AULA_17_PFI_2019_USINAGEM_Processos

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Prof. Dr. Norival Ferreira dos Santos Neto
Departamento de Engenharia Mecânica - UEM
nfsneto@uem.br
4331 
Processos de 
Fabricação I
Maringá-PR 2019
Prof. Dr. Norival Neto
Universidade Estadual 
de Maringá - UEM
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Tópico 2 – Usinagem
 Formação do cavaco
 Processos de usinagem
 Geometria, Forças e Potências de corte
 Materiais das ferramentas
 Fluidos de corte
 Avarias e desgastes de ferramentas 
 Vida da ferramenta
 Condições econômicas de usinagem
 Retificação, Furação e Fresamento
 Sobrematerial
 Usinabilidade
4331 – Processos de Fabricação I
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4331 – Processos de Fabricação I
AULA – 17
• Processos de Usinagem:
– Classificação
– Processos
– Máquinas-ferramenta
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Classificação
Os Processos de Usinagem podem ser classificados em:
− Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida.
− Usinagem com Ferramenta de Geometria Não Definida.
− Usinagem por Processos Não Convencionais.
• Processos de usinagem - operações que 
conferem à peça formas, dimensões e acabamento 
requisitados em projeto, retirando material na 
forma de cavaco.
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• Torneamento
• Fresamento
• Furação
• Aplainamento
• Alargamento
• Brochamento
• Serramento 
(Serração)
• Rosqueamento 
(Roscamento)
• Outros
Classificação
Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida:
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Classificação
Usinagem com Ferramentas de Geometria Não Definida:
• Retificação
• Brunimento
• Lapidação
• Lixamento
• Limagem
• Polimento
• Jateamento
• Tamboreamento
• Outros
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Classificação
• Remoção térmica
• Remoção química
• Remoção eletroquímica
• Remoção por ultra-som
• Remoção por jato d'água
• Outros
Usinagem por Processos Não Convencionais:
Processo de 
Usinagem por 
Eletroerosão
Processo de Corte 
por Jato d’água
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Torneamento
• No torneamento, a matéria prima (tarugo) tem inicialmente e 
preferencialmente a forma cilíndrica. 
• Na operação, a ferramenta normalmente executa movimento de 
translação, enquanto a peça gira em torno de seu próprio eixo. 
• Abaixo, algumas das variações do processo de torneamento: 
Torneamento 
Cilíndrico Externo
Torneamento 
Cilíndrico Interno
Torneamento Radial 
(Sangramento)
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Torneamento
Torneamento 
cilíndrico externo
Torneamento de 
faceamento
Torneamento 
cônico externo
Perfilamento radial
Roscamento 
externo
Torneamento 
cilíndrico interno
Torneamento 
cônico interno
Roscamento 
interno
Perfilamento radial 
interno
Torneamento Radial
(Sangramento)
Recartilhamento
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Torneamento
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D
d
ap
n
kr
f
Área da
seção do
cavaco
Direção
do avanço
Torneamento
Ângulo de 
Posição da 
Ferramenta
Capa
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• Velocidade de Corte (vc) - É definida como a velocidade instantânea de 
um ponto de referência da aresta cortante da ferramenta, segundo a 
direção e o sentido do corte.
Torneamento
D – diâmetro externo da peça ou ferramenta (mm)
n – rotação da peça ou ferramenta (rpm)
{
[m/min]
1000
.n.
vc
D

•Para ap até 4mm, calcula-
se a vc com diâmetro 
externo da peça (anterior 
ao passe de usinagem, D).
•Para ap maiores, toma-se o 
diâmetro médio (Dm) da 
peça, diâmetros externos 
antes e após o passe de 
usinagem: Dm = (D + d)/2
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• Velocidade de Avanço (vf) - É a velocidade instantânea da ferramenta 
em relação à peça. O avanço possui grande influência sobre a 
rugosidade superficial (acabamento) da peça usinada.
