O documento discute os principais elementos de um sistema de usinagem, incluindo máquinas-ferramentas, ferramentas, peças e acessórios de fixação. Detalha os componentes de máquinas-ferramentas comuns como torno e fresadora e métodos de programação CNC. Explora também sistemas de fixação de peças e ferramentas e precisão dimensional em usinagem.

1. Capítulo 4 - Máquinas e ferramentas
Usinagem para Engenharia
A.C. Araujo a
, A.L. Mougo b
e F.O. Campos c
.
a
araujo@insa-toulouse.fr, INSA-Toulouse, Institute Clément Ader, França
b
adriane.mougo@cefet-rj.br, CEFET/RJ, Rio de Janeiro, Brasil
c
fabio.campos@cefet-rj.br, CEFET/RJ, Rio de Janeiro, Brasil
Slides propostos
Setembro de 2020

2. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
Sistema de Usinagem
O sistema de usinagem é composto pelo conjunto máquina-ferramenta, ferramenta, peça, os
acessórios de fixação dos elementos e elementos funcionais do processo.
Figura 1: Relação entre os elementos de um sistema de usinagem: máquina, acessórios de fixação,
ferramenta e peça
1 11

3. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
Elementos da máquina-ferramenta
Estrutura mecânica
Elementos de fixação da máquina
Acionadores (deslocamento e rotação)
Elementos de controle
Acessórios funcionais
2 11

4. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
Exemplos de máquinas-ferramentas
Torno (lathe) vertical e torno horizontal
Mandriladoras (boring machine)
Fresadora (milling machine) horizontal, vertical, universal, 4 ou 5 eixos (CNC)
Plaina de mesa ou de arrasto (planner) e plaina limadora (shapper)
Furadeira (drilling machine) manual, de bancada, de coluna, de coordenadas
3 11

5. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
Aplicação do fluido de corte
Os três principais objetivos são:
- promover a refrigeração, reduzindo a temperatura na zona de corte,
- aumentar a lubrificação da região de corte, reduzindo o atrito entre a ferramenta e a peça,
- e atuar na melhoria da remoção dos cavacos.
Formas de aplicação do fluido de corte na operação de usinagem:
1. Aplicação manual
2. Inundação com jorro a baixa pressão (jorro de resfriamento)
3. Fluido com alta pressão
4. Aplicação de névoa de fluido de corte ou Mínima Quantidade de Lubrificante (MQL).
4 11

6. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
Comando Numérico
A máquinas de comando numérico medem (através dos sensores internos) e controlam os
movimentos entre a peça e a ferramenta. Os movimentos relativos são medidos através das
três coordenadas cartesianas (X, Y, Z) e mais três possíveis inclinações da posição do eixo de
rotação do movimento de corte em torno de cada um dos eixos: A, em torno do eixo X, B do Y
e C do Z.
Programação CNC
1. Sistema de coordenadas absolutas
2. Sistema de coordenadas incrementais
5 11

7. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
X1
Y1
Z1
PZP
RM
Z - Zero Peça
Y - Zero Peça
A
C
B
X
Y
Z
X - Zero
Peça
Figura 2: Exemplo de referência da máquina (RM) e na peça (PRP) [Araujo, Mougo e Campos 2020]
6 11

8. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
Exemplo 1
Se um ponto A e o ponto B são definidos em coordenadas absolutas nas posições
CA = (0, 10, 10) e CB = (0, 10, 20). Se a ferramenta usa coordenadas absolutas para
movimentar de A para B, quando a ferramenta está em A ela recebera o comando para ir para
a coordenada (0,10,20). Enquanto que se o programa utilizar o modo de programação
incremental, ele indicará uma coordenada relativa igual a (0, 0, 10), a diferença entre a
posição final e a inicial
7 11

9. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
Exemplo de Programação CNC
N10 G55 G21 G90 G94
N20 M03 S1000
N30 G00 X80 Y90
N40 G01 F200 X100 Y200
8 11

10. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
Precisão dimensional na máquina-ferramenta
- Alta rigidez da máquina
- Tolerâncias e precisão da máquina
A norma ISO 230:2012 [ISO 2012] define os métodos para medir a precisão de máquinas
operatrizes, operando sob condições de carga quase estáticas através de testes dimensionais e
usinagem. É possível determinar o coeficiente de capabilidade de uma máquina-ferramenta.
Capabilidade: representa estatisticamente a faixa dimensional que a máquina produz.
9 11

11. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
Sistemas de fixação e localização da peça:
Os dispositivos de localização (Jig, em inglês) são especialmente projetados para
guiar as ferramentas ou para garantir as cotas de localização em uma montagem para
usinagem.
Os acessórios de fixação (Fixture, em inglês) são utilizados para restringir os graus de
liberdade de uma peça durante a usinagem para garantir a cota de dimensão da peça.
Gabaritos
Sistemas de fixação da ferramenta:
O suporte da ferramenta é o elemento que fixa a ferramenta de corte na
máquina-ferramenta e posiciona na orientação desejada.
10 11

12. Cap. 4 - Máquinas e ferramentas
kr
l
Suporte
Ferramenta
Figura 3: Ângulo de posição e de inclinação (hélice) definidos pelo suporte da ferramenta em uma
fresa de faceamento com 4 insertos [Araujo, Mougo e Campos 2020]
11 / 11