Cap2 fundamentos

Capítulo II FUNDAMENTOS DA TEORIA DE USINAGEM
Prof. Luiz Carlos de Cesaro Cavaler, Dr. Eng.
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2. FUNDAMENTOS DA TEORIA DE USINAGEM
2.1 Superfícies na Peça
 Superfície a usinar: é a superfície da peça a ser removida
pela usinagem.
 Superfície usinada: é a superfície desejada, produzida pela
ação da ferramenta de corte.
 Superfície transitória: é a parte da superfície produzida na
peça pelo gume da ferramenta durante a rotação seguinte da
peça.
Figura 2.1 - Superfícies na peça.
2.2 Elementos da Ferramenta
 Corpo: é a parte da ferramenta que segura as lâminas ou
pastilhas de corte ou no qual são produzidos os gumes.
 Haste: é a parte pela qual a ferramenta é fixada.
superfície a usinar

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2.2 Elementos da Ferramenta - Continuação
 Base: é uma superfície plana na haste da ferramenta,
paralela o perpendicular ao plano de referência da
ferramenta, útil para locar ou orientar a ferramenta na sua
fabricação, afiação e medição.
 Partes ativas: são as partes cortantes das ferramentas:
gumes, face e flanco.
 Cunha: é a porção da parte ativa da ferramenta incluída
entre a face e o flanco.
Figura 2.2 - Elementos e superfícies de uma ferramenta de
torno.
 Furo da ferramenta: é o furo pelo qual a ferramenta pode
ser colocada ou fixada num eixo, árvore ou mandril.
 Eixo da ferramenta: é a linha imaginária usada para
fabricação e afiação da ferramenta ou para fixar a ferramenta
na sua utilização.
Haste
Base
Gume
principal
Flanco
secundário A’
Quina
Flanco
principal A
Gume
secundário
Face

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Gume
principal
Flanco
secundário Flanco
principal
Gume
secundário
Quina
Gume
principal
Direção de
avanço
Face
Figura 2.3 - Gumes e superfícies da parte ativa de uma fresa
cilíndrica.



Figura 2.4 - Gumes e superfícies da parte ativa de uma broca
helicoidal.
2.3 Superfícies da Ferramenta
 Face A: É a superfície sobre o qual o cavaco escoa, figura
2.2.
 Flanco A: é a superfície ou as superfícies da cunha
voltadas à correspondente superfície transitória da peça,
figura 2.2.

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2.3 Superfícies da Ferramenta - Continuação
 Quebra-cavacos: é a modificação da face A com o objetivo
de guiar ou quebrar os cavacos, consistindo quer de uma
ranhura integrada na ferramenta quer de uma obstrução
integrada ou postiça.
(a) (b)
Figura 2.5 - Quebra-cavacos: a - comercial complexo 3D, b -
comercial simples 3D.
 Método de quebra-cavaco: consiste em forçar um
dobramento do material além do limite de resistência do
material, provocando a ruptura dos cavacos.
 Ângulos de saída negativos: 3 a 5º, em geral provocam
cavacos quebrados, dispensando quebra-cavacos.
 Quebra-cavacos de obstrução integrada na própria
ferramenta: consiste de um rebaixo retificado na face da
ferramenta.

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Figura 2.6 - Vista de frente do rebaixo do quebra-cavacos.
 Distância do quebra-cavacos lBn: é a distância entre o
ponto selecionado do gume principal à projeção do ponto
correspondente do quebra-cavacos na face A medida no
plano normal ao gume Pn.
Figura 2.7 - Quebra-cavacos do tipo obstrução integral.
 Influência de lBn: se for muito pequena, o cavaco vai sair
dobrado excessivamente e quebra muito miúdo,e a força e a
potência de corte aumentam. Se essa distância for muito
grande o dobramento do cavaco resulta insuficiente para
quebrá-lo.
A
Face ativa do
quebra-cavacos

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 Altura hB: é a distância entre a face A até o ponto
correspondente do quebra-cavacos, medido numa direção
perpendicular a face.
 Influência de hB: deve ser suficiente para que o cavaco seja
dobrado até a ruptura, pela obstrução. Altura excessiva
provoca um enrolamento muito apertado do cavaco.
 Raio de concordância rB: é o raio nominal da superfície
curva de um quebra-cavacos do tipo obstrução.
 Influência de rB: a face ativa do quebra-cavacos deve ter
um rB adequado com a face da ferramenta. Um canto vivo
impede o escoamento do cavaco, que tranca na face ativa e
provoca grandes esforços com quebra de partes da
ferramenta. Um raio muito amplo faz com que o cavaco seja
dobrado de modo insuficiente, não assegurando a sua
ruptura.
Figura 2.8 - 1e 2 rB corretos; 3 e 4 canto vivo provoca choques;
5 raio muito grande provoca dobramento insuficiente
para dobramento do cavaco.

