimizado através 
da seleção de ferramentas mais tenazes, maiores raios de ponta/ângulos de ponta/ângulos de cunha 
e suavização do contato com a peça. 
 Quebra da aresta de corte: causada pelo crescimento dos desgastes e avarias, carga excessiva, 
ferramenta muito dura, raio de ponta/ângulo de ponta/ângulo de cunha pequenos, corte 
interrompido, parada instantânea do corte, entupimento de canais, dentre outros. 
 
15) O que é aresta postiça de corte? De que maneiras pode-se afirmar que o desgaste ocorreu em 
sua presença? Deve-se trabalhar com ou sem a formação da APC? Por quê? 
 
A aresta postiça de corte ocorre quando uma camada de cavaco adere à aresta de corte, 
deformando-se e encruando-se por meio do fluxo constante de cavaco sobre si mesma, que acaba 
sendo soldada à ferramenta. A APC tende a crescer gradualmente, até romper-se bruscamente, 
causando uma perturbação dinâmica no sistema, podendo romper junto a si a ferramenta. Esse 
fenômeno acontece apenas em baixas velocidades, nas quais a temperatura de corte é menor que a 
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temperatura de recristalização do material do cavaco. A APC incentiva o desgaste frontal, e sua 
formação pode ser detectada ao observar-se a direção deste desgaste. Nos casos normais, o 
desgaste tende a ser paralelo à direção de corte, enquanto, com a formação de APC, o desgaste 
tende a ser inclinado. Deve-se trabalhar sem formação da aresta postiça de corte, uma vez que esta 
prejudica consideravelmente o acabamento superficial, aumenta o desgaste frontal (mesmo em 
velocidades baixas) e aumenta o risco de quebra da ferramenta. 
 
16) Quais são os fenômenos físico-químicos que causam o desgaste de uma ferramenta? Em que 
níveis de velocidade de corte cada um deles acontece? Por quê? Relacione os tipos de desgaste da 
ferramenta com os fenômenos causadores de desgaste. 
 
Os principais fenômenos que causam o desgaste de uma ferramenta são: formação da aresta postiça 
de corte (incentiva o desgaste frontal), que ocorre em baixas velocidades, devido à baixa 
temperatura de corte, favorecendo a “soldagem” do cavaco à ferramenta; abrasão (principalmente 
desgaste frontal, mas também desgaste de cratera), causada pela presença de partículas duras e 
temperatura, ocorrendo apenas em altas velocidades, pois as temperaturas mais altas dessas 
velocidades causam redução da dureza à quente; difusão (causa principalmente desgaste de cratera) 
entre ferramenta e cavaco, ocorrendo apenas em altas velocidades, devido às altas temperaturas 
necessárias para a difusão; oxidação (causa desgaste de entalhe), que ocorre apenas onde há 
contado da ferramenta com o ar, sendo incentivada pelas altas velocidades que trazem altas 
temperaturas; e attrition (causador de desgaste de cratera e desgaste frontal), eu acontece em 
velocidades moderadas e altas, devido à facilidade de formação de extratos metálicos ou extrusões 
nessas velocidades. 
 
17) O que é vida de uma ferramenta? Quais são os fatores que podem determinar o fim da vida de 
uma ferramenta? 
 
A vida de uma ferramenta é o tempo que esta passa efetivamente cortando, até que atinja um 
critério de fim de vida. O fim da vida de uma ferramenta pode ser determinado por desgastes e 
avarias tão grandes que se receia a quebra da ferramenta; pela não obtenção de tolerâncias 
apertadas e bons acabamentos; por temperaturas que ultrapassem a temperatura de perda de 
corte; ou por aumentos de força que excedem a potência da máquina utilizada. 
 
18) Analise a influência da velocidade de corte, do avanço, da profundidade de usinagem e do raio 
de ponta da ferramenta na rugosidade da peça usinada. 
 
A velocidade de corte praticamente não interfere na rugosidade de uma peça usinada; a 
profundidade de corte também não exerce grande influência, merecendo destaque apenas o fato de 
que profundidades maiores que o raio de ponta favorecem o acabamento superficial; o avanço 
possui alta influência na rugosidade da peça, uma vez que a rugosidade máxima teórica depende do 
quadrado do avanço, destacando-se que a rugosidade real aproxima-se da teórica para avanços mais 
altos; e o raio de ponta também tem grande influência na rugosidade, uma vez que raios de ponta 
maiores permitem rugosidades máximas teóricas menores. 
 
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19) É possível, baseando-se no número de peças usinadas por vida da ferramenta, determinar os 
coeficientes x e K da fórmula de Taylor (T.vc
x = K)? Em caso afirmativo desenvolva a idéia 
explorando os detalhes experimentais, conceituais e matemáticos envolvidos, para uma operação 
de torneamento cilíndrico, com todos os parâmetros constantes (exceto vc). 
 
20) No torneamento do aço 1045 com pastilha de metal duro classe P10, tem-se: 
 
para f = 0.2 mm/volta x = 3.84 vc60 = 175 m/min 
para f = 0.3 mm/volta x = 3.99 vc60 = 150 m/min 
 
Calcular: 
a) a velocidade de corte que resultaria em uma vida da ferramenta de 30 minutos com f = 0.2 
mm/volta 
 
Inicialmente, calculandoK = T.vcx, temos K = 24.627.331.558,2. Em seguida, devemos calcular: 𝑣𝑐 =√𝐾 𝑇⁄𝑥 , que resulta numa velocidade de corte de 209,619 m/min. 
 
b) Para uma vida de 60 minutos da ferramenta, qual valor de avanço resulta em maior volume de 
cavaco removido por minuto, para uma mesma profundidade de corte. Discuta o resultado. 
 
