Usinagem dos Metais: Introdução

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA DA UFPA
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA: USINAGEM DOS METAIS

INTRODUÇÃO
À
USINAGEM DOS
METAIS
Professora: Maria Adrina Paixão de Souza da Silva, Dra. Eng.
1


2


DEFINIÇÃO DE USINAGEM

Definição - segundo a DIN 8580, aplica-se a todos os processos de
fabricação onde ocorre a remoção de material sob a forma de cavaco.

Usinagem - operação que confere à peça forma, dimensões ou
acabamento, ou ainda uma combinação qualquer desses três, através
da remoção de material sob a forma de cavaco.

Cavaco - porção de material da peça retirada pela ferramenta,
caracterizando-se por apresentar forma irregular.

O Estudo da usinagem é baseado na mecânica (Atrito, Deformação),
na Termodinâmica (Calor) e nas propriedades dos materiais.
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DEFINIÇÃO DE USINAGEM

USINAGEM

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IMPORTÂNCIA DA USINAGEM

NA INDUSTRIA METAL
MECÂNICA

A maior parte de todos os produtos industrializados em alguma de
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suas etapas de produção sofre algum processo de usinagem



NA INDUSTRIA METAL
MECÂNICA são realizados por
80% dos furos
usinagem

100% dos processos de melhoria da
qualidade superficial são feitos por
usinagem

o comércio de máquinas-ferramentas
representa uma das grandes fatias da
riqueza mundial

70% das engrenagem para transmissão
de potência

90% dos componentes da industria
aeroespacial

100% dos pinos médico-odontológicos
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NA INDUSTRIA METAL
MECÂNICA
Outros produtos usinados

70% das lentes de contatos
extraoculares

100% das lentes de contatos
intraoculares

Lentes para CD player ou suas matrizes

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LIMITES DOS PROCESSOS DE
USINAGEM

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LIMITES DOS PROCESSOS DE
USINAGEM

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CLASSIFICAÇÃO DOS
PROCESSOS DE USINAGEM

Os processos de usinagem são classificados da seguinte forma:

Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida

Usinagem com Ferramentas de Geometria Não Definida

Usinagem por Processos Não Convencionais

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USINAGEM COM FERRAMENTA
DE GEOMETRIA DEFINIDA
Tornear
Fresar
Furar
Rosquear
Alargar
Brochar
Serrar
Plainar
outros
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USINAGEM COM FERRAMENTA
DE GEOMETRIA NÃO DEFINIDA
Retificar

Brunir

Lapidar

Lixar
Polir
Jatear
Tamborear, outros

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USINAGEM POR PROCESSOS
NÃO CONVENCIONAIS

Remoção térmica

Remoção Química

Remoção Eletroquímica

Remoção por ultra-som

Remoção por jato d'água, outros

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EVOLUÇÃO

HISTÓRICA

Ferramentas de pedra 14


EVOLUÇÃO

HISTÓRICA

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Plaina Neolítica de 6000 A.C.


EVOLUÇÃO

HISTÓRICA

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Furadeira a arco egípicia – 1500 A. C.


EVOLUÇÃO

HISTÓRICA
1.000 A.C. - Surgem os primeiros tornos - Idade do Bronze – metais
predominantes Cu, Zn, Sn

700 A.C. - processamento do ferro

SÉC. XIV - Desenvolvimento das primeiras armas de fogo na Europa

SÉC. XVI - Torneamento ornamental - Jaccques Benson

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EVOLUÇÃO

HISTÓRICA
SÉC. XVII – Melhoria nos
processos de fabricação de ferro e
aço

SÉC. XVIII - Primeiras obras
conhecidas sobre torneamento –
Jacques Plumier - L’ART DE
TORNEURS.