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 Quebra-cavacos do tipo ranhura: ranhuras são
incorporadas a pastilha, hoje a solução mais freqüente.
Figura 2.9 - Quebra-cavacos em pastilha do tipo ranhura.
2.4 Gumes da Ferramenta
 Gume: é a aresta formada pela face e o flanco, destinada a
efetuar o corte.
 Gume principal da ferramenta S: é toda parte do gume que
começa no ponto em que o ângulo de direção do gume
principal da ferramenta r é zero e do qual pelo menos uma
parte é projetada para produzir a superfície transitória na
peça.
 Gume secundário da ferramenta S’: é o restante do gume,
se houver, começando no ponto em que o ângulo de direção
do gume r é zero, mas seguindo em direção contrária a do
gume principal da ferramenta.
 Gume ativo: é a parte do gume que está realmente
engajada no corte, num dado momento, gerando tanto a
superfície transitória como a superfície usinada da peça.
 Quina: é a parte na qual se encontram os gumes principal e
secundário. A quina pode ser curva (arredondada), reta
(chanfrada) ou em ponto.
PM
22º
0,2
0
0,2
5
20º
5º
7º

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Figura 2.10 - Termos relacionados da peça e da ferramenta.
 Ponto selecionado do gume: é um ponto escolhido de
qualquer parte do gume, com o objetivo de definir as
superfícies e ângulos da ferramenta.
2.5 Dimensões da Ferramenta
 Raio de quina r: é o raio nominal da quina arredondada,
medida no plano de referência Pr ou, o raio de concordância
que une os gumes principal e secundário.
 Tem objetivo de reforçar a quina e reduzir as forças atuantes
na mesma;
Figura 2.11 - Raio de quina r.
 A utilização de uma curva de concordância reduz a
espessura do cavaco da quina.

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Figura 2.12 - Raio de quina muito pequeno (A); muito grande
(B).
 r muito pequeno: apenas a parte final do cavaco é
reduzida.
 r muito grande: redução gradual da espessura do cavaco,
diminuindo a pressão específica e a quantidade de calor
gerada na quina.Tem tendência de induzir vibrações
devidas:
1. Comprimento excessivo do contato entre o gume e a peça;
2. Espessura não uniforme do cavaco.

r
f
Rt
8
2
 x1000 (2.1)
onde:
Rt [m]: Rugosidade máxima entre cumes (inferior e superior)
f [mm/rot]: Avanço
r [mm]: Raio de quina

10
Y
x
R
M
1
M 2
f

r Y
r
p
th
r
Figura 2.13 - Efeito do raio de quina r sobre o parâmetro de
rugosidade Rth.
 Comprimento da quina chanfrada b: é o comprimento
nominal do chanfro, medido no plano de referência Pr.
Figura 2.14 - Quina chanfrada.
 Chanfro: une os gumes principal e secundário com objetivo
de reforçar a quina e reduzir as forças atuantes na mesma.
 Ângulo de chanfro: é o ângulo executado na quina da
ferramenta. Aumenta o r e produz um cavaco mais fino e
uniforme.
Figura 2.15 - Emprego de um ângulo de chanfro na quina da
ferramenta.
b

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Tabela 2.1 - Ângulo e comprimento do chanfro.
Materiais Ângulo de chanfro Comp do chanfro
Fofo duro, ligas de
aços tenazes, aço
inox. monel etc.
10º 2 a 3f
Materiais macios ou
de baixa resistência
5º 2f
 O chanfro em relação ao r oferece as seguintes vantagens:
1. Raramente induz a vibrações;
2. Praticamente não aumenta a força e potência de corte;
3. Dá excelente acabamento, pois incorpora uma ferramenta de
desbaste (gume principal) e uma de acabamento (chanfro).
Figura 2.16 - Comparação entre pastilha tradicional e Wiper.
Pastilhas
tradicionais
Pastilha Wiper,
metade de Ra,
mesmo avanço
Pastilha Wiper,
duas vezes o
avanço, mesmo Ra

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2.6. Movimentos da Peça e da Ferramenta
 Movimento de corte: é o movimento entre a peça e a
ferramenta, que sem o movimento de avanço gera apenas
uma única remoção de cavaco, durante uma volta ou curso.
 Movimento de avanço: é o movimento entre a peça e a
ferramenta que, juntamente com o movimento de corte,
origina um levantamento repetido ou contínuo do cavaco,
durante várias revoluções ou cursos.
 Movimento resultante (efetivo) de corte: é o movimento
resultante dos movimentos de corte e de avanço, ao mesmo
tempo.
 Direção do movimento de corte: é a direção instantânea
do movimento de corte.
 Direção de avanço: é a direção instantânea do movimento
de avanço.
 Direção resultante (efetiva) de corte: é a direção
instantânea do movimento efetivo de corte.
Figura 2.17 - Movimentos da ferramenta e da peça.

