Este documento discute os mecanismos de desgaste e falha de ferramentas de corte, incluindo abrasão, adesão, difusão atômica e reação química. Também descreve os critérios para determinar o fim da vida útil da ferramenta, como desgaste excessivo ou comprometimento da superfície usinada. Além disso, analisa os fatores que influenciam a vida útil da ferramenta, como propriedades do material, condições de corte e características da máquina e fer

1. Cap. 10 - Desgaste e Vida da Ferramenta
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. 10 - Desgaste e Vida da Ferramenta
Mecanismos de desgaste e falha
Abrasão: na usinagem, as partículas que causam abrasão são do material da peça;
Adesão: perda de material da ferramenta como consequência do contato em alta
pressão e temperatura na região de agarramento da superfície de saída;
Difusão atômica: é caracterizado pela transferência difusional de massa da ferramenta
para o cavaco ou da ferramenta para a superfície usinada;
Reação química: ocorre quando a ferramenta e a peça são usadas em um ambiente
com produtos químicos ativos;
Deformação plástica: é a deformação permanente da geometria da ferramenta
durante o processo de usinagem;
Trincas por fadiga: ocorrem pelas fadigas mecânicas e térmicas que a ferramenta é
submetida durante o corte;
Lascamento: são causadas pela variação de temperatura durante o corte.
1 16

3. Cap. 10 - Desgaste e Vida da Ferramenta
Ferramenta
APC
Resíduo de APC
na superfície usinada
Resíduo
de APC
no cavaco
Figura 1: Adesão e APC
[Araujo, Mougo e Campos 2020]
Ferramenta
(WC sem
revestimento)
AISI 316
Cavaco
Região de
agarramento
Cavaco
Fe
Cr
Ni
Ferramenta
W
Co
Figura 2: Difusão na usinagem
[Araujo, Mougo e Campos 2020]
2 16

4. Avarias catastróficas
Deformação plástica
Trincamento
Lascamento
Figura 3: Deformação plástica 1
1
ALMEIDA, M. A. - Monitoramento das forças e desgaste da ferramenta durante o fresamento concordante e discordante
do aço ABNT 4140. Dissertação (Mestrado) — Universidade Federal de Minas Gerais, 2019
3 16

5. Figura 4: Trinca térmica [Gabaldo et al. 2010] 2
2
GABALDO, S. et al. Performance of carbide and ceramic tools in the milling of compact graphite iron – CGI. Journal of
the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 32, p. 511–517, 2010.
4 16

6. Figura 5: Lascamento [Almeida 2019] 3
3
RIBEIRO, K. S. B. Monitoramento da condição da ferramenta no microfresamento por sinais de potência e emissão
acústica. Dissertação (Mestrado) — Universidade de São Paulo, 2019
5 16

7. Cap. 10 - Desgaste e Vida da Ferramenta
Localização do desgaste
I Desgaste de flanco: localizado na superfície de folga;
II Desgaste de cratera: localizado na superfície de saída;
III Desgaste de entalhe: localizado de forma transversal desde a superfície de saída até
a superfície de folga;
IV Desgaste de ponta: localizado na ponta da ferramenta.
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8. Aresta lateral
Aresta de corte principal
rε
Superfície de folga
(a) Desgaste de flanco
rε Superfície de saída
Aresta lateral
Aresta de corte principal
(b) Desgaste de cratera
Superfície de folga
Superfície de saída
(c) Desgaste de entalhe
rε Aresta lateral
Aresta de corte principal
(d) Desgaste de ponta (nose wear)
Figura 6: Localização do desgaste na ferramenta [Araujo, Mougo e Campos 2020]
7 16

9. Cap. 10 - Desgaste e Vida da Ferramenta
Figura 7: Desgaste de flanco e de cratera [Câmara 2008]4
4
CâMARA, M. A. Influência do ângulo de posição sobre o fresamento frontal de níquel puro com insertos de metal duro.
Dissertação (Mestrado) — Universidade Federal de Minas Gerais,2008
8 16

10. Critérios de fim de vida da ferramenta
Quando a ferramenta apresenta desgaste excessivo ao ponto de comprometer as condições de
corte e/ou o acabamento da superfície usinada e começa a perder suas características
operacionais, esta deverá ser afiada ou substituída.
Norma de referência para a identificação das dimensões do desgaste : ABNT ISO 3685.
KT
KB
KF
KM
Superfície de folga
Superfície
de
saída
(a) Desgaste de cratera
Desgaste
Aresta de corte
Entalhe
V
BN
V
BB
max
V
BB
V
BC
Superfície de folga
de Flanco
(b) Desgaste de flanco
Figura 8: Medidas dos desgastes segundo a norma ISO 3685
9 16