Torneamento







.D
1000.v
 f.f.nv cf

[mm/min] (f – avanço [mm/volta])
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• Profundidade de Corte (ap) - É definida como a profundidade com que 
a aresta principal de corte penetra no material, medida na direção 
ortogonal ao plano formado pelas direções de corte e avanço.
Torneamento
Profundidade 
de Corte (ap)
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de Maringá - UEMTorneamento
• Velocidades de corte (vc) em torneamento: 
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Tornos
• Constituintes de um TORNO:
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Tornos
• Constituintes de um TORNO:
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Tornos
• Constituintes de um TORNO:
Guias de 
escorregamento:
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A fixação da ferramenta de 
corte no porta-ferramenta influi 
no rendimento e na qualidade 
do trabalho.
Tornos
• Constituintes de um TORNO:
O cabeçote móvel serve de suporte 
ao contra-ponto, destinado a apoiar 
uma das extremidades da peça a 
ser torneada.
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Tornos
Placa universal: Neste tipo de acessório, as 
castanhas se movem simultaneamente
pela ação da chave introduzida em um dos 
furos existentes. 
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Para peças cilíndricas de diâmetros 
menores e maciças a fixação é feita 
por meio da parte interna das 
castanhas voltada para o eixo da 
placa universal.
Para peças com formato de anel, de 
diâmetros maiores, utiliza-se a parte 
raiada externa das castanhas.
Placa universal:
Tornos
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Lunetas: auxiliam na 
fixação de peças 
compridas e delgadas, 
de vão grande entre 
pontos ou entre placa e 
contra-ponta, evitando 
que ocorram vibrações 
e flexão da peça, 
tornando a usinagem 
possível. 
Tornos
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Tipos de Tornos
Tornos revolver:
Sua principal característica é o 
emprego de várias ferramentas 
convenientemente dispostas e 
preparadas para realizar as operações 
de forma ordenada e sucessiva .
Torre revolver 
(castelo) 
possui forma 
hexagonal , 
com uma 
ferramenta em 
cada uma das 
pontas.
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Tipos de Tornos
Tornos automáticos:
São máquinas nas quais todas as operações 
são realizadas sucessivamente, uma após 
outra, automaticamente.
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Tipos de Tornos
Tornos de placa:
São empregados para tornear peças curtas e de grande diâmetro 
(polias, volantes, rodas, etc). São variantes dos tornos horizontais e a 
fabricação deste tipo de tornos tem sido cada vez menor em função 
da evolução dos tornos verticais.
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Tipos de Tornos
Tornos verticais:
Com eixo de rotação 
vertical, são empregados 
para tornear peças de 
grande tamanho.
Diâmetro máximo torneável: 8.500 mm 
Altura máxima torneável: 2.400 mm 
Capacidade máxima na placa: 16 ton
Diâmetro da mesa: 3.000 mm 
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Mandrilamento
• Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de 
revolução com auxílio de uma ou várias ferramentas de barra. 
• Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se deslocam 
simultaneamente segundo uma trajetória determinada.
Mandrilamento 
Cilíndrico
Mandrilamento 
Radial
Mandrilamento 
Cônico
Mandrilamento 
Esférico
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Mandrilamento
Mandriladora de mancais
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Furação
• Na furação uma ferramenta multicortante (broca) executa uma 
cavidade cilíndrica na peça. 
• O movimento da ferramenta é uma combinação de rotação e 
deslocamento retilíneo (ao longo do eixo do furo). 
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Furação
• É um dos processos de usinagem mais utilizados:
− A maioria das peças industriais tem pelo menos um furo e 
somente uma minoria já é fabricada com furo pronto (fundição, 
forjamento, etc.)
− Em geral, as peças têm que ser furadas em cheio ou terem seus 
furos aumentados.
− Normalmente, há a necessidade de se fazer um furo de centro 
(evita excentricidade).
− Processo ainda com baixo avanço tecnológico (Brocas 
helicoidais de Aço Rápido ainda são muito utilizadas).
− Brocas de Metal Duro necessitam de velocidades de corte 
compatíveis (~200 m/min – d=10mm  RPM>6000).