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2.6. Movimentos da Peça e da Ferramenta -
Continuação
 Velocidade de corte vc: é a velocidade instantânea do
ponto selecionado do gume, segundo a direção e o sentido
de corte (m/min ).
 Velocidade de avanço vf: é a velocidade instantânea da
ferramenta segundo a direção e o sentido de avanço
(mm/min).
 Velocidade resultante (efetiva) de corte ve: é a velocidade
instantânea do ponto selecionado do gume, segundo a
direção efetiva de corte.
 Ângulo da direção de avanço : é o ângulo entre as
direções dos movimentos de avanço e de corte.
 Ângulo da direção resultante (efetiva) de corte : é o
ângulo entre a direção do movimento de corte e a direção
resultante de corte.
Figura 2.18 - Movimentos da broca e da peça.

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Figura 2.19 - Movimentos da fresa e da peça.
2.7. Grandezas de Corte
 Avanço f: é o percurso de avanço por volta ou por curso.
n
v
f f
 (2.2)
onde:
f [mm/rot]: Avanço
vf [mm/min]: Velocidade de avanço
n [min-1
]: Freqüência de rotação
 Seção de usinagem A: é a área da seção transversal de um
cavaco a ser removido, medida perpendicularmente a
direção de corte.
 Profundidade de Corte ap: é a profundidade de penetração
do gume principal.
 Largura de usinagem b: é a largura da seção transversal
de usinagem.

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2.7. Grandezas de Corte - Continuação
 Espessura de usinagem h: é a espessura da seção
transversal de usinagem.
h
p
f
b

a
b = a /sen p
h = f . sen 
Figura 2.20 - Grandezas de penetração.
hbfaA p
..  (2.3)
r
p
a
b
sen
 (2.4)
onde:
A [mm2
]: Seção de usinagem
ap [mm]: Profundidade de corte
f [mm/rot]: Avanço
b [mm]: Largura de usinagem
h [mm]: Espessura de usinagem
r [º]: Ângulo de direção do gume da ferramenta
 Passe: é a camada de material removida da peça numa
passagem da ferramenta, após um ajuste de profundidade.
r

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 Volume de usinagem V: é o volume da camada de material
a ser removido da peça.
 Taxa de remoção de material Q: é o volume de usinagem
por unidade de tempo.
cp
vfaQ .. (2.5)
1000
.. nD
vc

 (2.6)
onde:
Q [cm3
/min]: Taxa de remoção de material
ap [mm]: Profundidade de corte
f [mm/rot]: Avanço
vc [m/min]: Velocidade de corte
D [mm]: Diâmetro médio correspondente ao passe (diâmetro
médio de usinagem)
n [min-1
]: Freqüência de rotação
2.8. Sistemas de Referência
 Sistemas de planos de referência são necessários para
definir e especificar os ângulos de uma ferramenta de corte;
 O sistema de ferramenta na mão é necessário para definir a
geometria da ferramenta para sua fabricação e medição;
 O sistema de ferramenta em trabalho (efetivo) é necessário
para especificar a geometria da ferramenta, quando ela está
realizando uma operação de corte;
 Os planos definidos a seguir são referidos a um ponto
selecionado sobre o gume principal;

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Figura 2.21 - Planos no sistema da ferramenta na mão.

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 O plano de trabalho só existe no sistema de referência
efetivo. No sistema de ferramenta na mão, este sistema só
pode ser imaginado (assumido) como “plano de trabalho
convencional”, pois a ferramenta não está em ação e com
isso, não estão fixadas as direções de corte e avanço.
2.8.1 Sistema da Ferramenta na Mão
 Plano de referência da ferramenta Pr: É paralelo à base da
ferramenta no ponto selecionado.
 Plano de trabalho convencional Pf: É perpendicular ao Pr e
paralelo à direção de avanço.
 Plano passivo da ferramenta Pp: É perpendicular ao Pr e
ao Pf.
 Plano do gume da ferramenta Ps: É tangente ao gume no
ponto selecionado e perpendicular ao Pr.
 Plano normal ao gume Pn: É perpendicular ao gume no
ponto selecionado.
 Plano ortogonal da ferramenta Po: É perpendicular ao Pr e
Ps no ponto selecionado.
 Os planos Pn e Po são muito parecidos. Percebe-se que o
plano normal é geralmente inclinado em relação ao plano
ortogonal.
2.9 Ângulos da Ferramenta
 Os ângulos da ferramenta são descritos com auxílio do
sistema de planos de referência da ferramenta na mão.