Utilizando a relação V = ap.f.vc, podemos ver que, enquanto o avanço de 0,2 remove um volume de 
cavaco equivalente a 35ap, o avanço de 0,3 remove 45ap. Essa diferença se dá porque, 
 
21) Na produção de uma determinada empresa realizou-se o seguinte registro de dados: 
 
- Peça produzida: aço 1045, torneamento longitudinal com dfinal = 50 mm e comprimento 
cortado lf = 40 mm 
- Ferramenta: metal duro ISO P10 com cobertura 
- f = 0.30 mm/volta - ap = 3 mm 
 
Após 40 arestas da ferramenta serem utilizadas , teve-se para vc1 = 350 m/min, ZTm1 = 500 peças. 
Depois de outras 40 arestas utilizadas, teve-se para vc2 = 420 m/min, ZTm2 = 290 peças, onde ZTm 
é o número de peças médio usinado por vida da ferramenta. 
Nestas condições, calcule o x e o K do sistema acima; 
 
 
22) Deseja-se fazer uma operação de torneamento de desbaste leve de um furo liso e passante de 
uma peça de aço carbono (dureza 180 HB) de diâmetro 40 mm e comprimento 160 mm (L/D = 4). 
As condições de usinagem a serem utilizadas são: f = 0,333 mm/volta; ap = 2 mm e vc = 300 m/min. 
Escolha, dentre as alternativas abaixo, a geometria e o material da ferramenta. Em todos os casos, 
justifique sua escolha. 
 
a) Geometria da ferramenta (escolha uma dentre as 3 alternativas): 
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Raio de ponta r = 0,4, 0,8 ou 1,2 mm 
r = 90, 60 ou 45 graus 
o = negativo, neutro ou positivo 
 
b) Material da Ferramenta (escolha uma dentre as 5 alternativas): 
Metal duro – K15, K25, K40, P15, P25 ou P40 
 
Ainda nesta operação, o que acontecerá com a pressão de corte, com a força, com a potência de 
corte, com a vida da ferramenta e com a rugosidade da peça se o avanço for alterado para 0,4 
mm/volta e, simultaneamente, a velocidade de corte passar para 250 m/min (0,4x250 = 
0,333x300). Explique sua resposta. 
 
a) O raio de ponta escolhido deve ser o de 0,8 mm, uma vez que o raio de ponta da ferramenta 
deve ser pelo menos duas vezes maior que o avanço. O ângulo de posição deve ser de 90 
graus, capaz de garantir as menores forças de profundidade possíveis, evitando vibrações. 
Para o ângulo de saída, poderia ser escolhida uma ferramenta negativa (tendência baixa à 
vibração) e, caso fosse notada vibração no sistema, substituí-la por uma ferramenta positiva. 
 
b) O material deve ser P25 ou P40, uma vez que a classe P é a classe que deve ser usada para 
aços comuns e, como a operação é de desbaste, subclasses entre 25-40 são recomendadas. 
 
Caso as alterações sejam feitas, a pressão de corte cairá, pois esta diminui com o aumento do 
avanço, apenas não na mesma proporção. A força de corte irá aumentar, justamente devido à 
desproporcionalidade entre o aumento do avanço e a queda da pressão específica de corte. A 
potência de corte irá diminuir, uma vez que o produto avanço x profundida x velocidade de corte se 
manterá constante, enquanto a pressão específica de corte diminui. A vida da ferramenta irá 
aumentar, uma vez que a vida sofre grande influência da velocidade de corte e é inversamente 
proporcional a esta. Por fim, a rugosidade da peça irá aumentar, uma vez que ocorreu um aumento 
do avanço, fator que influencia a rugosidade com peso quadrático. 
 
 
 
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EM 535 – USINAGEM DOS MATERIAIS – 2º. SEM. 2017 – 3ª. LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
1) Definir e descrever suscintamente como é obtido o intervalo de máxima eficiência. Por que 
não se deve afastar a velocidade de corte utilizada nem para a direita e nem para a esquerda 
deste intervalo? 
 
Inicialmente, para obtenção do intervalo de máxima eficiência é necessário calcular a velocidade 
de corte de máxima produção e a velocidade de corte de mínimo custo. O IME é definido como 
o intervalo de velocidades de corte limitado inferiormente pela velocidade de mínimo custo e 
superiormente pela velocidade de máxima produção. Todas as velocidades de corte devem estar 
dentro desse intervalo. Velocidades à direita do intervalo não devem ser utilizadas, pois há uma 
velocidade de corte dentro do intervalo que acaba gerando o mesmo tempo de produção 
(mesma quantidade produzida), mas a um custo menor. Velocidades à esquerda não devem 
utilizadas pois há uma velocidade dentro do IME que gera os mesmos custos produtivos, mas 
com um tempo de produção menor (maior quantidade produzida). 
 
2) Discuta em que situações se deve aproximar a velocidade de corte utilizada da velocidade 
de mínimo custo e quando se deve aproximá-la da velocidade de máxima produção. 
 
Num período de alta produção, devemos aproximar as velocidades de corte da máxima 
produção, enquanto em períodos de baixa produção, devemos aproximar as velocidades da 
velocidade de corte de mínimo custo. Numa célula ou linha de produção, a máquina gargalo 
deve trabalhar próxima à condição de máxima produção, enquanto as outras devem trabalhar 
no mínimo custo (não é importante diminuir o tempo em máquinas não-gargalo, uma vez que o 
tempo da célula/linha depende apenas do gargalo). Nesse caso, o aumento do consumo de 
ferramentas na máquina gargalo pode ser mais econômico que a compra de uma nova máquina 
idêntica. Considerando o conceito de takt-time, a máquina ou célula que tenha dificuldade de 
trabalhar no takt da fábrica deve ter suas condições aproximadas da máxima produção, 
enquanto as células/máquinas que conseguem operar sob o takt devem operar no mínimo 
custo. Somente quando a ferramenta é muito cara deve ser observada com cautela a 
necessidade de se trabalhar na máxima produção, uma vez que trabalhar nessas condições pode 
elevar exageradamente o custo. 
 
