Serraria e Beneficiamento

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Resumo dos conteúdos – Capítulos 1 e 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Discente: 
Jéssica Thais Müzel Lima – RA: 171280091 
 
 
Matéria: 
Serraria e Beneficiamento 
 
 
 
 
 
 
 
ITAPEVA-SP 
2021 
1.CONSIDERAÇÕES SOBRE DESGASTE E VIDA DAS FERRAMENTAS DE 
CORTE 
1.1. AVARIAS E DESGASTE DA FERRAMENTA 
Os principais objetivos almejados na fabricação de produtos usinados são 
a qualidade dos mesmos, acabamento superficial e precisão dimensional que 
atendam tolerâncias pré-estabelecidas e expectativas dos clientes, e a alta 
produtividade com baixo custo. Porém, tais exigências são dependentes da 
fenomenologia presente no processo de usinagem. A formação de cavacos se 
dá por intensivo cisalhamento e deslizamento sobre a ferramenta, produzindo 
altas tensões e temperaturas elevadas. Quando a velocidade de corte é 
aumentada, há um consequente crescimento na temperatura e mudanças no 
fenômeno tribológico do escorregamento para a aderência na interface 
cavacoferramenta. Temperaturas relativamente altas geradas na interface 
aumentam a atividade atômica e isto favorece o fenômeno da aderência entre 
os materiais do cavaco e da ferramenta. Pode constituir uma fase sólida soldada 
entre as ligações atômicas das superfícies metálicas. 
Todo esse processo dá origem a uma série de fenômenos que culminam 
com o desgaste da aresta (ou gume) de corte. Embora seja um fato inevitável, 
seu estudo pode levar a entender os fenômenos envolvidos e, 
consequentemente a um maior controle sobre o desgaste, uma vez que está 
diretamente ligado ao desempenho do processo de usinagem como um todo. O 
desgaste acelerado leva a interrupções para troca de aresta, além de aumentar 
o custo pelo maior consumo de ferramentas. 
 Portanto, o desgaste das ferramentas deve, sempre que possível, ser 
controlado para um bom planejamento e alta produtividade do processo. Em 
muitos casos a ferramenta não se desgasta, mas antes sofre avarias, as quais 
demandam a sua substituição imediata. Nestes casos, o controle não é possível, 
uma vez que uma avaria é algo evitável e cujo aparecimento é imprevisível. 
Como avarias tem-se: 
 
