Aula 5 a 8 - Processos de Usinagem

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Processos de 
Fabricação
Aula 5, 6, 7 e 8 – 14/03/19 a 11/04/2019
Prof. Ms. José Francisco de Camargo Barros Jr.
Prof. Francisco Barros
Contato: jose.camargo@anhembi.br
Aula 5 – PROCESSOS DE USINAGEM
- Processos Convencionais
- Processos não-convencionais
Aula 7 – PROCESSOS DE USINAGEM
- Fluido de Corte
- Formação do cavaco
Aula 6 – PROCESSOS DE USINAGEM
- Ferramentas de Corte
- Parâmetros de Usinagem
Aula 8 – PROCESSOS DE USINAGEM
- Aula prática apenas para o Campus VO, mas será enviado o vídeo para a Turma da PA2 e CE da peça que foi usinada através de Torneamento Convencional e CNC;
- Aula expositiva; 
- Vídeos selecionados pelo grupo sobre: (Torno convencional) / Torno CNC / Fresadora (convencional ou CNC) / Centro de Usinagem (CNC) / Retífica e Plaina.
Figura 1 – Quadro geral de classificação dos processos de conformação dos metais (adaptado de Garcia, 2000)
FLUXOGRAMA DOS PROCESSOS MECÂNICOS VERSUS 
PROCESSOS METALURGICOS 
Importância da Usinagem na Industrial Metal-Mecânica
➔ 80% dos furos são realizados por usinagem;
➔ 100% dos processos de melhoria da qualidade superficial são feitos por usinagem;
➔ 70% das engrenagem para transmissão de potência;
➔ 90% dos componentes da indústria aeroespacial;
➔ 100% dos pinos médico-odontológicos.
METALURGIA DO PÓ
COMPARATIVO ENTRE OS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
GRÁFICO COMPARATIVO DO CONSUMO DE ENERGIA VERSUS
 O PROCESSOS DE MATERIAL MÉTALICO E SEUA APROVEITAMENTO EM %
Processos de Usinagem
1.1 Conceito de Usinagem
Segundo a norma DIN 8580, os processos de usinagem são todos aqueles nos quais ocorre a remoção de material através da ação de uma ferramenta.
1.2 Processos de remoção de material
Processos convencionais
As operações de corte empregam energia mecânica na remoção do material, principalmente por cisalhamento, durante o contato físico da ferramenta com a peça. 
Processos especiais ou não convencionais
As operações utilizam outros tipos de energia, como a termoelétrica, não geram marcas padrão na superfície da peça e a taxa volumétrica de remoção de material é muito menor que nos processos convencionais.
a) Usinagens convencionais com ferramentas de geometria definida
Tornear
Furar
Rosquear
Alargar
Aplainar
Fresar
Brochar
Serrar
 b) Usinagens convencionais com ferramentas de geometria não definida
Tamborear
Brunir
Lixar
Retificar
Polir
Lapidar
c) Usinagens especiais
Jato abrasivo (areia) 
Jato de água
Ultrasom
Eletroquímica (eletrodos, química)
Eletroerosão (eletrons)
Laser (radiação)
Plasma (térmica, gases quentes)
Outros.
1.3 Ferramentas de corte
O sobrematerial é removido das peças com o auxílio de ferramentas de corte.
As ferramentas de corte são classificadas em:
mono cortantes.
multi cortantes.
1.3.1 Ferramentas mono cortantes
As ferramentas mono cortantes, conhecidas por bite ou bedame, são barras que têm uma de suas extremidades adequadamente afiadas, contendo apenas uma aresta de corte.
 a) a b )
 
 Figura (a) aplainamento Figura (b) torneamento. 
Fonte: Usinagem – Tecnologia do corte. SENAI
1.3.2 Ferramentas multi cortantes
As ferramentas multi cortantes são compostas por múltiplas facas ou arestas de corte em suas extremidades.
a) b) 
 
Figura: (a) fresamento (b) furação. 
Fonte: Usinagem – Tecnologia do corte. SENAI
1.4 Remoção do sobrematerial
O sobrematerial é removido da peça em processamento na forma de cavacos, isto é, de lascas ou fragmentos.
A remoção do sobrematerial ocorre em duas fases: 
Desbaste.
Acabamento da peça.
a) Remoção de desbaste
Desbaste é a fase inicial da usinagem, utilizada para dar a forma definitiva da peça ao material em estado bruto, mas deixando um pouco de sobrematerial para o acabamento.
Na fase do desbaste, os cavacos obtidos são grandes e a superfície da peça desbastada é grosseira, apresentando sulcos profundos.
b) Remoção de acabamento
Acabamento é a fase final da usinagem, utilizada para colocar a peça dentro das dimensões e das tolerâncias especificadas.
 Na fase de acabamento os cavacos são pequenos e a superfície da peça acabada é fina e com uma rugosidade adequada, produzindo sulcos quase imperceptíveis na superfície usinada.
2. Foco do estudo Torneamento
Torneamento é o processo de usinagem que se baseia no movimento da peça em torno de seu próprio eixo.
3. Ângulos da ponta da ferramenta
A ponta da ferramenta é formada por três ângulos: ângulo de cunha (b), de folga (a) e o de saída (g).
A somatória dos ângulos de a+b+g = 90 graus.
O ângulo de cunha (b) e o ângulo de folga (a) formam o ângulo de corte.
a) Ângulo de cunha (b)
É a parte cortante da ferramenta. Penetrando e cortando o material, este ângulo provoca o desprendimento do cavaco. 
Para usinar peças duras, o ângulo de cunha deve ser grande, pois aumenta a resistência da ferramenta. Já para usinar peças macias este ângulo pode ser menor.