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2.9.1 Ângulos Medidos no Plano de Referência
 Ângulo de direção do gume da ferramenta r: formado
entre o plano de trabalho (Pf) e o gume principal, medido no
plano de referência (Pr).
 Ângulo de quina da ferramenta r: formado entre o gume
principal e o gume secundário, medido no Pr.
 Ângulo de direção do gume secundário da ferramenta
’r: formado entre o plano de trabalho (Pf) e o gume
secundário, medido no Pr.
Figura 2.22 - Ângulos medidos no plano de referência.
 Ângulo de direção do gume da ferramenta r: tem as
seguintes funções:
1. Distribui as tensões de corte favoravelmente no início e no
fim de corte;
2. Diminui a espessura do cavaco e aumentar o comprimento
atuante do gume;
3. Aumenta o ângulo de quina r, aumentando a sua resistência
mecânica e a dissipação de calor;
4. Produz uma força passiva, o que ajuda, a eliminar eventuais
vibrações;
5. Influi na direção de saída do cavaco.

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Ângulo de direção do gume da ferramenta r - Continuação
 r  90º: faz com que o corte se inicie afastado da quina, o
gume inicia e termina o trabalho de modo gradual e
uniforme, figura 2.23. Origina uma força passiva, que
comprime a ferramenta contra as guias e o fuso, diminuindo
vibrações devidas a folgas, figura 2.24.
Figura 2.23 - Influência do ângulo de direção do gume r nas
condições de início e de fim de corte.
Figura 2.24 - O emprego de r  90º provoca uma força dirigida
para trás da ferramenta.
 r = 90º: o gume inicia e termina o trabalho subitamente em
todo o gume, podendo na saída da ferramenta da peça,
haver quebra ou lascamento do gume devido ao aumento da
pressão específica, figura 2.23.

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Ângulo de direção do gume da ferramenta r - Continuação
 O emprego de um pequeno r permite:
1. Um cavaco mais fino e mais largo ;diminuindo o desgaste e
aumentando a vida. A exceção ocorre em materiais de difícil
usinabilidade, em que um maior r e f, cavaco mais grosso, é
vantajoso pelo fato de fazer contato na face num ponto mais
afastado do gume;
2. Aumentar o avanço, isto permite uma substancial redução no
tempo de usinagem (f = h/senr);
3. Um grande r, reforçando a quina e ajudando a dissipar o
calor.
 r recomendados:
1. Para peças esbeltas, usa-se r grande, diminuindo as forças
passivas transversais à peça, evitando deformação;
2. Na ferramenta de sangrar e no bedame o r = 90º.
Figura 2.25 - Ângulos de direção do gume principal.
 Ângulo de direção do gume secundário ’r: sua função é
de permitir que apenas uma parte deste gume entre em
contato com a superfície usinada, evitando assim vibrações.
Muito grande reduz r e a resistência da ferramenta. Muito
pequeno provoca vibrações.

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2.9.2 Ângulo Medido no Plano do Gume
 Ângulo de inclinação do gume da ferramenta s: formado
entre o gume e o plano de referência (Pr), medido no plano
do gume (Ps).
Figura 2.26 - Ângulo medido no plano de gume.
 Ângulo de inclinação s: tem as seguintes funções:
controlar a direção do cavaco, proteger a quina da
ferramenta contra impactos e atenuar vibrações.
 s positivo e r de 90º: cavaco flui no sentido de se afastar
da superfície usinada, figura 2.27A.
 s negativo e r de 90º: cavaco flui na direção da superfície
usinada, figura 2.27B.
 s nulo e r de 90º: cavaco flui em sentido aproximadamente
paralelo à superfície usinada figura 2.27C.

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Figura 2.27 - Efeito do ângulo de inclinação na direção de
saída do cavaco.
 s negativo: em caso de corte interrompido faz com que o
impacto se dê afastado da quina evitando a quebra da
ferramenta, figura 2.28. Também reforça o gume secundário
tendo efeito sobre este, idêntico de n sobre o gume
principal. Ferramentas de desbaste (-3 a -5º).
Figura 2.28 - Proteção da quina da ferramenta, em cortes
interrompidos.
 s negativo (-5 a -8º): produz uma força passiva tendendo a
afastá-la da ferramenta, figura 2.29. Esta força tende a
reduzir folgas especialmente em máquinas desgastadas que
levam a vibrações e mau acabamento.