(Figura 1.1 Avarias e desgastes de uma ferramenta de corte) 
Essas avarias se originam de práticas inadequadas e devem ser eliminadas 
antes de se estudar o desgaste das ferramentas. 
1.2. MECANISMOS DE DESGASTE 
Não existe um consenso da literatura em relação à classificação dos 
mecanismos de desgaste. Segundo alguns autores, existem pelo menos seis 
diferentes processos de desgaste que podem acontecer nas ferramentas de 
corte: deformação plástica superficial por cisalhamento a altas temperaturas; 
deformação plástica da aresta de corte sob altas tensões de compressão; 
desgaste difusivo; desgaste por aderência e arrastamento; desgaste abrasivo; e 
desgaste de entalhe. Este último não é propriamente um mecanismo, mas sim 
um tipo de desgaste conforme mencionado anteriormente. Isto porque não se 
sabe com exatidão o mecanismo que o provoca. Portanto, é comum tratar este 
tipo de desgaste como um mecanismo (ISO, 1993; MACHADO e SILVA, 1999). 
Diniz et al. (1999), no entanto, citam como fenômenos causadores dos desgastes 
da ferramenta: a aresta postiça de corte (APC); a abrasão mecânica; a 
aderência; a difusão; e a oxidação. Apresentam-se a seguir vários mecanismos 
destacados pela literatura na seguinte ordem: difusão, aderência, abrasão, 
oxidação e fadiga 
• Difusão: no estado sólido, consiste na transferência de átomos 
pertencentes à rede cristalina de um material para a rede cristalina de outro 
material, constituída de elementos que apresentam afinidade entre si. Quanto 
maior for a afinidade, a temperatura de contato, o tempo de contato e o nível de 
agitação atômica, maior será a atividade de difusão entre a ferramenta e o 
cavaco. 
 • Aderência: Este mecanismo ocorre, geralmente, a baixas velocidades 
de corte, onde o fluxo de material sobre a superfície de saída da ferramenta se 
torna irregular. Em geral, a zona de escorregamento, o corte interrompido, a 
profundidade de usinagem irregular ou a falta de rigidez promovem o fluxo 
irregular de material e, portanto, o mecanismo de desgaste por aderência. 
Portanto, a utilização adequada de fluido de corte, principalmente com efeito 
lubrificante, e o recobrimento da ferramenta com materiais de baixo coeficiente 
de atrito tem grande influência na diminuição deste tipo de desgaste. 
• Abrasão: Este mecanismo envolve a perda de material por 
microsulcamento ou microcorte, causado por partículas de elevada dureza 
relativa e pela temperatura de corte, que reduz a dureza da ferramenta. Assim, 
quanto maior a dureza a quente da ferramenta, maior sua resistência ao 
mecanismo de desgaste por abrasão. Estas partículas, carbonetos e 
carbonitretos, podem estar contidas no material da peça ou, principalmente, ser 
partículas da própria ferramenta que são arrancadas pelo mecanismo de 
desgaste por aderência, por exemplo. Este mecanismo de desgaste é muito 
importante na usinagem com pastilhas revestidas, cerâmicas puras e cerâmicas 
mistas. 
• Oxidação: após o corte do material, muitas vezes são observadas cores 
de revenimento na região de contato entre o cavaco e a ferramenta, que são 
provocadas pela oxidação da ferramenta. Esta só ocorre se a temperatura for 
suficientemente elevada e se houver a presença de oxigênio na região aquecida. 
Na usinagem do aço com ferramenta de metal-duro, para temperaturas de corte 
acima de 8000 graus, o mecanismo de oxidação ocorre de forma mais intensa. 
Solicitações mecânicas e térmicas: danificações do gume como 
microquebras, fissuras transversais e longitudinais, bem como deformação 
plástica, advém de solicitações térmicas e mecânicas excessivas 
• Fadiga: A Fadiga ocorre principalmente no corte interrompido, como no 
fresamento, onde várias trincas pequenas podem ser observadas na ferramenta. 
Estas trincas são causadas pela alternância da expansão e da contração das 
camadas superficiais da ferramenta, quando estão aquecidas durante o corte e 
refrigeradas pela condução para dentro do corpo da ferramenta durante os 
intervalos entre os cortes. As trincas são normalmente iniciadas na posição mais 
quente sobre a superfície de saída, a alguma distância da aresta, então se 
propaga através da aresta e desce no flanco. Dentes de fresa de carboneto 
freqüentemente mostram várias trincas após o uso, mas elas parecem fazer 
relativamente pouca diferença à vida da ferramenta na maioria dos casos. Se as 
trincas tornarem-se muito numerosas, elas podem se juntar e causar quebras de 
pequenos fragmentos da aresta de corte. Elas podem agir também como 
elevadores de tensão através da qual a fratura pode ser iniciada de outras 
causas. É comum em ferramentas de metal duro. 
1.3. FATORES QUE INFLUENCIAM NA VIDA DA FERRAMENTA DE CORTE 
O tempo em que uma aresta de corte trabalha efetivamente antes de ser 
re-afiada ou substituída é denominado de “vida da ferramenta de corte”, 
simbolizada por T. Um critério deve ser usado então para determinar o fim de 
vida da ferramenta, de maneira a manter o processo produtivo dentro de 
condições econômicas adequadas. Este pode ser o desgaste máximo, um valor 
limite para o acabamento superficial, uma dimensão da peça usinada, etc. 
 A ferramenta é então mantida na máquina até que este valor limite seja 
atingido, sendo substituída. Um critério universal para estabelecimento de fim de 
vida de ferramentas em processos de usinagem é ainda um assunto muito 
discutido, porém, sem uma aparente definição a curto e médio prazo. Para o 
caso de um desgaste máximo, a ISSO o International Standard Organization, 
sugeriu um padrão medição do desgaste da ferramenta na ISO 3685 de 1977, 
cuja segunda edição foi publicada em 1993. 
Para condições de corte pré-fixadas, tais como: geometria da ferramenta, 
velocidade corte, profundidade de corte e rigidez do sistema,torna-se possível 
através de experimentação, realizando práticas de usinagem de interesse 
específico, definir as curvas de desgaste e de vida da ferramenta, empregando-
se a seguinte metodologia: 
1º Passo: 
Para um determinado lote de peças de mesmo material, tomam-se algumas 
amostras para usinagem. 
2º Passo: 
Para cada amostra ou grupo de amostras deve ser estabelecida uma velocidade 
de corte. 
3º Passo: 
A cada ensaio de usinagem são promovidas medições de desgaste da 
ferramenta em função do tempo. 
4º Passo: 
Registram-se as curvas de desgaste em função do tempo de corte para cada 
velocidade de corte adotada. 
5º Passo: 
Segue a fixação do valor de desgaste, adotado como critério de vida da 
ferramenta em função do acabamento superficial da peça ou das variações 
dimensionais da peça acima de valores limites estabelecidos pela tolerância da 
peça. 
6º Passo: 
Para cada tempo de corte anotado à respectiva velocidade de corte, ao atingir o 
desgaste limite (critério de desgaste), fixa-se um ponto no gráfico de desgaste 
em função do tempo de corte, conforme ilustrado na Figura 1.2 (a). 
7º Passo: 
Com os pontos obtidos, torna-se possível obter um segundo gráfico relacionando 
a vida da ferramenta (obtida do tempo de corte) com a velocidade de corte. Tal 
relação, na forma di-logarítimica, define a curva de vida da ferramenta e 
estabelece a equação da curva formulada por TAYLOR como: 
 