3) Discuta o que acontece com a velocidade de corte de máxima produção quando o tempo 
de troca da ferramenta é zero, como no caso de centros de usinagem CNC. Neste caso, quais 
seriam os limites superiores da velocidade de corte? 
 
Nos casos em que o tempo de troca da ferramenta é zero, segundo a metodologia de cálculo, a 
velocidade de máxima produção acaba tendendo a infinito e a velocidade de mínimo custo 
aumenta. A condição real de máxima produção é limitada pela máxima velocidade que o sistema 
pode suportar, levando em conta a potência e a rotação da máquina, rigidez e qualidade da 
peça. Nesse caso, como a velocidade de máxima produção tende a se distanciar bastante da 
velocidade de mínimo custo, é essencial fazer uma análise de custos, pois trabalhar na máxima 
produção pode ter um custo bastante elevado. 
 
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4) Discuta o que acontece com toda a metodologia de cálculo das condições econômicas de 
usinagem quando o tamanho do lote de peças a ser usinado é menor do que a vida da 
ferramenta. 
 
Quando o tamanho do lote torna-se menor que a vida da ferramenta, a utilização da equação 
de Taylor fica prejudicada, e toda a metodologia passa a exigir uma abordagem especial. Um 
recurso bastante usado quando se tem pequenos lotes de uma mesma família de peças, 
agrupadas segundo a Tecnologia de Grupo, é considerá-los como um único lote com número de 
peças suficientemente grande para utilização da metodologia. 
 
5) Uma determinada célula de usinagem tem 4 máquinas. A 1a. máquina é um torno com 
tempo de fabricação por peça de 1,0 min, a 2a. é outro torno com tempo de fabricação por 
peça de 1,15min peça, a 3a. é um cortador de dentes de engrenagens com tempo de 
fabricação de 1,3 min por peça e a 4a. máquina é uma furadeira com tempo de fabricação de 
0,95 min por peça. Todas estas máquinas trabalham com velocidade de corte dentro do 
intervalo de máxima eficiência. Além disso, suas velocidades são tais que uma variação de 
30% neste parâmetro (para mais ou para menos) não vai fazer com que ele saia deste 
intervalo. O takt time para a produção de determinada peça usinada nesta célula é de 1,2 min. 
Sugira variações percentuais nas velocidades de corte utilizadas em cada máquina, a fim de 
aproveitá-las da maneira mais eficiente possível. Explique sua resposta. 
 
Numa primeira análise, podemos perceber que, das 4 máquinas da célula, apenas uma, o 
cortador de dentes de engrenagem, não consegue trabalhar dentro do takt. Essa máquina, deve, 
então, trabalhar próxima à condição de máxima produção, tendo sua velocidade aumentada em 
cerca de 8% e aproximando-se do takt-time. Todas as outras máquinas podem ter suas 
velocidades diminuídas e trabalharem mais próximas do mínimo custo. O primeiro torno pode 
ter sua velocidade reduzida em 20%. O segundo torno pode ter sua velocidade reduzida em 
cerca de 5% e a furadeira pode ter sua velocidade reduzida em cerca de 26%. 
 
6) O que significa alterar a velocidade de corte no processo de fresamento frontal? Discuta 
todas as consequências ao se aumentar e ao se diminuir a velocidade de corte. 
 
No fresamento, não se escolhe o avanço mas sim a velocidade de avanço, dada por 𝑣𝑓 = 𝑓𝑧.𝑛.𝑧 (onde 𝑓𝑧 é o avanço por dente, 𝑛 é a rotação da fresa e 𝑧 é o número de dentes). 
Assim, quando se altera a velocidade de corte, o termo 𝑛 é alterado. 
Para a condição onde 𝑣𝑓 não é alterado: 
1. Aumentando 𝑣c: diminui avanço por dente, diminui espessura do cavaco e aumenta 
Ks, aumentando potência consumida e diminuindo vida da ferramenta. 
2. Diminuindo 𝑣c: aumenta avanço por dente, aumenta espessura do cavaco e diminui 
Ks, diminuindo potência consumida e aumentando vida da ferramenta. 
 
7) Quais são as características do processo de fresamento que facilitam o desgaste/avaria da 
ferramenta? Explique cada uma delas. 
 
As duas principais características do fresamento que impactam na vida da ferramenta são a 
variação de temperaturas e a variação dos esforços mecânicos. A ferramenta não passa todo o 
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tempo de corte dentro da peça. Assim, enquanto corta a peça, ela se aquece e, quando sai da 
peça, gira em alta velocidade no ar, resfriando-se. Essas variações de temperatura são ainda 
mais drásticas na presença de um fluido de corte. A variação cíclica de temperaturas acaba 
criando tensões que podem resultar em trincas térmicas, prejudiciais à ferramenta. Os esforços 
são também cíclicos, uma vez que a aresta de corte sofre impacto na entrada e forças que variam 
conforme a direção e a espessura do cavaco. Assim, as trincas mecânicas também são 
favorecidas, gerando uma formação denominada sulco em pente na cunha de corte. 
 
8) Por que sempre que possível, deve-se usar fresas cilíndricas de dentes inclinados e por que 
o ângulo de inclinação não deve exceder 45 graus? 
 
Para fresas cilíndricas de dentes inclinados, a força máxima de corte e sua oscilação se 
mostram menores no emprego de fresas cilíndricas de dentes helicoidais, em comparação às de 
dentes retos. Porém, a força de corte média resultante tem seu valor aumentado (com oscilação 
menor, força média se aproxima da força máxima), o que influencia na potência de corte (é 
maior). 
O ângulo de inclinação não deve exceder 45º devido a componente axial da força de usinagem 
(aumenta com o aumento do ângulo). 
 