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Figura 2.29 - O ângulo de inclinação vai puxar a peça para a
ferramenta ou empurrá-la para fora.
2.9.3 Ângulos Medidos no Plano Normal
 Ângulo de incidência normal da ferramenta n: formado
entre o flanco principal e o plano do gume (Ps), medido no
plano normal (Pn).
 Ângulo normal de cunha n: formado entre a face e o
flanco principal, medido no Pn.
 Ângulo de saída normal da ferramenta n: formado entre a
face e o plano de referência (Pr), medido no Pn.
Figura 2.30 - Corte para evidenciar o plano normal.

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Figura 2.31 - Ângulo medidos no plano normal.
 Ângulo de incidência principal n: tem as seguintes
funções: evitar o atrito entre a superfície transitória da peça e
o flanco e permitir que o gume penetre no material e corte
livremente.
 n muito pequeno: o gume não pode penetrar e a
ferramenta cega rapidamente, ocorrendo forte atrito com a
peça, sobreaquecimento da ferramenta e mau acabamento
superficial.
 n muito grande: o gume quebra, ou solta uma série de
lascas (microlascamentos).
 Pode-se usar ângulos maiores em ferramentas de aço rápido
do que em ferramentas de metal duro, pois o primeiro é
muito mais resistente e tenaz do que o segundo;
 A usinagem de materiais moles, como alumínio, permite
ângulos bem maiores do que a usinagem de materiais duros,
pois estes solicitam o gume muito mais que aqueles.

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Tabela 2.2 - Ângulos de incidência n recomendados para
diferentes materiais de peças e ferramentas.
Material da peça
Ângulo de incidência do material da
ferramenta
Aço-rápido (º) Metal-duro (º)
Alumínio fundido 12 a14 8 a10
Fofo médio (250 HB) 7 a 9 5 a 7
Aço ABNT 1020 9 a 11 6 a 8
Aço inoxidável 7 a 9 5 a 10
 Ângulo de saída do cavaco n: influi decisivamente na
força, na potência de corte, no acabamento da superfície
usinada e no calor gerado.
 Verifica-se que o trabalho de dobramento do cavaco é muito
maior no caso D do que no caso A (figura 2.32), deve-se
preferencialmente n positivos;
Figura 2.32 - Trabalho de dobramento em função de n.

27
 Ângulo de saída depende dos seguintes fatores:
1. Resistência do material da ferramenta de corte;
2. Resistência e dureza do material a usinar;
3. Quantidade de calor gerado pelo corte;
4. Aumento da velocidade de avanço.
 Resistência do material da ferramenta de corte:
ferramentas de aço rápido admitem ângulos de saída
maiores que os metais-duros.
 Resistência e dureza do material a usinar: geralmente
utiliza-se um menor ângulo de saída para materiais duros do
que para macios.
 Para latão utiliza-se n = 0º para impedir que a ferramenta
“enganche” no material, penetrando demasiado na peça;
 O ferro fundido exige um menor ângulo de saída que o aço.
No fofo a pressão do cavaco sobre a ferramenta se dá mais
próxima ao gume;
 Para dois materiais com aproximadamente a mesma
resistência mecânica a zona de pressão do cavaco se acha
diferentemente situada, devido à diferente resistência que se
opõe a usinagem, figura 2.33;
Figura 2.33 - Influência da distribuição da pressão do cavaco
sobre a superfície de saída.

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 Resistência e dureza do material a usinar - Continuação
 Materiais de difícil usinabilidade deslocam a zona de maior
pressão do cavaco para próximo do gume (ferro fundido,
ligas de ferro fundido, aço inox, aços-rápidos, aços-
ferramentas recozidos, aços ligados duros 300 HB);
 Materiais de boa usinabilidade tem um limite elástico mais
elevado, permitem maior ângulo de saída, pois a zona de
pressão sobre a ferramenta fica afastada do gume (aços de
baixo carbono, aços ligados de dureza média e aços ao
carbono e ligados tratados termicamente);
 O n altera a direção da pressão de corte, pois a mesma é
perpendicular a face, figura 2.34.
Figura 2.34 - Influência do ângulo de saída sobre a direção do
cavaco.
 Quantidade de calor gerado pelo corte: alguns materiais
geram bastante calor ao serem usinados. Tais materiais
requerem ferramentas com pequenos n, a fim de impedir
que a temperatura próxima ao gume se aproxime da
temperatura de amolecimento do material da ferramenta.