T . V = Kc
x
 
Dessa forma, a equação de Taylor fornece valores da vida (T) da 
ferramenta para diferentes velocidades de corte do par peça-ferramenta a uma 
determinada condição de usinagem. Por exemplo, para T=15 minutos, tem-se a 
chamada velocidade de corte Vc15 (Figura 1.2 b). O valor "x" da fórmula original 
de Taylor, ou "y" da fórmula modificada (Vc . Ty = C), corresponde ao coeficiente 
angular da reta (y= - cotg α). Com os valores de Vc e, "y" ou "x", tem-se o valor 
da constante "C" ou "K", respectivamente. As figuras a seguir representam as 
curvas de desgaste (a) e de vida da ferramenta (b). 
 
Figura 1.2 - Curvas de desgaste e de vida da ferramenta. 
A representação di-logarítimica da função T = F (Vc) se aproxima de uma reta, 
cuja equação pode ser expressa originalmente por: 
 K = V . T
x
c 
Muitas vezes encontra-se na literatura relacionada ao processo de usinagem de 
metais, formulada por outro pesquisador, a equação de Taylor expressa sob a 
forma: 
 
 C = T . V
y
c 
onde: 
 y = 1
x
 C = Kye 
Os parâmetros x e K, y e C, variam com o material da peça, material da 
ferramenta, área e forma da secção de corte, ângulos da ferramenta. Às 
velocidades de corte dadas por equações deste tipo, são denominadas 
velocidades ótimas de corte. 
Empregando-se a fórmula de Taylor modificada, para duas velocidades de corte 
diferentes, tem-se: 
 