9) O que é fresamento concordante e discordante e quais as imperfeições de cada um deles? 
 
O fresamento discordante é aquele em que a espessura de corte (ângulo de contato) cresce de 
zero a um valor máximo, enquanto no concordante a espessura de corte se inicia num valor 
máximo e diminui até zero. No fresamento discordante, o aumento progressivo da espessura de 
corte faz com que ocorra um excessivo atrito e altas temperaturas na entrada do dente, o que 
incentiva o desgaste da ferramenta. Esse tipo de fresamento também acaba por gerar uma 
variação das forças de usinagem perpendiculares à superfície fresada, induzindo vibrações que 
prejudicam o acabamento superficial e a obtenção de tolerâncias apertadas na peça. Já no 
fresamento concordante, a componente perpendicular da força de usinagem tem sempre o 
mesmo sentido, mas o contato da ferramenta com a peça se inicia numa espessura máxima e se 
reduz até zero. Esse contato inicial, de elevado impacto, se dá em condições bastante 
desfavoráveis, reduzindo a vida da ferramenta. Além disso, a componente paralela das forças 
de usinagem possui o mesmo sentido do avanço da mesa, o que pode causar vibração excessiva 
em máquinas com sistema fuso-porca comum. Esse inconveniente desaparece caso a máquina 
apresente fuso de esferas recirculantes, que garante que os dentes do sistema fuso-porca 
estejam sempre com um contato ideal. 
 
10) Compare as vantagens e desvantagens do fresamento frontal simétrico com relação ao 
assimétrico. 
 
Simétrico: deslocamento do eixo da fresa se faz sobre o eixo de simetria da peça (resulta em 
menor contato de cada aresta com a peça, resultando em menor desgaste e maior vida da 
ferramenta). 
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Assimétrico: o corte não se dá sobre o eixo de simetria da peça (é vantajoso quando o diâmetro 
é muito maior que a largura da peça, assim tendo mais dentes simultâneos no corte e reduzindo 
esforços). 
O sentido das forças radiais no corte simétrico tem maior variação do que no corte assimétrico, 
o que acarreta maiores vibrações e quebra da aresta. Ou seja, neste quesito, o corte assimétrico 
é melhor que o corte simétrico. 
 
11) Como se classificam as fresas frontais com pastilhas de metal duro quanto à geometria? 
Qual são as aplicações de cada tipo? 
 
As fresas frontais com pastilhas de metal duro se classificam em três tipos: 
Duplo-negativa: ângulos de saída e inclinação são negativos, com pastilhas podendo ser usadas 
dos dois lados. Maiores esforços de corte. É usada em condições de cavacos mais curtos, onde 
se receia a quebra da aresta e fresamento com cavaco de ruptura (ferro fundido). No corte de 
materiais dúcteis o cavaco tem a forma de espiral e se enrolam nos bolsões de armazenamento, 
prejudicando sua saída. 
Duplo-positiva: ângulos de saída e inclinação são positivos, com pastilhas sendo utilizadas 
apenas de um lado. Usada na usinagem de materiais dúcteis (cavacos longos) e/ou sujeitos ao 
encruamento (não-ferrosos, aços inoxidáveis e de baixo carbono), em fresadoras de baixa 
potência e quando se tem pouca rigidez na máquina ou peça (menores esforços de corte). 
Eliminação de cavaco é mais fácil, pois tem a forma helicoidal e se levantam sozinhos dos bolsões 
de armazenamento. 
Positivo-negativa: ângulo de saída negativo e ângulo de inclinação positivo. Vantagens 
acentuadas em desbaste pesado. 
 
12) Por que uma fresa frontal de passo largo requer potência menor que uma fresa de passo 
fino? 
 
A fresa de passo largo possui menor número de dentes e consequentemente maior avanço por 
dente. Assim, a espessura do cavaco formado é maior (melhor distribuição de forças), o que 
reduz a pressão específica de corte Ks. Reduzindo Ks, a potência de corte necessária é menor, 
sendo na fresa de passo fino a situação contrária. 
 
13) Quais são as providências a serem tomadas para se conseguir rugosidade baixa em uma 
superfície fresadapor fresamento tangencial? Idem com relação ao fresamento frontal. 
 
Para fresamento tangencial: Utilizar fresamento concordante (reduz vibrações) e diminuição do 
ae (tem efeito na deflexão da peça). 
Para fresamento frontal: Utiliza pastilha com fase plana como aresta secundária e utilizar fresas 
que possuem regulagem de altura da pastilha (colocar as pastilhas no mesmo plano axial). 
 
14) Por que em um fresamento frontal onde se está usinando um rebaixo, o diâmetro da fresa 
não deve ser maior que 2 vezes a largura fresada (ae)? O que pode ser feito para aumentar a 
vida da ferramenta se esta ocorrência for inevitável? 
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O diâmetro da fresa não deve ser maior que duas vezes a largura fresada porque desta forma o 
contato entre a aresta cortante e o material a ser usinado será desfavorável. Para a escolha do 
diâmetro da fresa, utiliza-se a relação 𝐷 = 1,3.𝑎𝑒 (se D se aproxima de 𝑎𝑒, o choque da fresa com 
a peça se dá com h = 0, formando cavacos muito finos no início da operação, apresentando 
grande pressão específica de corte). 
 
15) Numa operação de fresamento frontal em que se tem que remover um sobremetal de 8 
mm de altura por 50 mm de largura, a máquina disponível não tem potência para remover 
todo o material em somente uma passada. Neste caso, qual situação é mais adequada em 
termos de vida de ferramenta: a) 2 passadas com ap = 4 mm e ae = 50 mm; b) 2 passadas com 
ap = 8 mm e ae = 25 mm. Justitique sua resposta. 
 