Broca com Incerto Furação de Centro
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Furação
Furos de precisão podem passar por processos posteriores:
• Rebaixamento
• Alargamento
• Brochamento
• Brunimento
• Mandrilamento
• Torneamento interno
• Retificação interna
• Escareação
Retífica de Furos
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• Furadeiras são máquinas que têm como função principal executar furos nos 
mais diversos tipos de materiais. 
• Para tanto, o motor da furadeira aplica uma alta velocidade de rotação a uma 
ou várias brocas que serão responsáveis pela remoção de material desejada. 
• Para as diferentes condições de perfuração requeridas, foram criados 
diferentes modelos de furadeiras. 
• Antes de se escolher a furadeira ideal para o trabalho a ser realizado devem ser
avaliados os seguintes aspectos: 
– Forma da peça.
– Dimensões da peça.
– Número de furos a serem abertos.
– Quantidade de peças a serem produzidas.
– Diversidade no diâmetro dos furos de uma mesma peça.
– Grau de precisão requerido.
Furação
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Furação
• Tipos de furação:
Execução de um furo em 
material cheio, ou seja, que 
ainda não foi furado. 
Execução de furo em 
material previamente 
furado. 
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Furadeiras Sensitivas:
Utilizada para pequenas perfurações. O avanço 
do mandril se dá por meio de uma alavanca que 
o operador faz avançar aos poucos, assim 
sentindo o avanço da broca dentro do 
material. Por isso leva o nome sensitiva.
Furadeiras Portáteis:
A força de avanço vem do operador que força a 
furadeira contra o material, enquanto a rotação vem de 
um motor da própria furadeira. As furadeiras caseiras
classificam-se como portáteis. 
É utilizada comumente em peças já montadas onde a 
posição do local a ser perfurado impede a utilização de 
furadeiras mais precisas. 
Tipos de Furadeiras
Furadeira Manual
Furadeira Sensitiva
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Furadeiras de Bancada:
São máquinas de pequenas 
dimensões onde o avanço da broca é 
feito manualmente. O seu motor tem 
capacidade geralmente em torno de 
0,5 CV. 
Tipos de Furadeiras
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Furadeiras Múltiplas de Cabeçote Único:
Originaram-se da aplicação de cabeçotes de 
vários mandris a furadeiras de coluna. 
São mais úteis em peças a serem produzidas 
em série com necessidade de furação de muitos 
pontos em um ou vários planos.
Furadeiras múltiplas de 
cabeçote único 
Furadeiras Múltiplas de Múltiplos Cabeçotes:
Nessas furadeiras mais de um cabeçote atacam a 
peça a ser perfurada, eliminando a necessidade de 
reposicionar e virar a peça a cada vez que o plano de 
perfuração for alterado. 
São utilizadas para economizar tempo, uma vez que o 
tempo total de perfuração fica condicionado ao furo 
mais profundo.
Tipos de Furadeiras
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Furadeiras de Árvores Múltiplas:
Úteis para trabalhos em peças que têm 
que passar por uma série de 
operações, como furar, alargar furos e 
rebaixar cônica e cilindricamente.
Tipos de Furadeiras
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Furadeiras de Coluna:
As furadeiras de coluna se 
caracterizam por apresentarem uma 
coluna de união entre a base e o 
cabeçote. Esse arranjo possibilita a 
furação de elementos com as formas 
mais diversificadas, singularmente e 
em série.
Tipos de Furadeiras
1 Cabeçote fixo.
2 Conjunto de polias.
3 Motor elétrico.
4 Eixo (Árvore).
5 Porta ferramenta (Mandril)
6 Ferramenta (Broca).
7 Mesa ajustável.
8 Coluna.
9 Base.
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Furadeira Fresadora:
Possuem uma mesa coordenada, 
que permite que sejam realizadas 
as operações de furação e 
fresamento.
Tipos de Furadeiras
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Furadeiras Radiais
O sistema de cabeçote móvel elimina a necessidade de reposicionamento da 
peça quando se deseja executar vários furos. Pode-se levar o cabeçote a 
qualquer ponto da bancada, diminuindo o tempo de produção. Recomendada para 
peças de grandes dimensões, a serem furadas em pontos afastados da periferia. 