 V . T = V . T = Cc
y
c
' '
 
ou ainda: 
T
T
 = 
V
V
'
'
1
y




 
1.3. CÁLCULO DO NÚMERO DE PEÇAS POR VIDA DA FERRAMENTA 
O número de peças usinadas por vida da ferramenta (Zt) pode ser calculado a 
partir da expressão: 
 
Z = 
T
t
t
c
 
onde: T = vida da ferramenta em minutos; 
 tc = tempo de corte em minutos. 
sendo: 
t = 
L
V
 , e V = f . nc
f
f
f 
onde: L =f comprimento de avanço em mm; 
 V =f velocidade de avanço em mm/min; 
 f = avanço em mm/rotação; 
 n = rotação do eixo porta-ferramentas em rotação/min. 
Para ferramentas de múltiplos dentes, tem-se: f = fz . Z , onde ” fz ” é o 
avanço por dente dado em “mm” e “Z” o número de dentes. No caso de cálculo 
de Zt para múltiplos passes da peça na mesma operação ou peças com variados 
diâmetros, devemos calcular inicialmente a perda da capacidade de corte da 
ferramenta por trecho usinado da peça. O número de peças usinadas por vida 
será dado pelo inverso da somatória das perdas por trecho, tal como segue: 
PERDA POR TRECHO = para o trecho 
t
T
 C 
ex: trecho(1) = PERDA(1) = 
t
T
c1
1
 
resulta: Z = 
1
t
T
 + 
t
T
 + .... + 
t
T
t
c1
1
c2
2
cn
n
 
 
2. OTIMIZAÇÃO NO PROCESSO DE USINAGEM 
A partir dos experimentos realizados por Taylor em 1900, a otimização do 
processo de usinagem tem sido cada vez mais estudada, sempre objetivando a 
redução de custos ou aumento de produtividade. 
A otimização de processos de usinagem é um objetivo permanente das 
indústrias manufatureiras, especialmente nos dias de hoje em que a globalização 
de mercado requer uma postura mais agressiva, obrigando-as explorar todas as 
possibilidades que possam resultar no aumento de sua competitividade. 
Em processos de usinagem, verifica-se que este pode ser otimizado em 
relação a dois diferentes parâmetros: a redução dos tempos não-produtivos, 
como tempo de fila e outros tempos passivos que envolvam tarefas humanas, 
ou, a redução dos tempos produtivos, onde analisa-se o processo de usinagem. 
A redução dos tempos passivos pode ser obtida com a implantação de 
ferramentas gerenciais e/ou técnicas. 
Com relação aos tempos produtivos existem uma série de trabalhos 
relacionados, sendo que alguns tratam da otimização da estratégia de corte 
utilizada, destaca-se CHEN et al (1989) e CHUA et al (1993), ou seja, estão 
relacionados, com a obtenção de menores tempos de corte através da 
eliminação dos tempos de movimentação em vazio ou da redução dos tempos 
de corte através da realização de um número menor de passadas, com base nas 
restrições da máquina-ferramenta, ferramenta ou peça (tal como potência, 
rigidez, tolerância dimensional, etc.). Outros trabalhos tratam da otimização dos 
parâmetros de corte para o sistema máquina-ferramenta-peça envolvidos, 
adequando a velocidade de corte, Vc, dentro do Intervalo de Máxima Eficiência 
– IME (Figura 2.1). Ou seja, com base nas condições de máxima produção e de 
mínimo custo (DINIZ et al, 1989). 
 