Para a profundidade de usinagem (𝒂𝒆), sua influência na vida da ferramenta é maior que a do 
avanço por dente (𝑓𝑧) e da profundidade de usinagem (𝑎𝑝), e só perde para a influência da 
velocidade de corte. Assim, a opção com menor profundidade de usinagem é mais adequada 
em termos de vida de ferramenta. 
 
16) Escolha a fresa e as condições de usinagem (fz, vf, vc) para o desbaste dos rebaixos da 
figura abaixo. Defina também se fresamento vai ser feito no sentido discordante ou no 
sentido concordante. Explique sua resposta. O rebaixo tem profundidade de 3 mm. 
 
 
 
17) Escolha a fresa e as condições de usinagem (fz, vc, vf) para o acabamento da superfície com 
80 mm de largura da figura abaixo. A rugosidade desejada na superfície é Ra = 0,8 m. O corte 
vai ser realizado de maneira simétrica ou assimétrica? Por que? 
 
 
 
18) Numa operação de fresamento frontal de aço em desbaste com ferramenta de metal duro 
está se utilizando avanço por dente fz = 0,18 mm e velocidade de corte vc = 320 m/min, que é 
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a vc recomendada pelo fabricante para se fresar este aço com esta ferramenta e este avanço. 
O fabricante também recomenda que esta ferramenta seja usada na faixa de avanços fz de 
0,14 a 0,22 mm. Sugira: a) novos valores de avanço por dente e velocidade de corte que 
propiciem aumento da vida da ferramenta sem variação do tempo de corte da peça; b) a partir 
dos valores escolhidos na alternativa a), pense agora que este fresamento ocorre em uma 
máquina gargalo e sugira, então, alterações na velocidade de corte e no avanço para que se 
diminua o tempo de produção de uma peça. 
 
 
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EM 535 – USINAGEM DOS MATERIAIS – 2O. SEM. 2017 – 4A. LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
1) Quais são as características de um rebolo que devem ser escolhidas na sua especificação? Cite e 
explique ao menos 3 fatores que devem ser levados na seleção destas características. 
 
As cinco características que devem ser escolhidas para especificar um rebolo são o material dos 
grãos abrasivos, o tamanho do grão, a dureza do rebolo, a estrutura do rebolo e o tipo de liga 
aglomerante. Um dos fatores de influência é o material da peça, que influencia na escolha do tipo de 
abrasivo, tamanho de grão e dureza do rebolo. Aços em geral devem ser retificados usando-se óxido 
de alumínio como abrasivo, ou até mesmo CBN ou diamante. Ferros fundidos, materiais não-
ferrosos e materiais não-metálicos devem ser retificados com carboneto de silício. O tamanho do 
grão é influenciado pela dureza e ductilidade do material. Materiais duros e frágeis (cavaco curto) 
devem utilizar-se de rebolos de grãos finos, enquanto materiais moles e dúcteis (cavaco longo) 
devem usar grãos grossos. Por fim, devem ser usados rebolos moles na usinagem de materiais 
duros, para evitar a geração de calor e danos à peça. Materiais moles podem ser retificados com 
rebolos duros. O volume de material removido (acabamento superficial) também tem grande 
influência na escolha do rebolo, uma vez que influencia a escolha do tipo de grão (maior grão, maior 
remoção de material) e da liga (vitrificadas para acabamento médio e resinoides para alta qualidade 
superficial). A existência ou não de fluido de corte também pode influenciar na seleção da dureza do 
rebolo, uma vez que durezas elevadas sem fluido podem causar “queima” da peça. 
 
2) Explique as influências: a) do material da peça na escolha do tipo de grão, tamanho do grão e 
dureza do rebolo ; b) do tipo de operação (se desbaste ou acabamento) no tipo de grão, tamanho 
do grão, porosidade e liga do rebolo. 
 
a) O tipo de grão é influenciado pelo material da peça, uma vez que óxido de alumínio deve ser 
usado para retificação de aços em geral, enquanto o carboneto de silício deve ser usado para 
retificação de ferro fundido cinzento, materiais não-ferrosos e não-metálicos, uma vez que este 
material reage com o carbono dos aços. Também podem ser usados CBN na usinagem de aços e 
diamante na usinagem de não-ferrosos. Materiais duros e frágeis (cavacos curtos) devem ser 
usinados com grãos finos, enquanto materiais moles e dúcteis (cavacos longos) podem ser 
retificados com grãos grossos. Materiais duros após o tratamento térmico devem ser usinados com 
rebolos moles, gerando menos calor e risco de danos à peça. Já materiais moles devem ser 
retificados com rebolos duros. 
 
b) O tipo de grão pode ser influenciado pelo tipo de operação, uma vez que há variação de dureza 
nos grãos de cada material abrasivo. Materiais com grãos mais duros tendem a ser utilizados para 
operações de acabamento e grãos menos duros para desbaste. A operação tem grande influência no 
tamanho do grão, uma vez que, quanto maior o grão, maior a remoção de material e pior o 
acabamento superficial. Assim, operações de acabamento utilizam grãos finos, enquanto operações 
de desbaste devem ser feitas com grãos grossos. Estruturas mais abertas tendem a ser usadas em 
desgaste, enquanto estruturas mais fechadas são utilizadas para acabamento, uma vez que 
estruturas abertas tendem a gerar acabamentos superficiais mais grosseiros. Uma vez que bons 
acabamentos superficiais dependem de altas velocidades periféricas do rebolo, ligas vitrificadas são 
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usadas para acabamentos médios (devido à sua baixa velocidade periférica), enquanto ligas 
resinoides são usadas para acabamentos de alta qualidade ou operações de desbaste. 
 
3) Compare a retificação cilíndrica externa entre pontas com a retificação cilíndrica externa sem 
centros, em termos de características e aplicações. 
 