29
 Quantidade de calor gerado pelo corte - Continuação
 Esta temperatura de amolecimento chama-se temperatura
crítica, além da qual se verifica uma forte redução de dureza;
 O trabalho de dobramento do cavaco e a temperatura da
ponta da ferramenta diminuem com aumento de n, figura
2.35.
Figura 2.35 - Correlação entre ângulo de saída e temperatura.
 Materiais de boa usinabilidade pode-se aumentar o ângulo
de saída, facilitando a saída de cavaco e diminuindo o calor
gerado. Também a zona de pressão e temperatura sobre a
ferramenta fica afastada do gume figura 2.36;
Figura 2.36 - Efeito do ângulo de saída sobre a área de
dissipação de calor.

30
 Quantidade de calor gerado pelo corte - Continuação
 Materiais de difícil usinabilidade deslocam a zona de maior
pressão e temperatura para próximo do gume e provocam
maior aquecimento próximo à quina da ferramenta, zona em
que a dissipação de calor é mínima. Com a redução de n
aumenta-se à área de dissipação de calor, figura 2.36.
 Aumento da velocidade de avanço: maiores avanços,
provocando cortes mais pesados, exigem menores ângulos
de saída. Com avanços muito pequenos a zona de pressão
se situa próxima ao gume e o acabamento resulta melhor
com n pequenos.
 Ângulos de saída negativos: o efeito principal do n
negativo é o de fazer com que a solicitação do material da
ferramenta, perto do gume, seja quase que exclusivamente
de compressão figura 2.37.
Figura 2.37 - O ângulo de saída negativo faz com que a
solicitação do gume da ferramenta seja mais de compressão do
que de cisalhamento.
 n (negativo) = n  n = 90º;

31
 Ângulos de saída negativos - Continuação
 A resistência à compressão dos metais duros é a mais
elevada de todos os materiais conhecidos;
 Inconvenientes do n negativo: menor qualidade de
acabamento; necessidade de maior força e potência de
usinagem e maior calor gerado na ferramenta.
Tabela 2.3 - Ângulos de saída n recomendados para diferentes
materiais de peças e ferramentas.
Material da peça
Ângulo de saída do material da
ferramenta
Aço-rápido (º) Metal-duro (º)
Alumínio fundido 20 a 30 0 a 20
Fofo médio (250 HB) 10 a 15 4 a 9
Aço ABNT 1020 15 a 25 15 a 18
Aço inoxidável 8 a 10 -7 a 4
2.9.4 Ângulos Medidos no Plano Ortogonal
 Ângulo de incidência ortogonal da ferramenta o:
formado entre o flanco principal e o plano do gume (Ps),
medido no plano ortogonal (Po).
 Ângulo ortogonal de cunha da ferramenta o: formado
entre face e o flanco principal, medido no Po.
 Ângulo de saída ortogonal da ferramenta o: formado
entre a face e o plano de referência (Pr), medido no Po.

32
2.10 Processo de Corte
 A figura 2.38 mostra a representação esquemática do
mecanismo de formação de cavaco.
 A deformação plástica contínua na região do cavaco pode
ser divida em diferentes regiões:
 Configuração estrutural da peça (a) passa, por cisalhamento,
à configuração do cavaco (b);
 Para materiais dúcteis, separação ocorre na região do gume
da ferramenta (e);
 As regiões (c) e (d) sofrem grandes deformações (pressão e
temperatura);
 Deslizamento de material sobre a ferramenta provoca
deformações plásticas adicionais (escoamento viscoso).
Superfície de corte
d
c
Flanco
Face
Ferramenta
Estrutura no cavaco
Plano de cisalhamento
Estrutura na peça
b
e
a
Figura 2.38 - Mecanismo de formação do cavaco.

33
2.10 Processo de Corte - Continuação
 O trabalho mecânico efetivo, empregado para usinagem, é
praticamente transformado em energia térmica. Os centros
de geração de calor são indênticos aos centros de
deformação. Em decorrência disto, temos fontes de calor na
região de cisalhamento e nas regiões de atrito da
ferramenta.
18%
2%
5%
75%
380° C
Ferramenta
Material da peça aço k = 850
Material da ferramenta HW-P20
Velocidade de corte V = 60mm
Expessura de Usinagem h = 0,32 mm
Angulo de incidência  = 10°
130
80
500
30
600
650
700
600
400
450
500
Cavaco
310
300
Peça
N
mm
C
2f
Figura 2.39 - Distribuição de calor e temperatura na peça,
cavaco e ferramenta, para a usinagem do aço.
Encruamento Produzido pelo Processo de Corte
 As condições de formação do cavaco tem grande influência
no grau de deformação da superfície usinada e dos cavacos
produzidos;
 A dureza máxima no gume postiço, atingindo valores várias
vezes maiores do que a peça(vide Fig. V.17). Os fragmentos
duríssimos sendo arrastados com o cavaco e com a peça
produzem forte desgaste abrasivo na face e no flanco da
ferramenta;