 
Figura 2.1 – Intervalo de Máxima Eficiência – IME 
São poucos frequentes os relatos sobre a otimização do processo de 
usinagem, adequando-se as condições de corte e ferramentas atuais dentro de 
limites técnicos/econômicos e gerenciais existentes, como: restrições técnicas 
da máquinaferramenta; condições econômicas de corte (IME); e análise do 
sistema produtivo. A otimização da velocidade de corte através da determinação 
do IME em ambiente fabril, pode apresentar significativa redução dos tempos de 
corte, com consequente, redução de custos (MALAQUIAS, 1999). Entretanto, a 
determinação do IME não é suficiente para a otimização, pois é composto pelas 
velocidades de corte de máxima, Vcmxp, produção, de mínimo custo limite, VcmcLim, 
e de mínimo custo, Vcmc. 
A definição entre qual destas velocidades de corte será utilizada como 
referência para otimização merece especial atenção, em função de o sistema 
produtivo possuir restrições, e/ou características, que podem influenciar nesta 
escolha (COPPINI&BAPTISTA, 1998). Como exemplo cita-se as situações em 
que a carga da máquina é definida como gargalo, obviamente, não é indicada a 
Vcmc como velocidade de referência para a otimização devido a necessidade de 
acelerar-se o processo produtivo. Portanto, a otimização da velocidade deve ser 
realizada em uma condição, em que respeitasse ao mesmo tempo o IME e o 
sistema produtivo envolvido. O processo otimizado nesta condição deve 
apresentar-se, principalmente, através de redução de custos. 
Tradicionalmente, um fator fundamental para a análise de viabilidade de 
produção é o cálculo dos custos (diretos) de usinagem, cujo procedimento é 
descrito em detalhes a seguir. 
2.1. O CUSTO FINAL DE USINAGEM DE UMA PEÇA 
Ferraresi (1977), Coelho (1999) e DINIZet al (2001) concordam que três 
parcelas são identificadas no cálculo do custo de usinagem por peça, sendo elas, 
os custos relativos à mão-de-obra, Kus, à máquina-ferramenta, Kum, e à 
ferramenta, Kuf . O custo de produção por peça pode ser calculado por meio da 
Equação (1). Os demais desdobramentos para o cálculo do custo de usinagem 
por peça são detalhados a seguir, de acordo com as equações propostas pelos 
autores citados acima. 
 (1) 
Onde: 
 Kp = custo de produção por peça [R$ / Peça]; 
Kus = custo de mão-de-obra envolvida na usinagem [R$ / peça]; 
 Kum = custo da máquina-ferramenta [R$ / Peça]; 
 Kuf = custo da(s) ferramenta(s) [R$ / Peça]. 
O custo de mão-de-obra pode ser calculado por meio da Equação (2) 
 
 (2) 
Onde: 
tt = tempo total de confecção por peça [min]; 
Sh = salário do operador + encargos [R$ / hora]. 
Para o cálculo do custo da máquina-ferramenta utiliza-se o salário máquina, que 
é obtido por meio da Equação (3). 
 
 (3) 
Onde: 
Sm = salário máquina [R$ / hora]; 
H = número de horas de trabalho previstas por ano 
Vmi = valor inicial de aquisição da máquina-ferramenta [R$]; 
 im = idade da máquinaferramenta [anos]; 
M = vida prevista para a máquina-ferramenta [anos]; 
j = taxa anual de juros; 
Em = espaço ocupado pela máquina-ferramenta [m 2 ]; 
Km = custo de manutenção [R$ / ano]; 
Ke = custo do m 2 ocupado pela máquina-ferramenta [R$ / m2 · ano]; 
Assim, o valor do custo da máquina-ferramenta é calculado por meio da 
Equação(4). 
 
 (4) 
Para os processos de furação e fresamento, existem algumas 
especificidades que necessitam ser observadas: 
 − No caso de fresamento ou furação, em que mais de uma aresta é 
utilizada (ferramentas multicortantes), é necessário multiplicar o custo da aresta 
pelo número de arestas existentes no suporte; 
 − Para as ferramentas de material inteiriço que permitem afiações (brocas 
e fresas), deve-se dividir o custo total da ferramenta pelo número de afiações 
previstas, tendo-se, assim, o custo de cada aresta. Embora a necessidade de 
afiação esteja reduzida a casos particulares, há situações específicas que 
exigem tal prática. Ao custo total de cada aresta deve ser adicionado o custo de 
uma afiação. 
O custo de usinagem, Kum, pode ser utilizado para diversas finalidades, 
como a definição da viabilidade de produção de um determinado item e/ou o 
preço de venda de um produto, por exemplo. Contudo, existem situações em 
que, mesmo se conhecendo o seu valor, persistem algumas limitações, tais 
como a definição do preço de venda, em tomadas de decisões operacionais de 
processos de usinagem. 
 
