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3. Usinagem para
Engenharia
Um curso de mecânica do corte
Resolução dos exerícios
Anna Carla Araujo
Adriane Lopes Mougo
Fábio de Oliveira Campos

4. Usinagem para Engenharia 1𝑎
Edição
Capítulo 11 :
11.1 O conceito de usinabilidade de um sistema de usinagem se refere
à facilidade com a qual a usinagem ocorre em um sistema de usi-
nagem, composto pelo material da peça usinada, ferramenta de
corte, condições de corte, máquina-ferramenta e processo sendo
realizado.
11.2 Os ensaios de usinabilidade de longa duração são aqueles onde a
ferramenta de corte é utilizada até o final da sua vida, considerando
um critério de fim de vida específico, para que seja possível a cons-
trução da curva de vida da ferramenta. Esses ensaios levam tempo
para ser realizados, além de haver um gasto grande de material. Já
os ensaios de usinabilidade de curta duração não são realizados
necessariamente até o final da vida da ferramenta e, por isso, são
mais rápidos e há um gasto de material menor.
Além do alto gasto de tempo e de material, os ensaios de longa du-
ração também possuem a desvantagem de serem utilizados apenas
para o critério de vida da ferramenta, o que para certas aplicações
pode não ser o ideal.
11.3 Tomando como ν𝑟𝑒𝑓
60 a velocidade de corte com a qual o aço SAE 1212
apresenta vida da ferramenta de 60 min: ν𝑟𝑒𝑓
60 = 63 m/min. Logo:
1. IU =
ν1117
60
ν𝑟𝑒𝑓
60
× 100% IU = 53,5
63 × 100% IU = 85%
2. IU =
ν1213
60
ν𝑟𝑒𝑓
60
× 100% IU = 81,90
63 × 100% IU = 130%
3. IU =
ν12L14
60
ν𝑟𝑒𝑓
60
× 100% IU = 112,77
63 × 100% IU = 179%
11.4 Tomando como ν𝑟𝑒𝑓
60 a velocidade de corte com a qual o aço B1212
apresenta vida da ferramenta de 60 min: ν𝑟𝑒𝑓
60 = 54 m/min. A Tabela
11.1 apresente o IU para diversos materiais. Logo:
1. IU =
ν𝑡𝑖𝑡𝑛𝑖𝑜
60
ν𝑟𝑒𝑓
60
× 100% 30 =
ν𝑡𝑖𝑡𝑛𝑖𝑜
60
54 × 100% ν𝑡𝑖𝑡𝑛𝑖𝑜
60 = 30
100 54 ν𝑡𝑖𝑡𝑛𝑖𝑜
60 =
16, 2 m/min
2. IU =
ν4130
60
ν𝑟𝑒𝑓
60
× 100% 30 =
ν4130
60
54 × 100% ν4130
60 = 65
100 54 ν4130
60 = 35, 1
m/min
3. IU =
ν𝑙𝑎𝑡𝑜
60
ν𝑟𝑒𝑓
60
× 100% 30 =
ν𝑙𝑎𝑡𝑜
60
54 × 100% ν𝑙𝑎𝑡𝑜
60 = 30
100 54 ν𝑙𝑎𝑡𝑜
60 = 108
m/min
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5. 11.5 Força de usinagem é o vetor resultante de força gerado durante o
corte no processo de usinagem. A força de corte é a componente
da força de usinagem projetada na direção de corte, dada pela
velocidade de corte. A força de corte é importante para a análise de
usinabilidade porque ela é a grande responsável pela demanda de
potência necessária à máquina para realizar o corte.
11.6 Quando se pretende analisar a usinabilidade de um sistema levando
em consideração o critério de morfologia do cavaco, deve-se levar
em conta os seguintes aspectos: se o cavaco gerado durante o
corte é longo ou curto, pois cavacos longos podem se enrolar na
ferramenta ou na peça, causando acidentes ou prejudicando a ru-
gosidade da peça; o tempo que o cavaco se mantém na região de
corte, pois quanto mais rápido o cavaco for removido daquela região,
mais rápido o calor absorvido por ele será dissipado e menor será a
temperatura na região de corte.