34
2.11 Encruamento Produzido pelo Processo de
Corte - Continuação
 Os fragmentos de gume postiço, incrustados na superfície
usianda às vezes tornam a mesma imprópria para trabalhar
em mancais e guias (péssimo acabamento superficial);
 A superfície usinada apresenta aumento de dureza, tensões
residuais (calor e deformação plástica). As tensões residuais
em casos extremos podem vir a romper o material e afetam
a resistência à fadiga de peça usinada.
2.12 Forças na Usinagem
 A força total de usinagem F é decorrente da ação de várias
forças, que agem nas diversas áreas de contato entre a peça
e a ferramenta;
 Supõem-se a força total atuando num ponto de referência,
escolhido numa posição que divide ao meio o comprimento
da parte ativa da ferramenta
 Conhecimento da força de usinagem é necessário para:
1. Projeto da máquina-ferramenta;
2. Determinação das condições de corte;
3. Avaliação da máquina-ferramenta;
4. Explicação dos mecanismos de desgaste;
5. Conhecimento da energia gasta.

35
Figura 2.40 - Decomposição de forças no torneamento
cilíndrico.
2.13 Tipos de Cavacos
 Contínuo;
 Cisalhado;
 Arrancado.
 Além disto os 2 primeiros tipos podem vir associados com a
formação de gume postiço.
 No cavaco contínuo e cisalhado o metal diante da
ferramenta é deformado até que escorregue numa estreita
faixa que vai do gume até a superfície da peça;
F
F
Fp
Ft
Sentido de
rotação da
peça
F - Força de Usinagem
Fc - Força de Corte
Ff - Força de Avanço
Fp- Força Passiva
Movimento
de avanço da
ferramenta

36
 A figura 2.41 mostra a zona de escorregamento (plano de
cisalhamento). O ângulo que o plano de cisalhamento faz
com a direção do movimento principal de corte chama-se
ângulo de cisalhamento .
Figura 2.41 - Plano e zonas de cisalhamento.
 Cavaco Contínuo
 O material diante da ferramenta é recalcado até que
escorrega ao longo do plano de cisalhamento e passa, sem
romper, a formar parte do cavaco que desliza suave e
uniformemente sobre a superfície de saída;
 A formação é favorecida por:
1. Ângulo de saída n grande;
2. Avanço pequeno (pequena espessura de cavaco);
3. Grande velocidade de corte;
4. Ferramenta afiada;
5. Emprego de fluido de corte eficiente (baixo coeficiente de
atrito);
6. Pequeno balanço da ferramenta, máquina rígida;
PEÇA
h
Plano de
cisalhamento
Zona primária
de cisalhamento
h
FERRAMENTA
Zona secundária
de cisalhamento
ch

Zona terciária de
cisalhamento

37
 Cavaco Contínuo - Continuação
 Ocorre em materiais dúteis com altas velocidades de corte
ou em baixas velocidades de corte com emprego do fluido de
corte;
 Cavacos contínuos formados na usinagem de materiais de
alta ductilidade apresentam os seguintes problemas:
 Bastante afiados e muito quentes, podem ferir o operador ou
dificultar o seu trabalho;
 No caso do emprego de ferramentas de MD ou cerâmica em
que se produzem grande volume de cavaco por unidade de
tempo ou no caso de tornos automáticos em que várias
ferramentas atuam simultaneamente, os cavacos ocupam
toda a área de trabalho, impedindo a visão do operador,
dificultando ainda a refrigeração e o avanço da ferramenta.
 É o mais desejável do ponto de vista de acabamento
superficial, da durabilidade da ferramenta e da energia
consumida.
 Cavaco Cisalhado
 O material, ao escorregar ao longo do plano de
cisalhamento, fissura no ponto mais solicitado. Esta fissura
progride, então, até à ruptura parcial ou total do cavaco
(processo não se apresenta ininterrupto e uniforme, como na
formação do cavaco contínuo);
 Em geral apresenta-se como uma fita contínua, pois efeitos
de pressão e temperatura provocam uma solda dos diversos
fragmentos;
 Tendência a vibrações (destruição do gume da ferramenta,
prejudicando o acabamento superficial e danificando os
mancais da árvore da máquina-ferramenta);

38
 Cavaco Arrancado
 Gerados essencialmente por ruptura, pela ação de tensões
principais de tração-compressão;
 Ocorre na usinagem de materiais frágeis, como ferro fundido
e latão, tendo a forma de pequenos fragmentos
independentes e distintos (é possível obter uma superfície
lisa, empregando ferramentas cuidadosamente afiadas e
avanços pequenos).
Figura 2.42 - Tipos de cavacos.
2.14 Forma dos Cavacos
 Depende: do avanço, da profundidade e velocidade de
corte, da geometria da ferramenta, do material da peça, do
fluido de corte etc.
1
2
3
4
4
321 Contínuo Lamelar Cisalhado