A principal diferença entre a retificação entre pontas e a retificação sem centros é o apoio da peça 
entre contrapontos, característico da primeira operação e inexistente na segunda. A retificação 
entre pontas pode ser utilizada para diversostipos de retificação cilíndrica externa, e divide-se em 
longitudinal e de mergulho. A peça possui movimento de rotação e podem ser obtidas altas 
qualidades dimensionais e superficiais. Já o processo sem centros é recomendado para peças 
cilíndricas finas e compridas, que tendem a fletir na retificação entre centros, ou peças cilíndricas 
curtas, que tornam difícil a retificação entre centros devido à proximidade dos contrapontos. Nesse 
processo, a peça é apoiada numa régua, e um rebolo de corte roda e faz pressão sobre a peça, 
enquanto um rebolo de arraste faz a peça girar. Uma pequena inclinação dos rebolos faz com que a 
peça seja arrastada para frente, permitindo uma retificação fácil e rápida. Porém, a precisão do 
processo é menor que a da retificação entre centros, e não pode ser feita retificação sem centros em 
peças que apresentam muitos escalonamentos. 
 
4) Quais são as características específicas do processo de retificação causadas pelo seu processo de 
formação do cavaco? 
 
O processo de formação do cavaco na retificação torna as forças normais bastante superiores às 
tangenciais, uma vez que o atrito prevalece sobre a força de corte. São desenvolvidas altas 
temperaturas de corte, devido ao atrito, mas em tempos muito curtos, evitando a fusão do material 
da peça. A energia requerida para o processo é muito maior que nos outros processos de usinagem 
para o mesmo volume de cavaco removido na unidade de tempo, também devido ao atrito. Além 
disso, a operação de retificação faz com que cerca de 85% do calor gerado vá para a peça, 5% para o 
cavaco e 10% para a ferramenta. Devido ao tamanho do cavaco, principal dissipador de calor dos 
outros processos, a dissipação por esse meio é prejudicada. O rebolo, por sua vez, é feito de 
materiais refratários, tendo baixa condutividade térmica e grande área de dissipação, não sendo 
prejudicado pelo calor. Já a peça, que recebe a maior parte do calor, pode acabar sofrendo 
mudanças estruturais na sua superfície, prejudiciais após o tratamento térmico, ou gerar erros de 
forma e dimensão, graves, uma vez que a retificação é o processo que determina a qualidade da 
peça. Assim, é necessária a utilização abundante de fluido de corte e atenção às condições de 
usinagem, para minimização desses problemas. 
 
5) O que é a fase de centelhamento em uma operação de retificação cilíndrica de mergulho? Qual 
é a sua causa e por que ela precisa existir? 
 
A fase de centelhamento ou faiscamento do rebolo é aquela na qual o rebolo fica rodando sem 
avanço, mas ainda em contato com a peça. Essa operação é necessária devido ao fato de que, 
quando o rebolo toca a peça e inicia seu movimento de avanço radial, acontece deformação elástica 
da peça e do eixo do rebolo, o que faz com que o avanço estipulado não seja o avanço real, 
causando um atraso na posição real do rebolo em relação à posição teórica. Assim, ao realizar o 
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faiscacmento, temos a recuperação da deformação elástica, o que faz com que exista corte com 
profundidade de penetração cada vez menos, garantindo que o rebolo e a peça voltem às posições 
originais indeformadas. Assim, essa fase aumenta o tempo da retificação, mas é fundamental para a 
qualidade da peça usinada. 
 
6) O que é usinabilidade? Em que termos a usinabilidade pode ser definida? 
 
A usinabilidade é uma grandeza tecnológica que expressa, por meio de um valor comparativo, um 
conjunto de propriedades de usinagem de um material em relação a um padrão, ou seja, o grau de 
dificuldade de se usinar um determinado material. A usinabilidade pode ser definida pela vida da 
ferramenta, acabamento superficial da peça, esforços de corte, temperatura de corte, produtividade 
e características do cavaco. 
7) Como se relacionam as grandezas dureza e resistência mecânica, dutilidade, condutividade 
térmica e taxa de encruamento com a usinabilidade de um material? 
 
- Dureza e resistência mecânica: valores baixos de dureza e resistência normalmente favorecem a 
usinabilidade. Porém, materiais muito dúcteis facilitam a formação de APC, um grande 
inconveniente. 
- Ductilidade: valores baixos de ductilidade favorecem a usinabilidade do material, uma vez que 
favorecem a formação de cavacos curtos. Porém, reduzir a ductilidade de um material normalmente 
envolve o aumento da sua dureza, que pode prejudicar a usinabilidade. 
- Condutividade térmica: altas condutividades térmicas favorecem a usinabilidade do material, uma 
vez que peças com essa propriedade auxiliam na retirada do calor da região de corte, diminuindo os 
desgastes da ferramenta. Porém, quando a condutividade é muito alta, há uma necessidade de 
refrigeração eficiente, evitando dilatação térmica e danos à estrutura superficial da peça. 
- Taxa de encruamento: altas taxas de encruamento exigem muita energia para a formação do 
cavaco e facilitam a formação de APC, sendo este um fator ligado a baixas usinabilidades. Um 
encruamento anterior à usinagem, nesses materiais, reduz a possibilidade de surgimento de APC. 
 
8) Quais são as propriedades do alumínio que favorecem sua usinabilidade e quais as que 
prejudicam? Explique sua resposta. 
 
 O alumínio apresenta baixo módulo de elasticidade prejudica a usinabilidade, uma vez que dificulta 
a obtenção de boas superfícies usinadas e pode gerar deformações indesejadas. Já a reduzida 
resistência mecânica em altas temperaturas favorece a usinagem, uma vez que as forças de corte 
nesse caso tornam-se extremamente reduzidas. A alta condutividade térmica favorece a 
usinabilidade, reduzindo o calor incidente sobre a ferramenta. A baixa dureza também é favorável, 
mas a alta ductilidade favorece a formação de APC e gera dificuldades na obtenção de rugosidades 
baixas. O alto coeficiente de dilatação também é prejudicial, pois dificulta a obtenção de tolerâncias 
apertadas. 
 