11.7 a A condutividade térmica do material usinado possui ligação
com a temperatura da região de corte. Na usinagem de um
material com baixa condutividade térmica, o calor gerado no
corte não é dissipado com eficiência, fazendo com que a tem-
peratura se eleve. Elevadas temperaturas de corte geram uma
diminuição da vida da ferramenta, maiores forças de usinagem
e pior rugosidade de superfície.
b As propriedades dos materiais estão diretamente relacionadas
à sua microestrutura. Ela pode ser alterada, por exemplo, por
tratamentos térmicos para que a resistência mecânica ou a
ductilidade seja aumentada. Fases microestruturais mais resis-
tentes ou o tamanho de grão (grãos refinados) geram materiais
mais resistentes o que afeta diretamente a usinabilidade, pois
aumentará a força de usinagem e diminuirá a vida da ferra-
menta.
c Materiais de alta ductilidade possuem a tendência em formar
aresta postiça de corte, que diminui a vida da ferramenta e
aumenta a rugosidade, piorando a usinabilidade do sistema e
também geram cavacos longos, que são prejudiciais à usina-
gem.
11.8 As ligas de titânio são considerados materiais de difícil usinagem
especialmente porque possuem alta resistência mecânica à eleva-
das temperaturas, baixa condutividade térmica fazendo com que
o calor se mantenha na região de corte e a temperatura aumente
e são suscetíveis à formação de aresta postiça de corte se usadas
baias velocidades de corte, devido à sua ductilidade.
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6. Usinagem para Engenharia 1𝑎
Edição
11.9 Ângulos de saída mais positivos diminuem a força de usinagem ne-
cessária ao corte, porém se usados valores mito elevados, também
pode ocorrer risco de quebra da ponta da ferramenta que se torna
mais afiada e um aumento da rugosidade da superfície usinada pelo
aumento do atrito entre a superfície de folga e a superfície usinada.
Ângulos de folga muito elevados causam o aumento da rugosidade
e do desgaste de flanco, diminuindo a vida da ferramenta. O raio
de ponta da ferramenta também afeta o acabamento, sendo que
um maior raio de ponta leva a menores valores de rugosidade. Há
ainda o uso de quebra-cavacos, que geram cavacos mais curtos.
11.10 Quebra-cavacos são dispositivos utilizados nas ferramentas de corte
com o intuito de gerar cavacos mais curtos durante o corte, espe-
cialmente em insertos. Eles são utilizados na superfície de saída
e podem ser fixados mecanicamente ou a ferramenta pode ser fa-
bricada já com o quebra-cavaco no seu formato. Eles funcionam
impondo uma curvatura ao cavaco que está escoando pela superfí-
cie de saída que seja suficiente para quebrá-lo.
11.11 O tempo total de usinagem de uma peça é dado por:
𝑡𝑡 = 𝑡𝑐 + 𝑡𝑠 + 𝑡𝑎 +
𝑡𝑝
𝑛𝑧
+ 𝑛𝑡
𝑛𝑧
𝑡𝑓𝑡
𝑡𝑡 = 4, 5 + 0, 45 + 0, 24 + 15
500 + 𝑛𝑡
500 3
O número de trocas de ferramenta necessárias para usinagem do
lote pode ser encontrado a partir do tamanho do lote 𝑛𝑧 e da quanti-
dade de peças que é possível usinar por vida da ferramenta ZT:
𝑛𝑡 = 𝑛𝑧
ZT
− 1
𝑛𝑡 = 99𝑡𝑟𝑜𝑐𝑎𝑠
Logo:
𝑡𝑡 = 4, 5 + 0, 45 + 0, 24 + 15
500 + 99
500 3
𝑡𝑡 = 5, 814𝑚𝑖𝑛
11.12 O Intervalo de Máxima Eficiência (IME) é dado pelas velocidades de
de corte de máxima produção V𝑐𝑚𝑥𝑝 e de mínimo custo V𝑐𝑜.
V𝑐𝑚𝑥𝑝 =
𝑥
√ C
(𝑥−1)𝑡𝑓𝑡
V𝑐𝑚𝑥𝑝 =
2,71
√ 8,8×106
(2,71−1)3,5
V𝑐𝑚𝑥𝑝 = 189𝑚/𝑚𝑖𝑛
V𝑐𝑜 =
𝑥
√ C2C
60(𝑥−1)C3
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7. C2 = Sℎ + S𝑚
C2 = 25 + 15 = R$40, 00/ℎ𝑜𝑟𝑎
C3 = C𝑓𝑡 +
𝑡𝑓𝑡
60 (Sℎ + S𝑚)
C3 = 5 + 3,5
60 (25 + 15) = 7, 33
V𝑐𝑜 =
𝑥
√ 40×8,8×106
60(2,71−1)7,33
V𝑐𝑜 = 124𝑚/𝑚𝑖𝑛
Assim, o IME é dado pelas velocidades de 124 m/min e 189 m/min.
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