11. Table 1: Dados geométricos dos desgastes de flanco e cratera (ISO 3685)
Nome Dados Geométricos
VBB Largura média do desgaste do flanco
VBBmax Largura máxima do desgaste do flanco
VBN Largura do desgaste do entalhe
KT Profundidade de cratera
KM Distância da aresta até a profundidade máxima da cratera
KF Largura entre a cratera e a aresta de corte
KB Distância da ponta até a largura máxima da cratera
Quando o desgaste de flanco médio atinge o valor de 0,3 mm e o comprimento do
desgaste ocorre de modo regular.
Quando o desgaste de flanco máximo alcança o valor de 0,6 mm, no caso do desgaste
não ocorrer de forma regular ao longo do flanco.
A vida da ferramenta pode ser determinada também pela profundidade da cratera:
KT = 0, 06 + 0, 3f.
10 16

12. Curva típica da evolução do desgaste de flanco
0 5 10 15 20 25 30
Tempo de corte (min)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Desgaste
de
flanco
(mm)
Fratura
Região II
Região III
Região I
V
BB
max=0,6 mm
T
Figura 9: Evolução do desgaste de flanco
Estágio I: tem-se o desgaste
rápido da ferramenta nos
primeiros minutos de usinagem;
Estágio II: tem-se a taxa de
desgaste uniforme ou estável,
onde a curva comporta-se como
uma função linear do tempo;
Estágio III: tem-se novamente
uma taxa de desgaste acelerada,
onde a falha da ferramenta é
iminente devido ao aumento da
temperatura.
T = tempo de vida da ferramenta
(neste caso para VBB = 0, 6 mm)
11 16

13. 0 20 40 60 80
Tempo de corte (min)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Desgaste
de
flanco
(mm)
Vc
(1)
=150 m/min Vc
(2)
=100 m/min Vc
(3)
=60 m/min
VBB
max=0,6 mm
T
60
T100
T150
Figura 10: Diferentes velocidades de corte [Araujo, Mougo e Campos 2020]
12 16

14. Curva de Taylor
Equação de Taylor simplificada:
VcTx
= C
T = tempo de vida da ferramenta
C = Vc cujo tempo de vida é 1 min
x = constante de Taylor, valores de referência:
Material HSS WC Cerâmico
x 0,1-0,17 0,2-0,25 0,4-0,6 1 2 5 10 20 40 80
Tempo de vida - T (min)
100
150
200
Velocidade
de
corte
(m/min)
Figura 11: Curva de Taylor referente a Figura 10
13 16

15. Cap. 10 - Desgaste e Vida da Ferramenta
Peça
• Propriedades do
material
• Temperatura da
superfície
• Calor específico
Ferramenta
• Tipo de
revestimento
• Propriedades
físicas do
substrato
• Geometria
Condições de corte
• Velocidade de corte
• Àrea do cavaco
• Fluido de corte
Vida da Ferramenta
Máquina
Ferramenta
• Rigidez
• Precisão
• Inércia térmica
Figura 12: Fatores que afetam a vida útil da ferramenta de corte
14 16

16. (a) [Ribeiro 2019]5
(b) [Oliveira 2007]6
Figura 13: Identificação das avarias por microscopia
5
RIBEIRO, K. S. B. - Monitoramento da condição da ferramenta no microfresamento por sinais de potência e emissão
acústica. Dissertação (Mestrado) — USP, 2019
6
OLIVEIRA, A. J. - Análise do desgaste de Ferramentas no Fresamento com Alta Velocidade de aços endurecidos. Tese de
Doutorado — UNICAMP, 2007.
15 16

17. (a) Aço AISI 52100 - 55 HRC (b) Aço AISI 52100 - 60 HRC
Figura 14: Desgaste da ferramenta medido por IFM [Boing 2016]7
7
BOING, D. - Transição da aplicação do metal-duro revestido e do PCBN no torneamento de aços endurecidos em função
da dureza e do teor de carbonetos. Tese de Doutorado — Universidade Federal de Santa Catarina, 2016.
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