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 Torno a arco – 1565


EVOLUÇÃO

HISTÓRICA
SÉC. XIX – Revolução industrial

Desenvolvimento da máquina a vapor – James Watts

Primeiras Máquinas-Ferramentas projetadas segundo
princípios modernos

Torno de Maudslay – 1848
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EVOLUÇÃO

HISTÓRICA

Desenvolvimento da máquina a vapor – James Watts

Primeiras Máquinas-Ferramentas projetadas segundo
princípios modernos

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EVOLUÇÃO

HISTÓRICA
Fabricação em série
Aço ferramenta é o principal material de ferramentas
usinagem

Furadeira de Willkinson
– Acionada a roda
d'água

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EVOLUÇÃO

HISTÓRICA
SÉC. XX – Século da tecnologia

1900 – Taylor apresenta o Aço Rápido

1930 – Vanner Bush inventa o primeiro computador
analógico

1935 – é desenvolvido o Metal Duro

1946 – é desenvolvido o primeiro computador eletrônico
digital – o ENIAC

1947 – é desenvolvido o primeiro transistor nos
Laboratórios Bell

1950 – Primeira máquina-ferramenta numericamente
controlada, MIT
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EVOLUÇÃO

HISTÓRICA
SÉC. XX – Século da tecnologia

1960 - Primeira LASER foi construído por Theodore
Maiman, Laboratórios de pesquisa Hugues

1968 Borroughs produz os primeiros computadores
utilizando circuitos Integrados

1970 - BRIAN – Primeiras Pesquisas sobre usinagem de
ultra precisão

1970 – Primeiras ferramentas Cermets – Japão

1980 – Primeiras pesquisas sobre usinagem de alta-
velocidade

1990 – Ferramentas cerâmicas

1990 – Ferramentas CBN, Diamante 23


EVOLUÇÃO

HISTÓRICA
SÉC. XXI – Mais tecnologia
Máquinas Flexíveis
Integração total por computadores

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Tendências para a usinagem no século XXI


GRANDEZAS DO

PROCESSO

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GRANDEZAS DO

PROCESSO
Peça – Tudo aquilo que irá sofrer uma operação de usinagem

Dispositivo de fixação – local onde será fixada a peça

Ferramenta – tudo o que realiza uma operação de usinagem

Porta-ferramenta - dispositivo destinado a fixar a ferramenta

Máquina-ferramenta – elemento que proporcionará os movimentos,
velocidade, avanço e a força necessária ao processo de usinagem

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CINEMÁTICA GERAL DOS

PROCESSOS DE
USINAGEM
Movimentos que causam diretamente a remoção de cavaco:
de corte
de avanço
efetivo de corte

Movimentos que não causam diretamente a remoção de cavaco:
de aproximação e afastamento
de ajuste
de correção

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CINEMÁTICA GERAL DOS

PROCESSOS DE
USINAGEM
Os processos de usinagem necessitam de um movimento relativo
entre peça e ferramenta.

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VELOCIDADES DO
PROCESSO DE USINAGEM

Velocidade de Corte (Vc)

Vc = f (material peça,material ferramenta)

Velocidade de Avanço (Vf)

Velocidade efetiva de corte (Ve) 29


MOVIMENTOS NOS

PROCESSOS DE
USINAGEM

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MOVIMENTOS NOS

PROCESSOS DE
USINAGEM

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GRANDEZAS DO
PROCESSO DE USINAGEM

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RELAÇÕES QUE ENVOLVEM A
QUALIDADE
DE UMA PEÇA USINADA

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RELAÇÕES QUE ENVOLVEM A
QUALIDADE
DE UMA PEÇA USINADA

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GEOMETRIA DA
FERRAMENTA DE CORTE

Para cada par material de ferramenta / material de peça têm uma geometria de
corte apropriada ou ótima

A geometria da ferramenta influência na:

Formação do cavaco

Saída do cavaco

Forças de corte

Desgaste da ferramenta

Qualidade final do trabalho 35


GEOMETRIA DA
FERRAMENTA DE CORTE

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GEOMETRIA DA

FERRAMENTA DE
TORNEAR
α = ângulo de incidência

β = ângulo de cunha

γ = ângulo de saída

ε = ângulo de quina

χ = ângulo de direção

λ = ângulo de inclinação
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rε = raio de quina