Tipos de Furadeiras
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Alargamento
• Uma variante da furação é o alargamento de furos, onde uma 
ferramenta similar à broca, porém com múltiplos gumes, remove 
material de um furo, aumentando seu diâmetro, ao mesmo tempo 
conferindo-lhe um alto grau de acabamento. 
• Este é um processo típico de acabamento. 
Alargamento Cilíndrico 
de Acabamento
Alargamento Cônico de 
Desbaste
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Alargamento
• O processo de furação é basicamente um processo de desbaste, que 
gera peças com tolerâncias pobres (ISO IT11 – IT14). 
• Quando são necessários melhores acabamentos superficiais ou 
tolerâncias mais apertadas (ISO IT7 – IT8), é necessário o uso de 
ferramentas que o permitam, os alargadores.
• O uso de alargadores serve para prover a furos já existentes a 
tolerância dimensional e o acabamento superficial desejado.
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Alargamento
• Tipos de Alargadores:
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Trepanação
Processo de furação em que apenas uma parte de material 
compreendido no volume do furo final é reduzida a cavaco, 
permanecendo um núcleo maciço.
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Brunimento
• Processo mecânico de usinagem por abrasão, empregado no 
acabamento de furos cilíndricos de revolução, no qual todos os 
grãos abrasivos da ferramenta abrasiva estão em constante 
contato com a superfície da peça e descrevem trajetórias 
helicoidais. 
• Para tanto, a ferramenta ou a peça gira e se desloca 
axialmente com movimento alternativo. 
Brunidora
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Brunimento
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• O brunimento de cilindros é uma 
operação de usinagem para acabamento 
da superfície interna. 
• São proporcionados “riscos” em ângulo, 
que normalmente podem variar de 90° a 
120°.
Este acabamento tem a função de vedação, 
controle de consumo e retenção de óleo 
lubrificante para lubrificação da parede dos 
cilindros e dissipação de calor entre anéis e 
cilindro, que varia conforme a rugosidade 
especificada.
Brunimento
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Brunimento
Aplicações: furos em bielas, camisas de 
cilindro, tambores de freiosetc.
Vantagens: curto tempo de fabricação, alta 
taxa de remoção, possibilidade de correção 
de erros de circularidade, forma e medida.
Desvantagens: não é possível corrigir um 
erro de posição.
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Brochamento
• Brochamento consiste no processo de usinagem mecânica com 
finalidade de remover material da superfície de uma peça, de forma 
linear e progressiva, pela ação sucessiva e ordenada dos fios de corte da 
ferramenta de dentes múltiplos dispostos em série, à qual denominamos 
brocha. 
• O grau de acabamento é superior no brochamento. 
• O processo é caro devido ao custo da ferramenta. 
• O brochamento pode ser interno ou externo. 
Brochamento Interno
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Brochamento
Partes Constituintes da Brocha:
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51
Brochamento
Brocha 
Externa
Brochas 
Internas
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Alojamento incorreto do cavaco ou falta de afiação da ferramenta
aumentam o esforço do corte, causando a ruptura ou o aprisionamento
do cavaco (por falta de espaço).
Formação do Cavaco:
Brochamento
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53
Brochamento
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- Força de tração.
- Possibilita trabalhos com ferramentas de grandes comprimentos.
- Montagem deve ser cuidadosa para evitar a flexão da brocha.
Brochadeira Horizontal:
Tipos de Brochadeiras
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55
Brochadeira Vertical:
• Força de tração ou 
compressão ou ambas.
• Brochamento interno ou 
externo.
• Indicada para locais com 
pouco espaço físico.
Tipos de Brochadeiras
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Brochamento
Brochadeiras:
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Aplainamento
• Na operação de aplainamento, o corte normalmente gera superfícies 
planas. 
• A ferramenta de corte tem movimento de translação enquanto a 
peça permanece estática, ou vice-versa. 