 
 
 
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9) Como deve ser a geometria da ferramenta e qual deve ser o material da ferramenta para a 
usinagem do alumínio e suas ligas? Explique sua resposta. 
 
A ferramenta para usinagem de alumínio tipicamente tem ângulos bastante positivos e aresta afiada 
(sem raio), buscando evitar a formação de APC e garantir o cisalhamento do cavaco. O material 
utilizado é normalmente metal duro classe K sem cobertura, uma vez que as temperaturas baixas 
reduzem a formação do desgaste de cratera e o metal duro P apresenta carboneto de titânio, 
inadequado para usinagem do alumínio, devido à forte afinidade alumínio-titânio. As coberturas 
também apresentam titânio, e, além do mais, não se necessita da resistência ao desgaste conferida 
pelas coberturas. A aresta afiada também seria mais difícil de ser obtida se houvesse espessas 
camadas de cobertura. Já as ligas de alumínio-silício utilizam ferramentas de diamante policristalino, 
uma vez que o metal duro sofre bastante desgaste na usinagem (abrasão do silício). 
 
10) Como a dureza de um aço se relaciona com sua usinabilidade? 
 
A dureza é fator predominante na usinagem dos aços, sendo seu valor médio de 200 HB. Aços baixo 
carbono com baixa dureza e alta ductilidade tem tendência a formação de APC, redução da vida da 
ferramenta e deterioração do acabamento superficial, resultando em baixas usinabilidades. Durezas 
acima do valor médio tendem a aumentar o desgaste via abrasão e difusão, também prejudicando a 
usinabilidade do material. Uma boa medida para promover aumento de dureza e diminuição de 
ductilidade nos aços baixo carbono é a promoção do encruamento via trabalho a frio. 
 
11) Quais são os elementos de liga do aço que favorecem sua usinabilidade e quaisos que 
prejudicam? 
 
O chumbo, enxofre, fósforo, selênio, telúrio, bismuto e estanho são elementos de efeito positivo na 
usinabilidade do aço, enquanto vanádio, molibdênio, tungstênio, manganês, cobalto, níquel e cromo 
tem efeito negativo. O enxofre auxilia na formação de sulfeto de manganês, que diminui a 
ductilidade e resistência ao cisalhamento de microssoldas de adesão; tem efeito lubrificante; e 
diminui a resistência ao cisalhamento do cavaco. O selênio e o telúrio formam selenetos e teluretos, 
que atuam de forma similar aos sulfetos. O chumbo e o bismuto lubrificam a ferramenta ao 
formarem partículas metálicas de baixo ponto de fusão. Os outros elementos positivos dissolvem-se 
na matriz e forçam a fragilidade dos cavacos. Já os elementos negativos comumente atual formando 
carbonetos, que são partículas bastante duras e abrasivas, prejudicando a usinabilidade. 
 
12) Que ação tem o sulfeto de manganês usado como inclusão nos aços para melhorar a 
usinabilidade da liga? 
 
O sulfeto de manganês diminui a ductilidade e a resistência ao cisalhamento das microssoldas 
produzidas no desgaste por adesão (attrition). A plasticidade a quente das partículas de MnS auxilia 
na formação de um depósito sobre a ferramenta que lubrifica o contato feramenta-peça e 
ferramenta-cavaco. Por fim, o sulfeto diminui a resistência ao cisalhamento dos cavacos, facilitando 
a fratura e evacuação do cavaco. O enxofre para formação de sulfeto de manganês é usado 
principalmente devido ao seu baixo custo. A atuação do MnS é mais efetiva em baixas velocidades. 
 
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13) Quais são as propriedades do aço inoxidável austenítico que prejudicam sua usinabilidade? E 
do aço martensítico? O que se faz para melhorar a usinabilidade do aço inoxidável? 
 
O aço inoxidável austenítico possui altas deformabilidade, tenacidade, resistência em altas 
temperaturas, soldabilidade, resistência à corrosão, entre outras. Assim, forma cavacos longos, com 
tendência a empastamento. A alta taxa de encruamento em conjunto com a grande zona plástica, 
facilitam a formação de APC. Também merece destaque a baixa condutividade térmica (difícil 
extração de calor – desgaste da ferramenta), o alto coeficiente de atrito (+ esforços e calor) e o alto 
coeficiente de dilatação térmica (tolerâncias apertadas). Já o aço inoxidável martensítico tem altos 
teores de carbono, gerando uma alta dureza que exige grandes esforços de corte, graças à presença 
das partículas duras e abrasivas de carboneto de cromo. Para melhorar a usinabilidade desses aços, 
normalmente se utilizam elementos de liga que formam inclusões frágeis, reduzindo a ductilidade e 
facilitando a quebra do cavaco. Uma outra possibilidade é utilizar o aço inoxidável austenítico após 
um leve encruamento por trefilação ou outros processos de deformação a frio. 
 
14) Quais são os tipos de ferro fundido? Qual o tipo de ferro fundido que apresenta a maior 
dificuldade para ser usinado? Por que? 
 
Os principais tipos de ferro fundido são o cinzento (alto silício – muito carbono livre na forma de 
grafite), o branco (baixo silício – alta formação de cementita), o nodular (grafite na forma de nódulos 
e o maleável (ferro fundido branco tratado termicamente de forma a globalizar a cementita). O mais 
difícil de ser usinado é o ferro fundido branco, uma vez que a cementita é um carboneto muito duro 
e frágil, dificultando a usinagem devido à alta resistência mecânica e ao alto desgaste abrasivo da 
ferramenta. 
 
15) Cite e explique os fenômenos que acontecem na vizinhança do centro do furo que prejudicam 
o processo de furação em cheio. 
 