PLANOS DA FERRAMENTA DE
CORTE
- Sistema de Ferramenta na Mão -

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PLANOS DA FERRAMENTA DE
CORTE
- Sistema de Ferramenta na Máquina -

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DENOMINAÇÕES PARA
AS FERRAMENTA DE
FURAR

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DENOMINAÇÕES PARA
AS FERRAMENTA DE
FRESAR

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TIPOS DE

QUINAS

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FATORES CONSIDERADOS

NA ESCOLHA DA
GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
Material da ferramenta

Material da peça

Condições de corte

Tipo de operação

Geometria da peça

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INFLUÊNCIAS DA
GEOMETRIA DA
FERRAMENTA

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INFLUÊNCIAS DA
GEOMETRIA DA
FERRAMENTA

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SOLICITAÇÕES NA CUNHA
DE CORTE

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CONSEQÜÊNCIA DOS

ESFORÇOS NA DE
FERRAMENTA

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FORÇAS NA
USINAGEM
Força de usinagem = f(condições de corte (f, v , a ), c p
geometria da ferramenta (χ, γ, λ), desgaste da ferramenta)

Onde:
Fc = Força de corte
Ff = Força de avanço
Fp = Força de avanço

Fc e Ff ~ 250 a 400 N/mm2 - aços de construção mecânica
Fc e Ff ~1100 N/mm2 - materiais de difícil usinabilidade 48


SUBDIVISÃO DO TRABALHO
EFETIVO NA USINAGEM

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SUBDIVISÃO DO TRABALHO
EFETIVO NA USINAGEM

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Bibliografias
• ABREU FILHO, Carlos. Tornearia Mecânica – Notas de
Aula, Belém, 2007.

• AGOSTINHO, Oswaldo Luis. VILELLa, Ronaldo Castro
(In Memoriam), BUTTON, Sérgio Tonini. Processos de
Fabricação e Planejamento de Processos. Universidade
Estadual de Campinas - Faculdade de Engenharia
Mecânica - Departamento de Engenharia de Fabricação -
Departamento de Engenharia de Materiais. Campinas, SP.
2004

• BRAGA, Paulo Sérgio Teles, CPM - Programa de
Certificação de Pessoal de Manutenção – Mecânica -
Processos de Fabricação, SENAI/CST, Vitória, ES. 1999.

• COSTA, Éder Silva & SANTOS, Denis Júnio. Processos
51
de Usinagem. CEFET-MG. Divinópolis, MG. março de 2006


Bibliografias
• DINIZ, A. E., Tecnologia da Usinagem dos Materiais. 3 ed.
São Paulo: Artliber Editora, 2003.

• FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos
Metais. Editora Edgard Blücher LTDA. São Paulo, SP,
1977

• INMETRO. SISTEMA Internacional de Unidades – SI
(tradução da 7ª edição do original francês “Le Système
International d’Unités”, elaborada pelo Bureau International
des Poids et Mesures - BIPM). 8ª edição Rio de Janeiro,
2003. 116 p.

• INMETRO. Vocabulário Internacional de Termos
Fundamentais e Gerais de Metrologia – VIM – Portaria
Inmetro 029 de 1995. 3ª edição, Rio de Janeiro, 2003. 75p.
52
• reimpressão.


Bibliografias
• PALMA, Flávio. Máquinas e Ferramentas. Apostila,
SENAI-SC, Blumenau, 2005.

• SECCO, Adriano Ruiz; VIEIRA, Edmur & GORDO, Nívia.
Módulos Instrumentais – Metrologia. Telecurso 2000. São
Paulo, SP, 2007

• VAN VLACK, L. H., Princípios da Ciência e Tecnologia dos
Materiais. Tradução Edson Carneiro. Rio de Janeiro:
Elsevier, 1970 – 4ª reimpressão.

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