Assim, conforme se trabalha com materiais cada vez mais duros, o corpo da ponta da ferramenta aumenta.
b) Ângulo de folga (a)
Para evitar o atrito excessivo entre a peça e a ferramenta, existe a região do ângulo de folga. Este ângulo evita o superaquecimento e a frenagem do movimento de usinagem.
c) Ângulo de saída (g)
O cavaco cortado precisa ser retirado da região de corte. Isto é realizado através da área que compõe o ângulo de saída. Na usinagem peças duras, o cavaco formado é pequeno, de forma que é necessário apenas um ângulo de saída pequeno. O contrário ocorre na usinagem de peças macias.
Tabela 1 - Relação do ângulo da ponta da ferramenta x Material da peça
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3. Movimentos
Os movimentos de usinagem dependem do tipo de ferramenta e do tipo de máquina operatriz utilizada.
Nestes movimentos ocorre a remoção contínua do sobre metal de determinado material em forma bruta, até chegar à forma final da peça especificada em desenho.
Os principais movimentos de usinagem são: o movimento de corte, o movimento de avanço e o movimento de profundidade.
Movimento de corte (1 mc): relacionado à peça
Movimento de avanço (2 ma) : relacionado à ferramenta
Movimento de penetração (3 mp), profundidade de corte: relativo a ferramenta.
3.1 Movimentos de usinagem
Figura 3.1 – Movimentos de usinagem
a) Movimento de corte
O movimento de corte (mc) consiste na realização de um curso completo descrito pela ferramenta ou pela peça, no sentido longitudinal da aresta de corte da ferramenta, gerando o comprimento do cavaco.
Figura (a): (mc) - corte
b) Movimento de avanço
O movimento de avanço (ma) passe, é um deslocamento que provoca a retirada do sobre-material no curso subsequente, gerando a espessura do cavaco. 
Figura (b): (ma) avanço
c) Movimento de profundidade
O movimento de profundidade (mp) se refere à regulagem do tamanho do corte, podendo ser alterado após cada passe feito e gerando a largura do cavaco. No desbaste a profundidade é maior e no acabamento a profundidade é menor.
Figura (c): (mp) profundidade
 Exercícios de Movimentos
Exercício 1
Observe os processo de usinagem indicados a seguir e complete a frase.
a) o movimento de corte 
 está indicado pelo 
 número ________
b) o movimento de 
 profundidade está indicado pelo 
 número ________
Exercício 1 (resposta)
Observe os processo de usinagem indicados a seguir e complete a frase.
a) o movimento de corte 
 está indicado pelo 
 número ________
b) o movimento de 
 profundidade está indicado pelo 
 número ________
Exercício 2
Observe o processo de usinagem indicado e assinale a alternativa correta.
Exercício 2 (resposta)
Observe o processo de usinagem indicado e assinale a alternativa correta.
Exercício 3
Observe o processo de usinagem indicadoa seguir e escreva o nome correto de cada movimento.
Exercício 3 (resposta)
Observe o processo de usinagem indicado a seguir e escreva o nome correto de cada movimento.
4 - Operações básicas de torneamento
Figura 4.1 – Torneamento
 Externo
Figura 4.2 – Torneamento
 Interno
Figura 4.3 – Faceamento
Figura 4.4 – Sangramento
Figura 4.5 – Rosqueamento
Figura 4.6 – Recartilhamento
5. Tipos de ferramentas
Usinagem – Fresadora – Fresamento
Usinagem
Fig. 1 e 2 – Usinagem Retíficas (Rebolo)
Fig. 3 – Usinagem (Serra) - Corte
Retificas, serras e torno cnc
furação é um processo mecânico de usinagem destinado a obtenção de um furo geralmente cilíndrico numa peça, com auxílio de uma ferramenta multicortante. Para tanto a ferramenta ou a peça se desloca segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo principal da
máquina. A furação subdivide-se nas operações:
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Máquinas dedicadas a uma determinada operação podem ser projetadas e construídas.
Os tornos especiais são geralmente dedicados a série única de família de peças ou, as vezes, a unicamente uma determinada peça produzida em série.
6. Tipos de Tornos
Especiais
Torno revolver
Troca rápida de ferramenta.
Aplicação em produção em série de peças relativamente pequenas de lotes pequenos a médios.
Médio grau de automação (mecânica)
6. Tipos de Tornos
Horizontal
Torno copiador
Copia um perfil por comando mecânico ou eletrônico.
Alto grau de automação. Reprodução em série
 Baixas velocidades 
e avanços.
Torno copiador para madeira
6. Tipos de Tornos
Horizontal
Torno automático - mecânicos
Sistemas mecânicos ou eletromecânicos comandam automaticamente a toca de ferramentas, reversão, variação de profundidades e rotações, etc.
Tempo de setup elevado.
Alto grau de automação. Fabricação em série de larga escala. Grandes lotes
Pouca flexibilidade
6. Tipos de Tornos
Horizontal
6. Tipos de Tornos
Horizontal
Torno universal – (Horizontal)
Grande versatilidade.
Grande dependência do operador.
Não adequado à pro-dução em série.
Aplicado à fabricação de peça única ou pequenas quantidades, como confecção de moldes e outras ferramentas e recuperação de elementos de máquinas (manutenção)
Tornos automáticos – CNC
Alto grau de automação eletrônica: movimentos acionados por motores comandados por computador.
Baixo tempo de setup
Produção de pequenos ou grandes lotes.
Alta flexibilidade.
Pouca dependência do operador.
Facilidade de obtenção de formas complexas.
6. Tipos de Tornos
Horizontal
Exemplos de tornos CNC
6. Tipos de Tornos
Horizontal
Peças de grande diâmetro e pequeno comprimento relativo.
Baixa flexibilidade
Geralmente com alto grau de automação (mecânica ou eletrônica)
6. Tipos de Tornos
Vertical
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Usinagem – Torno – Torneamento 
Torno - CNC
Torno - Convencional
Processo de Torneamnento
Pastilhas ou Insertos
O torneamento é um processo mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies de revolução com o auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes. Para tanto, a peça gira em torno do eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo uma trajetória coplanar com o eixo referido. Quanto à forma da trajetória, o torneamento pode ser retilíneo ou curvilíneo.