Na região próxima ao centro da broca ocorrem fenômenos como os baixos valores do ângulo efetivo 
de folga e a presença da aresta transversal de corte, que fazem com que a deformação plástica do 
fundo do furo aumente muito; a velocidade de corte é muito menor no centro na broca, o que 
facilita a formação de APC nessa vizinhança; e o ângulo de saída próximo ao centro é muito 
negativo. Essas condições são bastante desfavoráveis, gerando altas forças de avanço que podem 
causar deformação da broca e do eixo-árvore, desvios de forma e posição do furo. 
 
16) A que esforços é solicitada a broca helicoidal na furação? Quais são as resistências que a broca 
encontra para realizar o corte? Quais são os fatores que limitam o avanço máximo numa operação 
de furação com brocas helicoidais? Faça um gráfico fmax X D mostrando estas limitações. 
 
Uma broca helicoidal em furação é sujeita a esforços de torção (rotação da broca), compressão 
(avanço da broca), flexão (afiação desigual) e flambagem (brocas de pequeno diâmetro). As 
principais resistências encontradas pela broca se relacionam ao corte do material nas duas arestas 
principais de corte; ao atrito das guias com a parede do furo e da superfície de saída com o cavaco; e 
ao corte e esmagamento do material no fundo do furo. Os principais limitantes numa operação de 
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furação são, principalmente, a resistência mecânica da broca; a força de penetração (avanço) 
máxima permissível da furadeira; e a potência da máquina. 
 
17) O que é aresta transversal de corte de uma broca helicoidal? Quais são seus efeitos na 
furação? 
 
A aresta transversal de corte é a aresta presente para ligar as duas arestas principais de corte, uma 
vez que estas não se encontram num mesmo ponto. Durante a furação, a presença da aresta de 
corte causa esmagamento (encruamento) do material no fundo do furo, exigindo altas forças de 
avanço para realização deste. Assim, para redução dos problemas de corte no centro do furo, uma 
das medidas adotadas é o chanframento da aresta de corte, que diminui o seu tamanho e aumenta 
o ângulo de saída na região. 
 
18) Explique porque em uma broca helicoidal o ângulo de folga deve aumentar seu valor a medida 
que caminha-se da periferia para o centro da broca. 
 
Devido ao formato das brocas helicoidais, o ângulo efetivo de folga deve ser calculado considerando 
o ângulo de folga menos o ângulo da direção efetiva de folga. Devido ao formato helicoidal, o ângulo 
da direção efetiva de folga tende a aumentar da periferia para o centro do furo. Assim, uma vez que 
ângulos de folga efetivos positivos são favoráveis ao processo, é necessário o aumento do ângulo de 
folga à medida que se caminha da periferia para o centro, pois, sem esse aumento e com o 
crescimento do ângulo da direção efetiva de corte, o ângulo efetivo de folga tenderia a ficar cada vez 
menor e se tornar negativo. Dessa forma, o aumento do ângulo de folga na direção do centro da 
broca atua como uma compensação desse efeito. Esses ângulos de folgas são conseguidos com a 
afiação cônica da broca. 
 
19) Quais são os tipos de brocas especiais? Cite a faixa de aplicação e de tolerância possível de ser 
atingida com cada uma dessas brocas. 
 
Os principais tipos de brocas especiais são as brocas canhão com remoção externa de cavaco, 
destinadas a diâmetros de 3 a 20 mm e relações L/D até 125 (furos muito compridos), com 
qualidade IT9; as brocas canhão com remoção interna de cavaco, ou BTA, para furos com 18 a 64 
mm de diâmetro e comprimento de até um metro, na qualidade IT10; as brocas ejector, com 
aplicações e qualidades idênticas à BTA, mas com um sistema diferenciado de remoção do cavaco; e 
as brocas ocas de trepanação, utilizadas para furos acima de 120 mm de diâmetro sem pré-furo, 
podendo ser usada apenas em furos passantes. 
 
20) Quais são os processos de acabamento de furos usinados por brocas helicoidais? Quando cada 
um deles deve ser utilizado? 
 
Os principaisprocessos de acabamento de furo são o alargamento, o brochamento, o 
mandrilamento, o torneamento interno e a retificação interna. O alargamento é utilizado para furos 
de pequenos diâmetros (menores que 20 mm) e tolerâncias até IT7. O brochamento é utilizado para 
furos passantes de alta produção, lisos ou estriados, com tolerância IT7 e diâmetros acima de 20 mm 
(médios e grandes). O torneamento interno é utilizado para acabar furos médios e grandes (acima 
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de 15 mm) em peças de revolução, com qualidades próximas a IT7-6. Para acabamentos similares ao 
do torneamento interno, mas em peças não de revolução ou muito grandes, utiliza-se o 
mandrilamento. Por fim, a retificação interna é utilizada para furos médios e grandes com 
tolerâncias muito apertadas (IT5-6), em geral após o tratamento térmico e uma das outras 
operações utilizadas como pré acabamento. 
 
21) Quais são as ferramentas utilizadas no processo de furação? Em que situações cada uma delas 
é utilizada? 
 
A ferramenta mais comum para furação é a broca helicoidal de aço rápido, uma vez que, para 
pequenos furos, dificilmente são atingidas velocidades compatíveis com o metal duro. Alguns 
desenvolvimentos são a broca de aço rápido com revestimento duro, que possibilita aumento das 
velocidades de corte e maior vida da ferramenta; brocas inteiriças de metal duro, usadas para furos 
pequenos (menores que 20 mm) quando a máquina possui rotação, rigidez e potência suficientes; 
broca com pastilhas intercambiáveis de metal duro, utilizadas em diâmetros médios quando a 
máquina propicia sua utilização; e brocas especiais, usadas para furos com diâmetros muito grandes 
ou relações L/D grandes. 
 
 
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