Campo de
formação de
cavacos cisalhado,
arrancado e
lamelar.
Campo de
formação de
cavaco
contínuo
Campo
elástico Campo
plastico Campo
plástico
Grau de deformação no
plano de cisalhamento
Deformação
Tensão
Tensão
0
Arrancado

39
Figura 2.43 - Formas de cavacos: 1- em fitas retas; 2- em fitas
retorcidas; 3- em fitas helicoidais longas; 4- em fitas helicoidais
curtas; 5- em fitas espiraladas; 6- em fitas cônicas; 7- em
vírgula.
 Metais frágeis: ferro fundido e latão em forma de lascas de
pequenas dimensões;
 Na produção prefere-se um cavaco que não ofereça perigo
ao operador, não obstrua o espaço de trabalho e que possa
ser removido fácil e rapidamente, evitando transferência de
calor para a peça ou para a máquina.
2.15 Fator de Recalque da Espessura do Cavaco
 Orienta os seguintes fatores de usinabilidade:
1. Pressão específica do cavaco sobre a ferramenta;
2. Volume de cavacos produzidos por unidade de potência;
3. Temperatura.
'
..
l
lD
h
h
h
D
ch 
 (2.7)
onde
D [mm]: Diâmetro Usinado
l [mm]: Comprimento do Material a ser Removido da Peça
l’[mm]: Comprimento do cavaco
1 2 3 4 5 7

40
Tabela 2.4 - Fator de recalque.
Material da
peça
vc (m/min) f (mm) ap
(mm)
n(º) Material da
ferramenta
h
Cobre 69 0,06 1,6 4,5 MD 7
Cobre 69 0,06 1,6 4,5 Diamante 1,8
ABNT 1035 69 0,06 1,6 4,5 MD 2,8
Alumínio 69 0,06 1,6 4,5 MD 2,5
Latão 69 0,06 1,6 4,5 MD 1,8
 O emprego de fluidos de corte apropriados também permite
reduzir o fator de recalque, em virtude da redução de atrito
entre o cavaco e a ferramenta.
Questionário
1. Defina e como forma-se: r, r, n, n, n, s.
2. Cite as superfícies da peça em um processo de usinagem?
3. Defina corpo e cunha de uma ferramenta de corte?
4. Defina face e flanco de uma ferramenta de corte?
5. Mostre num esboço as grandezas de penetração da ferramenta em um
torneamento de cilindragem?
6. Qual a finalidade do uso de quebra-cavacos?
7. Qual a diferença entre quina e ponta?
8. Qual a importância dos planos Pr, Pf?
9. Cite e mostre num esquema os ângulos que se medem no plano normal ao
gume, no plano de referência e no plano do gume numa ferramenta de desbastar.
10.Como se posiciona a ferramenta de torno em relação à linha de centro? Explique.
11.Quais os problemas dos cavacos contínuos formados na usinagem de materiais
dúcteis? Explique.
12.Cite e explique o funcionamento das grandezas fundamentais do quebra-cavacos
de obstrução integrada na própria ferramenta.
13.O que é marca de desgaste e qual a informação que fornece?

41
14.Que fatores afetam o acabamento? Explique.
15.O que é e qual a função do raio de quina?
16.Que efeito produz a diminuição do ângulo de saída sobre a força de corte?
17.Qual a influência do ângulo de incidência sobre o desgaste da ferramenta?
18.Quais fatores depende o ângulo de saída? Explique resumidamente.
19.Onde se utiliza o ângulo de saída negativo?
20.Que ângulos de saída se utilizam, em ferramentas de metal duro, para os
seguintes materiais, e porque: ferro fundido, latão, aço ABNT 1020 e alumínio?
21.Quais as funções do ângulo de inclinação?
22.Quais as funções do ângulo de direção do gume principal também chamado de
ângulo de posição ou de rendimento?
23.Quais as funções do ângulo de incidência?
24.Porque em materiais de difícil usinabilidade é mais conveniente utilizar metal
duro do que aço rápido?
25.De que depende a forma dos cavacos?
26.Cite 5 formas de cavacos?
27.Quais são os tipos básicos de cavacos e em que condições ocorrem?
28.Quais fatores favorecem a formação de cavaco contínuo?
29.Qual a diferença básica entre o cavaco contínuo e o cavaco cisalhado?
30.O que se entende por fator de recalque do cavaco?
31.Quais as forças que ocorrem no torneamento cilíndrico?
32.Qual a importância do conhecimento do fator de recalque?

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