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Usinagem - Furação
Usinagem - Fresamento
brochamento é um processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com o auxílio de ferramentas multicortantes. Para tanto, a ferramenta ou a peça se desloca segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo da ferramenta.
Tamboreamento: Processo mecânico de usinagem no qual as peças são colocadas no interior de um tambor rotativo, junto ou não de materiais especiais, para serem rebarbados ou receberem um acabamento
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Grandezas físicas no processo de corte
Corte 
Força o material da peça a escoar sobre a face da ferramenta, proporcionando a formação de cavaco. Movimento entre a peça e a ferramenta, no qual sem o movimento de avanço, origina uma única retirada do cavaco.
Avanço
Combinado ao movimento de corte, proporciona remoção contínua do cavaco e consequente formação de uma superfície usinada. Movimento entre a peça e a ferramenta que juntamente com o movimento de corte origina a retirada continua de cavaco.
Movimento efetivo de corte
Resulta dos movimentos de corte e de avanço realizados ao mesmo tempo.
Processos de Usinagem
Cálculos
7. Forças de Torneamento
A força aplicada pela peça sobre a ferramenta é a resultante das forças de corte propriamente dita (tangencial à peça), da força de avanço, das forças de apoio e atritos.
Para efeito prático, apenas a chamada FORÇA DE CORTE (Fc) é considerada, pois as demais, em relação a esta, são desprezíveis
7. Forças de Torneamento
7.1 Força de corte
A força específica de corte é de difícil desenvolvimento por meio da fenomenologia da remoção de cavaco. Métodos empíricos, em laboratório, determinam a PRESSÃO ESPECÍFICA DE CORTE (Ks) dos materiais e a força de corte pode ser calculada por:
	Fc = força de corte
	Ks = pressão específica de corte (tabelado)
	A = área seccional de remoção de cavaco
7.1.1 Área da Seção do Cavaco (A)
Área da seção é a profundidade vezes o avanço de corte
					
						
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7.1.2 Força de corte (Fc)
 	 
p= Profundidade (mm)
a=Avanço (mm/rot)
Ks = pressão espec. corte (kN/mm²)
Fc = Força de corte (kN)
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7.1.3 Valores de Ks (Pressão específica de corte - normativo)
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7.2 Potência de corte (Pc)
O quanto é solicitado do eixo-árvore da
máquina para a realização de uma
determinada usinagem. 
Ajuda a estabelecer o quanto podemos
exigir de uma máquina-ferramenta para um máximo rendimento, sem prejuízo dos componentes dessa máquina, obtendo-se assim boas condições de usinabilidade. 
7.2 Potência de corte (Pc)
A fórmula prática de determinação da potência, já realizando todas as transformações de unidades é:
Pc = potência de corte em CV (1CV = 0,7355KW)
Fc = força de corte em KN
Vc = velocidade de corte em m/min
η = rendimento da máquina (motor e sistema de transmissão)
Anexo 1 - Algumas Vc Velocidade de corte (Ábaco) 
Anexo 2 - Algumas Recomendações de Vc (fabricantes) 
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Exercício – Determine Pc (Potência de Corte)
Determine a potência de corte requerida para desbastar uma peça de aço ABNT 1045, com ferramenta de metal duro, aplicando-se a profundidade de 1,2 mm e o avanço de 0,4 mm. Use a máxima velocidade da ferramenta e rendimento da máquina η = 0,65.
Reconsidere o exercício 1. Caso a potência motriz do torno utilizado seja de 3 CV, qual deve ser a profundidade máxima de corte?
7.3 Velocidade de corte (Vc) no torneamento e em outras usinagens por rotação.
Velocidade de corte com Movimento de Rotação (Vc) com movimentos de rotação como torneamento, furação e fresamento.
d = diâmetro do elemento em rotação; isto é, a peça ou a ferramenta (broca/fresa) em mm
n = nº de rotação por minuto (rpm)
Vc = velocidade de corte em m/min
Anexo 1 - Tabelas de Vc 
Vc= (3*d*n)/1000
N= Vc*1000/3.d
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Anexo 2 - Tabelas de Vc 
7.4 Velocidade de avanço (Va)
Velocidade de avanço (Va): é o percurso de avanço da peça ou da ferramenta em mm/min.
Va = a.n
Va = Velocidade de avanço em mm/min
a = Avanço em mm/rotação (mm/volta)
n = Rotação por minuto (rpm). Frequência
8. Tempo de corte (Tc)
Torneamento cilíndrico.
Torneamento longitudinal
 (min)
 = comprimento da usinagem (mm)
 = avanço (função da potência e do acabamento superficial)
 = rpm (função da velocidade de corte; ou seja, da relação ferramenta/peça e das limitações de rotações do torno)
8.1 Determinação da RPM (n)
Dadas as características da usinagem, o objetivo inicial é determinar a rotação a ser utilizada. 
n = frequência em rotações por minuto (RPM)
d = diâmetro da peça (ou da ferramenta) em mm
Vc = velocidade de corte em m/min
Exercícios
Determine a rotação que deve ser empregada para desbastar, no torno, um tarugo de aço ABNT1060 de 100 mm de diâmetro, usando uma ferramenta de aço rápido.
Reconsidere a questão 1. Substitua a ferramenta por metal duro e determine a nova rotação ideal.
Se a caixa de engrenagens do torno permite selecionar as velocidades (rotações): 20, 40, 70, 120, 180, 250, 350, 500 e 700 RPM, qual a ferramenta mais adequada para a executar a usinagem do material especificado (questão 1)? Por que?
Seleção da rotação
Os tornos tradicionais possuem certas quantidades fixas de rotação, selecionadas pela caixa de câmbio.
Feito o cálculo, deve-se selecionar a rotação mais próxima da calculada.
Máquinas mais modernas podem ter suas velocidades (rotações) regulada linearmente por variação de frequência do motor CA ou da corrente do motor CC.