• Abaixo as possíveis operações de aplainamento:
Aplainamento de Rasgos Aplainamento de Perfis Aplainamento de Ranhuras 
em “T”
Aplainamento de 
Superfícies Côncavas
Aplainamento de Guias
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Aplainamento
Plaina Limadora
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Fresamento
• Processo mecânico de usinagem que visa a 
obtenção de superfícies quaisquer utilizando uma 
ferramenta multicortante.
• Na operação de fresamento a ferramenta de 
corte possui vários gumes e executa movimento 
de giro, enquanto é pressionada contra a peça. 
• A superfície usinada resultante pode ter 
diferentes formas, planas e curvas. 
Fresamento Tangencial Fresamento Frontal Angular
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Fresamento
O Processo de fresamento:
Combinação de dois movimentos
principais: 
O movimento de rotação da fresa e 
o movimento da mesa da máquina, 
onde a peça a ser usinada é fixada. 
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Fresamento
Movimento Discordante:
Onde a peça é levada contra o 
movimento de rotação do dente 
da fresa.
Movimento Concordante:
Onde a peça é levada no 
mesmo sentido de rotação 
da fresa.
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Fresamento
Tangencial (Periférico):
O eixo da fresa esta disposto 
paralelamente a superfície da peça.
Tipos de Fresamento
Frontal ou de Topo:
O eixo da fresa é perpendicular à 
superfície de trabalho.
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Fresamento
Fresa:
É a ferramenta de trabalho 
multicortante que compõe a 
fresadora.
Tipos de Fresas:
• Fresas de perfil constante.
• Fresas cilíndricas ou tangenciais.
• Fresas frontais ou de topo.
• Fresas angulares.
• Fresas para rasgos.
• Fresas de incertos intercambiáveis.
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Fresamento
Fresas de perfil constante:
São utilizadas para abrir 
canais, superfícies 
côncavas e convexas ou 
gerar engrenagens.
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Fresamento
Fresas cilíndricas ou tangenciais:
Possuem os dentes dispostos na 
superfície cilíndrica externa e as 
superfícies frontais são planas e 
paralelas. 
 
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Fresamento
Fresas frontais ou de topo:
Possuem os dentes ativos na
superfície frontal da ferramenta.
O eixo da fresa é perpendicular à
superfície gerada.
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Fresamento
Fresas Angulares:
São utilizadas para usinagem de perfis em ângulos, como rasgos
prismáticos e encaixes do tipo rabo de andorinha.
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Fresamento
Fresas para rasgos:
São utilizadas na 
construção de rasgos de 
chavetas e rasgos em T.
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Fresa de Incertos Intercambiáveis:
São também chamadas de cabeçote de fresamento.
As pastilhas de metal duro são fixadas por parafusos, pinos ou 
garras, podendo ser substituídas facilmente.
Fresamento
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Fresamento
Tipos de Fresadoras:
• Fresadora horizontal
• Fresadora vertical
• Fresadora universal
• Fresadora copiadora
• Fresadora pantográfica
• Fresadora CNC
Partes Principais de uma Fresadora
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Fresamento
Fresadora Vertical:
Fresamento 
Frontal
Fresamento de 
cantos a 90°
Fresamento de 
ranhuras em T 
Fresamento de 
guias em forma 
de cauda de 
andorinha
Fresamento de 
canais
Faceamento
Tem o eixo-árvore perpendicular a mesa.
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Fresamento
Fresadora Horizontal:
Fresamento de 
formas complexas
Fresamento 
periférico ou 
tangencial
Fresamento de 
ranhuras (chavetas) 
Fresamento de 
guias prismáticas
Fresamento de 
ranhuras com 
perfil constante
Fresamento de 
canais
Fresamento de 
ranhuras e 
contornos
Fresamento de 
roscas
Tem o seu eixo-árvore paralelo a mesa da máquina.
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Fresamento
Fresadora Universal:
• Todas as aplicações citadas 
anteriormente podem ser executadas na 
fresadora universal.
• A fresadora universal dispõe de dois 
eixos-árvore, um horizontal e outro 
vertical. 