 
 
3. CONCLUSÃO 
Nesse trabalho foi possível abordar os assuntos referentes a desgaste e 
vida das ferramentas de corte e sobre a otimização no processo de usinagem. 
Sendo assim, através do controle de diversos fatores numa operação de 
usinagem, podemos saber quando a ferramenta deve ser substituída e 
estabelecer o limite econômico de uma ferramenta, utilizando-a ao máximo e 
prolongando sua vida. 
A otimização de processos de usinagem é um objetivo permanente das 
indústrias manufatureiras, especialmente nos dias de hoje em que a globalização 
de mercado requer uma postura mais agressiva, obrigando-as explorar todas as 
possibilidades que possam resultar no aumento de sua competitividade. 
O Engenheiro Industrial Madeireiro é um profissional que possui como 
diferencial em relação a outras engenharias, o conhecimento da matéria prima 
madeira, inclusive sobre a usinagem da mesma, o que o torna uma opção cada 
vez mais visada nas indústrias de serraria e beneficiamento. 
 
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
COPPINI, N. L.; BAPTISTA, E. A. Alternativas de otimização dos parâmetros 
de corte para cenários de fabricação em usinagem. In.: Encontro Nacional de 
Engenharia de Produção, 18, Niterói, Anais... Associação Brasileira de 
Engenharia de Produção, 1998. 
BAPTISTA, E. A. Desenvolvimento de um sistema especialista para a 
otimização do processo de usinagem baseado na WEB. Santa Bárbara 
d’Oeste: FEU, UNIMEP, 2004. 193f. Tese (Doutorado em Engenharia de 
Produção) – Faculdade de Engenharia, Arquitetura e Urbanismo, Universidade 
Metodista de Piracicaba, 2004. 
MUKHERJEE, I.; RAY, P. K. A review of optimization techniques in metal 
cutting processes. Computers & Industrial Engineering, n. 50, p. 15 – 34, 
2006. 
BAPTISTA, E. A. Desenvolvimento de um sistema especialista para a 
otimização de processos de usinagem. Santa Bárbara d’Oeste: FEAU, 
UNIMEP, 2004. 196f. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) – 
Faculdade de Engenharia, Arquitetura e Urbanismo, Universidade Metodista de 
Piracicaba, 2004. 
COELHO, R. T. Otimização de sobremetal para torneamento e retificação 
cilíndrica de peças forjadas. São Carlos: EESC-USP, 1999. 156f. Tese (Livre 
Docência) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 
1999. 
COPPINI, N. L.; BAPTISTA, E. A. Alternativas de otimização dos parâmetros 
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Engenharia de Produção, 18, Niterói, Anais... Associação Brasileira de 
Engenharia de Produção, 1998 
CORBETT, T. Bússola Financeira: O processo decisório da Teoria das 
Restrições. 1 a ed. São Paulo: Nobel, 2005, 208p. 
DINIZ, A. E.; MARCONDES, F. C.; COPPINI, N. L. Tecnologia de usinagem 
dos materiais. 3ª ed. São Paulo: mm editora, 2001, 244p. 
MALAQUIAS, J. C. Otimização e gerenciamento em usinagem para cenário 
de fabricação flexível. 1999. 115p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de 
Produção) – Faculdade de Engenharia Mecânica e de Produção, Universidade 
Metodista de Piracicaba, Santa Bárbara d’Oeste