Exercícios
Determine o tempo de corte para uma passada de desbaste de 1,2 mm de profundidade com avanço de 0,6 mm, em torneamento cilíndrico, de um tarugo de aço 1020 de 200 mm de diâmetro e 400 mm de comprimento, utilizando ferramenta de HSS e um torno de 4 CV, 0,7 de eficiência e com as seguintes velocidades disponíveis: 30, 50, 90, 120, 180, 250, 380, 500, 750, 900 RPM.
Reconsidere o exercício 1: se for necessário reduzir o diâmetro de 200 para 180 mm (apenas desbaste) e sabendo-se que o operador gasta 3 minutos de ajustes antes de iniciar uma nova passada, qual será o tempo de usinagem de desbaste deste cilindro?
ESTUDO DOS CAVACOS
Cavaco é o material removido do tarugo (Billet) durante o processo de usinagem, cujo objetivo é obter uma peça com forma e/ou dimensões e/ou acabamento definidas. 
ESTUDO DOS CAVACOS
A formação do cavaco influencia diversos fatores ligados a usinagem, tais como:
Desgaste da ferramenta;
Os esforços de corte;
O calor gerado na usinagem;
A penetração do fluido de corte;
ESTUDO DOS CAVACOS
Assim estão envolvidos com o processo de formação de cavaco os seguintes aspectos:
Econômicos;
Qualidade da peca;
Segurança do Operador;
Utilização adequada da máquina, etc;
ESTUDO DOS CAVACOS
Mecanismo de formação do cavaco
Tipos de cavaco
De ruptura
Contínuo
De cisalhamento
O fenômeno de formação do cavaco é periódico
Tipos de cavaco
Tipos de cavaco
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Etapas de mecanismo de formação de cavaco
Recalque: uma pequena porção de material é recalcada (sofre deformações elásticas e plásticas) contra a superfície de saída da ferramenta.
Deslizamento: a deformação plástica aumenta até que as tensões de cisalhamento sejam suficientemente grandes, causando deslizamento entre a porção recalcada e a peça (sem ruptura do material).
Ruptura;
Escorregamento entre a superfície de saída da ferramenta;
É um fenômeno periódico e dependente das propriedades do material da peça.
CAVACO CONTÍNUO
Mecanismo de Formação: O cavaco é formado continuamente, devido a ductilidade do material e a alta velocidade de corte;
Acabamento Superficial: Como a força de corte varia muito pouco devido a contínua formação do cavaco, a qualidade superficial é muita boa.
Lamelas justapostas: usinagem de materiais dúcteis.
Altas velocidades de corte: grandes ângulos de usinagem;
Exemplos: aços com baixo teor de carbono e aluminio. 
Não há uma distinção muito nítida entre os cavacos contínuos e de cisalhamento. Conforme as condições de usinagem e a geometria da ferramenta, se estas impuserem uma deformação maior no cavaco, pode-se passar do cavaco contínuo ao de cisalhamento, mas o principal fator determinante do tipo de cavaco é o material da peça usinada. Em geral, materiais dúcteis, (aços, alumínios) formam cavacos contínuos ou de cisalhamento e materiais frágeis (ferros fundidos e latões) formam cavacos de ruptura.
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CAVACO CISALHADO
Mecanismo de Formação: O material fissura no ponto mais solicitado. Ocorre ruptura parcial ou total do cavaco. A soldagem dos diversos pedaços (de cavaco) é devida a alta pressão e temperatura desenvolvida na região. O que difere um cavaco cisalhado de um contínuo (aparentemente), é que somente o primeiro apresenta um serrilhado nas bordas.
Acabamento Superficial: A qualidade superficial é inferior a obtida com cavaco contínuo, devido a variação da força de corte. Tal força cresce com a formação do cavaco e diminui bruscamente com sua ruptura, gerando fortes vibrações que resultam em uma superfície com ondulações. 
Exemplos: aços ligas e aços carbono 
CAVACO DE RUPTURA
 (ARRANCADO)
Mecanismo de Formação: Este cavaco é produzido na usinagem de materiais frágeis como o ferro fundido, bronze duro e latão. O cavaco rompe em pequenos segmentos devido a presença de grafita (FoFo), produzindo uma descontinuidade na microestrutura.
Acabamento Superficial: Devido a descontinuidade na microestrutura produzida pela grafita (no caso do FoFo), o cavaco rompe em forma de concha gerando uma superfície com qualidade superficial inferior.
Lamelas separadas: usinagem de materiais frágeis.
Quanto à forma, os cavacos são classificados como:
Em fita: o cavaco em fita é o que apresenta maiores inconvenientes, devendo ser evitado, as demais formas podem ser utilizadas dependendo da aplicação.
Helicoidal: quando a remoção de material é elevada este tipo de cavaco deixa com maior facilidade o espaço entre os demais dentes da ferramenta.
Espiral;
Em lasca ou pedaços: preferido quando houver pouco espaço disponível ou quando o cavaco é removido pelo fluido de corte.
Quanto à forma, os cavacos são classificados como:
Em fita
Helicoidal;
Espiral;
Em lasca ou pedaços.
Quando se formam cavacos longos em forma de fita é necessário que o operador pare a máquina periodicamente para remover o cavaco amontoado. Isso representa um desperdício de tempo. Outras vezes, o operador tenta remover o cavaco com a máquina em funcionamento, o que representa um risco para sua segurança.
O cavaco em lascas é preferido quando houver pouco espaço disponível, ou quando o cavaco deve ser removido por fluido refrigerante sob pressão, como no caso da furação profunda.
Em fresamento frontal de acabamento, quando a remoção de cavaco é elevada, prefere-se a formação de cavacos helicoidais, pois estes saltam fora do bolsão de entupimento desse espaço.