• O eixo vertical situa-se no cabeçote, 
parte superior da máquina. 
• O eixo horizontal localiza-se no corpo 
da máquina. 
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Fresamento
Fresadoras Copiadoras:
Essas fresadora usinam peças a partir de 
um modelo.
Funcionam com dois cabeçotes: um 
apalpador e um de usinagem.
Fresadoras Pantográficas:
Semelhante a copiadora, porém a 
transmissão é coordenada 
manualmente pelo operador .
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Fresamento
Fresamento por geração (Método Renânia):
A fresa e o disco de aço onde são 
usinados os dentes da engrenagem 
apresentam movimento de rotação .
Fresa caracol
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Utilizam fresas semelhantes a engrenagens cilíndricas de dentes 
retos, apresentando cunha de corte nos dentes.
Fresamento por geração (Método Fellows):
Fresamento
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Retificação
• Na retificação a ferramenta remove 
material da peça por ação de grãos 
abrasivos. 
• A ferramenta gira emtorno de seu 
próprio eixo além de poder executar 
movimento de translação. 
• A peça a usinar também pode 
movimentar-se. 
• O processo é de alta precisão 
dimensional e proporciona grau de 
acabamento superior. 
Retificação Plana
Retificação Interna
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de Maringá - UEM
RETIFICADORAS:
Retificação
Máquinas utilizadas para usinar peças que necessitam exatidão de 
medidas e elevada qualidade de acabamento de superfícies.
76
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de Maringá - UEM
79
• quando se deseja atingir tolerâncias dimensionais 
superiores às obtidas com as máquinas ferramentas já 
vistas.
• quando se necessita de um melhor acabamento 
superficial.
• para corrigir deformações geométricas, decorrentes 
de outras operações de usinagem ou tratamento 
térmico.
Situações que exigem o uso de uma retífica:
Retificação
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• A partir de 0,001 mm, sendo comum 0,005 mm.
• Operações de desbaste: empregadas penetrações de 0,01 a 0,03 mm
• Operações de acabamento fino: 0,002 a 0,005 mm
Tolerâncias obtidas:
Retificação
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Características das retificadoras:
• Não é uma máquina propriamente de produção, pois o seu processamento é 
lento. É mais encontrada na manutenção e ferramentaria.
• Normalmente exige um operador bem treinado e experiente.
• É o processo de fabricação mais caro, sendo que o salário dos operadores 
costumam ser os maiores na fábrica e a hora/máquina a mais alta.
• A retificadora é uma máquina perigosa, exigindo procedimentos mais 
rigorosos de segurança.
• A atenção maior deve ser dada ao rebolo (ferramenta usada na retífica) e ao 
seu estado com relação a rachaduras: por serem frágeis, os rebolos devem ser 
protegidos de pancadas e choques e armazenados em local seco. Antes de 
serem usados, devem ser testados quanto a rachaduras, pelo método do som 
(martelo de madeira) ou pelo ultra-som.
Retificação
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Rebolos
Constituintes:
• Grãos abrasivos, duros e 
de arestas aguçadas, 
unidos por um aglutinante.
• Os rebolos são, portanto, 
ferramentas multi-cortantes, 
com milhares de arestas de 
corte, formadas pelos 
grãos.
Retificação
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Tamboreamento
• Tamboreamento ou Vibroacabamento: processo 
de acabamento de superfícies de peças produzidas 
em série, propicianto: polimento, rebarbação ou 
acabamento de cantos.
• As peças são colocadas em um recipiente 
denominado de caçamba, normalmente revestida 
de borracha ou poliuretano, contento corpos 
abrasivos (chips abrasivos, porcelanas, inox, 
grãos vegetais, compostos, etc.). 
• O processo pode ser auxiliado por aditivo em pó, 
líquido ou pasta. Estes aditivos podem ser 
abrasivos ou não abrasivos e ácidos, alcalinos ou 
neutros.
• Uma força aplicada na caçamba, através de 
motovibrador ou sistema vibratório faz com que a 
caçamba friccione e proporcione o atrito entre o 
material abrasivo e as peças.