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Efeitos indesejáveis dos cavacos do tipo contínuos (em fita): 
Pode ocasionar acidentes, visto que eles se enrolam em torno da peça, da ferramenta ou dos componentes da máquina;
Dificulta a refrigeração direcionada, desperdiçando o fluido de corte;
 Dificulta o transporte (manuseio), ocupa muito volume;
 Ele prejudica o corte, no sentido de poder afetar, o acabamento, as forças de corte e a vida útil das ferramentas.
Ocupa mais espaço.
Fatores que influenciam a forma do cavaco:
1 - O material da peça (principal fator);
2- vc (velocidade de corte);
3 - f (avanço);
4 - γ (ângulo de saída);
 
Influência dos parâmetros de corte na formação do cavaco.
Geralmente, o aumento da profundidade de corte tendem a mover a forma do cavaco para cima da figura, enquanto o avanço move a forma do cavaco para a direita.
Quanto maior o avanço, menor o cavaco.
Quanto Menor a velocidade de corte, menor o cavaco.
Quanto menor o ângulo se saida, menor o cavaco.
Grandes profundidades de corte facilitam a quebra do cavaco.
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Mecanismo de ruptura do cavaco
Apesar das condições de corte poderem ser controladas para evitar ou pelo menos reduzir a tendência de formação de cavacos longos em fita. 
O método mais efetivo, no entanto, para produzir cavacos curtos é o uso de quebra-cavacos.
A diminuição do ângulo de saída e/ou inclinação da ferramenta e o aumento do atrito cavaco-ferramenta, também promovem a curvatura vertical. 
Para facilitar a quebra do cavaco, pode-se:
Aumentar a fragilidade através de tratamento térmico ou de trabalho a frio (encruamento) do material. Partículas de MnS e Pb em aços de usinabilidade melhorada também tem uma ação de aumento de fragilidade do material.
Quanto menor a espessura do cavaco mais flexíveis (dúcteis), eles são e assim, se tornam mais difíceis de quebrar.
Diminuição do ângulo de saída ou a colocação de quebra-cavacos;
Em baixas velocidades de corte os cavacos geralmenteapresentam boa curvatura natural, e portanto, não costumam apresentar problemas com relação à quebra. Quandoa s velocidades de corte aumentam, o problema da quebra do cavaco passa a ter muita importância.
Grandes profundidades de usinagem auxiliam o aumento da capacidade de quebra do cavaco;
A relação entre raio de ponta e profundidade de usinagem influencia na quebra do cavaco. Quando a relação a/r é pequena, o cavaco se dobrará lateralmente, formando um cavaco que não se quebra com facilidade. Quando essa relação é grande, além da curvatura lateral, haverá também curvatura vertical do cavaco e ele se dobrará no sentido de encontrar a superfície de folga da ferramenta e lá se quebrar.
A mudança das condições de usinagem com o fim específico de se obter uma forma adequada de cavaco, deve ser o tanto quanto possível evitada, pois estas são fixadas levando-se me consideração requisitos técnicos e econômicos do processo.
Os ângulos negativos de saída e de inclinação, quando exagerados, aumentam os esforços de corte, podendo ocasionar vibrações indesejadas na ferramenta ou mesmo impossibilitar o corte, no caso da máquina ferramenta não possuir potência suficiente.
Assim, o meio mais adequado para se obter a quebra do cavaco é a utilização de elementos de forma colocados na superfície de saída da ferramenta, denominados quebra cavacos.
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Pastilha
Quebra-cavaco
Mecanismo de ruptura do cavaco
Os quebra-cavacos podem ser moldados na superfície de saída da ferramenta ou postiços
Mecanismo de ruptura do cavaco
Macro geometria
com quebra-cavacos
Quebra cavacos moldados impossibilitam ou dificultam a afiação da ferramenta, mesmo assim, são muito utilizadas, pois quebra-cavacos postiço exige que o operador o coloque na posição correta sobre a superfície de saída da ferramenta, o que nem sempre é realizado corretamente. Outro ponto desvantajoso para quebra cavacos postiços é que ele também se desgasta e precisa ser substituído de tempos em tempos, sua utilização implica mais um item de estoque e muitas vezes, por ser pequeno, é de difícil manipulação pelo operador.
Portanto, o quebra cavaco moldado leva vantagem e, atualmente, a grande maioria das ferramentas de usinagem de materiais que formam cavacos contínuos possuem quebra cavacos moldados.
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Tipos mais comuns de quebra-cavacos
a
b
c
a) Quebra-cavaco fixado mecanicamente; 
b) Quebra-cavaco usinado diretamente na ferramenta;.
c) Quebra-cavaco em pastilha sinterizada
Vantagens do uso de quebra-cavacos:
Redução de transferência de calor para a ferramenta por reduzir o contato entre o cavaco e ferramenta;
 Maior facilidade de remoção dos cavacos;
 Menor riscos de acidentes para o operador;
 Obstrução menor ao direcionamento do fluido de corte sobre a aresta de corte da ferramenta.
Ao se procurar deformar mais o cavaco visando aumentar a sua capacidade de quebra, pode-se aumentar bastante os esforços de corte, com consequente aumento da temperatura e diminuição da vida de ferramenta.
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Influência da velocidade de corte na quebra do cavaco
Em baixas velocidades de corte os cavacos geralmente apresentam boa curvatura, quebrando com facilidade.
 Quando as velocidades aumentam, no caso de materiais dúcteis, pode haver maior dificuldade para a quebra.
Influência da velocidade de corte na quebra do cavaco
Grandes profundidades de usinagem facilitam a quebra do cavaco.
 A relação entre o raio da ponta da ferramenta e a profundidade de usinagem influencia na quebra do cavaco:
	ap/r pequeno = dificuldade na quebra
	 ap/r grande = facilidade na quebra
r
TEMPERATURA DE CORTE
Fontes de geração de calor:
		- Atrito entre peça e ferramenta;
´ 
Atrito entre cavaco e ferramenta; 
Deformação/cisalhamento do cavaco;
TEMPERATURA DE CORTE
Conhecer as temperaturas de corte é importante porque temperaturas elevadas:
reduzem a vida da ferramenta, 
produzem cavacos quentes que colocam em risco a segurança do operador da máquina e 
podem causar imprecisões nas dimensões da peça devido à expansão térmica do material trabalhado. 
Principais fontes de Dissipação de Calor na usinagem
 Cavaco
 Peça
 Ferramenta
 Meio ambiente
Danos do calor
No cavaco:
		nenhum;
Na peça:
		dilatação térmica e dano metalúrgico 	superficial;
Na ferramenta:
		Maior facilidade de desgaste; 
Temperatura de corte
Calor é proporcional à potência consumida e ao volume de cavaco gerado;
Meios p/ se evitar e/ou minimizar os efeitos do calor:
	- materiais de ferramentas;
	- materiais de usinabilidade melhorada;
	- fluidos de corte;
Fluidos de corte
Fluidos de corte são aqueles líquidos e gases aplicados na ferramenta e no material que está sendo usinado, a fim de facilitar a operação de corte.
De acordo com Stoeterau (2004), as funções dos fluidos de corte podem ser classificadas em caráter funcional e caráter econômico. Com relação ao caráter funcional, podemos destacar redução do atrito entre ferramenta e cavaco; expulsão dos cavacos gerados; refrigeração da ferramenta; refrigeração da peça; melhoria do acabamento da superfície usinada e refrigeração da máquina ferramenta. Com relação ao caráter econômico, podemos destacar redução do consumo de energia; redução dos custos de ferramenta; e diminuição ou eliminação da corrosão na peça. 
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Fluidos de corte sintético (soluções químicas)
Fluidos de corte: óleo sintético
Quimatic 2- 500ml por R$55
Indicado para alumínio e suas ligas. Reduz o atrito ferramenta-peça-cavaco, aumentando a vida útil da ferramenta e garantindo um ótimo acabamento da peça; Garante um corte mais limpo e mais rápido, sem emplastamento ou engripamento. 
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Fluidos de corte: óleo sintético
Óleo solúvel
Refrigerantes para cut-offs, serras,...
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FUNÇÕES DOS FLUIDOS DE CORTE
A utilização de fluidos de corte na usinagem inicia-se em 1890, com a água e a seguir soluções água/soda ou água/sabão (evitar a oxidação - peça e ferramenta). 
A água tem alto poder refrigerante, mas um baixo poder lubrificante (além de provocar oxidação). 
Por isto, outros fluidos de corte foram desenvolvidos. 
Nos últimos anos muito tem se discutido sobre o corte a seco ou com mínima quantidade de fluido (MQF).
FUNÇÕES DOS FLUIDOS DE CORTE
Os custos operacionais do fluido de corte podem chegar a 17% dos custos de fabricação por peça em indústrias metalúrgicas. 
Os fluidos de corte podem causar danos à saúde se absorvidos (contato pela pele, respiração e/ou ingestão) pelo ser humano. 
As doenças mais comuns são: dermatites, alergias, perda da capacidade pulmonar, câncer gastrointestinal e outros tipos de câncer. Os fluidos de corte podem também afetar o meio ambiente (solo, água e ar).
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Fluido de usinagem como Refrigerante
Como refrigerante ele atua:
Sobre a ferramenta e evita que ela atinja temperaturas muito altas e perca suas características de corte.
Sobre a peça, evitando deformações causadas pelo calor.
Sobre o cavaco, reduzindo a força necessária para que seja cortado.
Fluido de usinagem como Lubrificante
Fluido de usinagem como Lubrificante:
Atua reduzindo o atrito melhorando o rendimento da máquina pois facilita o deslizamento dos cavacos sobre a ferramenta; 
Redução de esforços;
Fluido de usinagem como
ação de limpeza
A ação de limpeza ocorre como consequência da aplicação do fluido de corte em forma de jato, cuja pressão afasta as aparas deixando limpa a zona de corte e facilitando o controle visual da qualidade do trabalho.
FUNÇÕES DOS FLUIDOS DE CORTE
	Principais funções dos fluidos de corte são:
• Refrigeração a altas velocidades;
• Lubrificação a baixas velocidades.
Outras funções
Proteção contra corrosão
Arrastamento dos cavacos 
Eliminação do gume postiço
Objetivos
Aumentar a vida da ferramenta;
Aumentar a eficiência de remoção de material;
Melhorar o acabamento superficial;
Reduzir a força e potência de corte;
Boa transparência, para permitir a observação do processo de usinagem.
Baixa inflamabilidade.
Não afetar ou poluir o meio ambiente, nem na utilização nem no descarte.
Não tercheiro incomodativo.
Poder de remover impurezas.
Boa molhabilidade e resistência a altas pressões.
Boa filtrabilidade.
Não formar espuma.
Água
Primeiro fluido de corte utilizado. Vantagens = abundância, baixo custo, não é inflamável e tem baixa viscosidade.
Desvantagens = provoca corrosão dos materiais ferrosos e apresenta baixo poder umectante (molhabilidade). Praticamente não são utilizados na produção.
A água tem elevado calor específico e elevada condutividade térmica em relação a outros líquidos, e este é o motivo pelo qual a água é usada como a base nos fluídos de corte refrigerantes. 
Óleo Integral
Óleo integral: Fluidos integrais, isentos de água:
Base mineral (óleos de petróleo, etc);
Base vegetal (óleos de mamona, canola, etc);
Base sintética (ésters, solventes sintéticos);
Óleo Integral
Óleo mais viscoso = maior poder de lubrificação; aplicável onde o calor gerado por atrito é muito grande, principalmente em desbaste pesado.
Óleo menos viscoso = maior poder de refrigeração; aplicável para altas velocidades de corte (o calor é rapidamente dissipado).
Problemas = alto custo em relação aos emulsionáveis, risco de incêndio, ineficiência à altas velocidades de corte, baixo poder refrigerante, formação de fumos(névoa) e riscos à saúde.
O ar comprimido pode ser utilizado com objetivo de resfriar a região de corte por meio de um jato, puro ou misturado a outro fluido, direcionado contra a interface, contra a superfície interna do cavaco, com razoável desempenho. A maior restrição na sua utilização é o intenso nível de ruído promovido no local de trabalho. Já a água, por ser altamente corrosiva aos materiais ferrosos, praticamente não é utilizada como fluido de corte. Enfim, as suas aplicações são bastante restritas.
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Óleo Integral
Podem causar câncer e dermatites.
Estes óleos têm excelentes propriedades lubrificantes, bom controle anti-ferrugem e longa vida útil.
No entanto, apresentam menor poder refrigerante quando comparados com os fluidos de corte solúveis em água, devido ao seu calor específico ser cerca de metade em relação ao da água.
Não são corrosivos.
Longa duração se mantido limpos.
Emulsões
Não é uma solução (água e óleo não se misturam). 
É comum que se tenha 60% ou mais de óleo na água.
Para que a mistura ocorra, é necessário aditivar o óleo com emulsificantes. Os emulsificantes (sabões e sulfanatos) possuem moléculas formadas por duas regiões distintas; uma delas é hidrófoba (teme a água) e a outra é hidrófila (gosta de água). Quando o óleo emulsionável é jogado na água, o emulsificante concentra-se na interface da água com o óleo. Então a região hidrófoba mistura-se com o óleo e a hidrófila mistura-se com a água. Esse fenômeno forma uma película capaz de evitar que as gotículas de óleo se aglutinem e se separem da emulsão.
A denominação “óleo solúvel” é imprópria porque o óleo não está solubilizado na água, mas sim disperso por causa do emulsificador. 
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Emulsões
Especialmente adequadas onde o requisito principal é a refrigeração, quando a retirada de material não é muito grande. Os aditivos eliminam os inconvenientes da água (corrosão/ baixo poder umectante).
Fluidos utilizados em operações de alta velocidade.
Consistem em gotas de óleo suspensas em água. 
Emulsões
Os óleos solúveis combinam as propriedades de lubrificação e anti-corrosão dos óleos com a excelente característica refrigerante da água.
As vantagens em relação aos óleos de corte incluem a melhor extração de calor da interface peça/ferramenta, melhor limpeza da superfície de trabalho, economia resultante da diluição em água, e condições de trabalho mais saudável e segura. 
Já a desvantagem reside em apresentar menor poder de lubrificação, não diminuindo de forma eficiente o atrito entre peça e ferramenta.
Emulsões são sistemas coloidais formados de dois líquidos imiscíveis, onde um deles dispersa no outro sob a forma de finas gotículas. A miscibilidade dos dois líquidos é conseguida mediante duas situações:
1- Adição de energia mecânica ao sistema, ou seja, submetendo o sistema a forte agitação (se misturam por um curto período, quando a agitação cessa, os dois líquidos voltam a se separar);
2- adição de uma pequena quantidade de uma terceira substancia (agente emulsificante), seguido por agitação. Neste caso, verifica-se a formação de uma mistura leitosa que é aparentemente uniforme.
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Micro-emulsões
Também chamados semi-sintéticos. Apresentam aditivos e compostos químicos que realmente se dissolvem na água, formando moléculas individuais.
Apresentam menor quantidade de óleo na água (tipicamente, em torno de 10%). Os semi-sintéticos têm maior vida útil, porque é necessária uma menor quantidade de emulsionantes (em relação às emulsões). Portanto sofrem menos ataques por bactérias.
Soluções químicas (fluidos sintético)
Consistem de sais orgânicos e inorgânicos e aditivos (principalmente os de lubricidade, biocidas, EP, anticorrosivos e umectantes).
Também conhecidas como fluidos sintéticos. Não apresentam óleo mineral em sua fórmula básica. 
Os sintéticos, teoricamente, têm vida útil infinita. 
Não sofrem ataques por bactérias. Alguns são biodegradáveis. Uma vez adicionado à agua, não pode ser separado. É necessário um fluido para cada tipo de processo (ex: torneamento, fresamento).
Soluções (fluidos sintéticos): As soluções são misturadas de água e produtos orgânicos e inorgânicos especiais que lhe conferem propriedades para seu uso como fluido de corte. As soluções não contém óleo na sua composição
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Soluções químicas (fluidos sintético)
São produtos compostos por inibidores de ferrugem, detergentes e agentes umectantes. 
Essas soluções devem se diluídas em água para o uso, refrigeram bem e dão boa proteção contra a corrosão, porém não lubrificam.
As soluções químicas são empregadas em retífica e outras operações onde a necessidade de refrigeração e detergência são predominantes.
Seleção do fluido de corte
Considerar principalmente: material da peça e da ferramenta, operação de usinagem e severidade da operação.
O óleo integral é preferível para condições severas. Enquanto os fluidos aquosos são preferidos para condições brandas.
Semi-sintético: micro-emulsão;
Sintético: soluções químicas;
Aditivos 
Antiespumantes: evitam a formação de espuma que poderia impedir a boa visão da região de corte e comprometer o efeito de refrigeração do fluido;
Anticorrosivos: protegem a peça, a ferramenta e a máquina-ferramenta da corrosão (são produtos à base se nitrito de sódio);
Antioxidantes: tem a função de impedir que o óleo se deteriore quando em contato com o oxigênio no ar;
Detergentes: reduzem a deposição de iôdo, lamas e borras (composto de magnésio, bário, cálcio, etc);
Aditivos 
Emulgadores: são responsáveis pela formação de emulsões de óleo na água;
Biocidas: substâncias ou misturas químicas que inibem o crescimento de microorganismos;
Agentes EP (extrema pressão): para operações mais severas de corte, eles conferem aos fluidos de corte uma lubricidade melhorada para suportarem elevadas temperaturas e pressões de corte reduzindo o contato da ferramenta com o material. Os principais agentes EP são à base de enxofre, cloro e fósforo.
DICAS TECNOLÓGICAS
 Fofo cinzento: são normalmente usinados a seco, porém um óleo emulsionável pode ser útil para ajudar a remover o cavaco que é o tipo de ruptura;
• O alumínio e suas ligas podem ser usinados a seco. Para algumas ligas é necessário o fluido de corte, que pode ser uma emulsão com mistura de óleo mineral e graxo e a maioria das emulsões solúveis. Não requer aditivos EP e o enxofre ataca o metal instantaneamente;
• Devido a altas fragilidades das ferramentas cerâmicas, deve-se tomar cuidado ao aplicar um refrigerante, porque os choques térmicos podem causar trincas superficiais.
DICAS TECNOLÓGICAS
• Magnésio e suas ligas normalmente são usinados secos e a altíssimas velocidades de corte, entretanto, um refrigerante pode ser usado. Emulsões são proibidas, pois a água reage com ocavaco para liberar hidrogênio, que apresenta riscos de ignição. O enxofre ataca o metal;
• O cobre e suas ligas geralmente usam óleos solúveis. O enxofre causa descoloração das peças;
Usinagem a seco
	Melhor alternativa para resolver os problemas causados pelos fluidos de corte, porém exige uma adaptação compatível de todos os fatores influentes neste processo; 
Usinagem a seco
	Método de usinagem a seco:
 
Pistola Automática de Ar produz um jato constante de ar para a ferramenta de corte que afasta os cavacos durante a usinagem a seco.
Usinagem a seco
Desvantagens:
Redução da vida útil da ferramenta;
Redução de parâmetros de corte;
A maior consequência dessas desvantagens é uma menor produtividade ;
MQF
A MQF (Mínima Quantidade de Fluido) seria uma solução intermediária e a curto prazo, entre a usinagem a seco e a usinagem com fluido cortante;
 
MQF
Minimização da quantidade de fluido.
A MQF é aplicada nas operações de corte em que não é possível a eliminação do fluido de corte. 
Na técnica de MQF (também chamado atomização ou névoa), o fluido é aplicado em vazões muito baixas (10 a 20 ml/h).
Direcionado contra áreas de atrito.
MQF
Desvantagens da MQF :
custos adicionais para pressurizar o ar e suportes tecnológicos;
Fumaça de óleo gerados (apesar de ser menor do que no fluido cortante).
DIREÇÕES DE APLICAÇÃO DO FLUIDO
Direção A: Aplicação convencional de fluido na forma de jorro à baixa pressão (sobre-cabeça);
Direção B: Aplicação de fluido entre a superfície de saída da ferramenta e a parte inferior do cavaco. Nesta aplicação, estudada em algumas pesquisas, o fluido é aplicado sob alta pressão;
Direção C: Aplicação do fluido entre a superfície de folga da ferramenta e a peça.
Técnicas de aplicação do fluído de corte
Inundação com jorro a baixa pressão:
Realizada através de tubeiras;
As vezes chamado de jorro de resfriamento porque é geralmente usado com fluído de corte do tipo refrigerante. 
No jato direto, um fluxo continuo de fluido é diretamente aplicado nas interfaces cavaco-ferramenta ou ferramenta-superfície usinada na operação de usinagem. 
Técnicas de aplicação do fluído de corte
2) Névoa (ou pulverização):
Essencialmente usadas com fluídos de corte a base de água. 
O fluído é aplicado diretamente na operação sob a forma de gotículas suspensas em vapor em alta velocidade injetado através de um jato de ar pressurizado. 
Este tipo de aplicação geralmente não é tão eficaz quanto o jorro direto para o resfriamento da ferramenta. 
Devido à corrente de ar de alta velocidade, a aplicação da névoa pode ser mais eficaz em fornecer o fluido de corte nas áreas de difícil acesso por inundação convencional. 
Fluído de Corte
A refrigeração pode ser necessária devido a:
a) Ferramenta – para minimizar desgaste e aumentar vida;
b) Peça – para evitar dilatação térmica (ou deformações de paredes finas) e 	dano metalúrgico superficial.
Principalmente fluidos aquosos
Fluído de Corte
Situações em que o fluido refrigerante aumenta a vida da ferramenta:
a) Ferramenta de aço rápido;
b) Corte contínuo com ferramenta de metal 	duro;
Fluído de Corte
Situações em que fluido refrigerante é necessário devido à peça:
a) Quando as tolerâncias dimensionais forem críticas, principalmente em peças de paredes finas;
b) Operações de retificação
Fluído de Corte
Situações em que o uso de fluido refrigerante deve ser evitado:
a) Corte com ferramentas cerâmicas puras e 	mistas;
b) Torneamento de aço endurecido;
c) Fresamento com ferramenta de metal duro
Fluído de Corte
Situações em que o fluido de corte não interfere na vida da ferramenta:
a) Usinagem do ferro fundido cinzento – grafita é lubrificante;
b) Torneamento e fresamento de ligas de Mg e Al (exceto (Al-Si)
E Book - GROOVER, Mikell P. Introdução aos processos de fabricação, Rio de Janeiro: LTC, 2014.
CHIAVERINI, Vicente, Tecnologia mecânica, São Paulo, Pearson Education, 1986 
E Book - REBEYKA, Claudimir J., Princípios dos Processos de Fabricação de Usinagem, Curitiba, Intersaberes, 2016
1. Koninck, J., Gutter, D., 1962, "Manual do Ferramenteiro", Mestre Jon, São Paulo, Brasil. 
2. Rossi, M., 1979, "Estampado en Frio de la Chapa", Dossat, Barcelona, Espanha. 
3. Schaeffer, L., 1999, "Conformação Mecânica", Imprensa Livre, Porto Alegre, Brasil. 
4. Helman, H.; Cetlin, P.R., Fundamentos da Conformação, Brasil. 
5. Provenza, F., Estampados, II, IIa, IIb, (Protec), Brasil.	
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
Até a próxima aula!
jose.camargo@anhembi.br
Engenharia de Produção