AULA 7

GEOMETRIA DA FERRAMENTA DE CORTE

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7. VARIVEIS INDEPENDENTES DE ENTRADA: GEOMETRIA DA FERRAMENTA DE CORTE

7.1. Generalidades

A ferramenta de corte geralmente designada para realizar uma operao especfica de usinagem, e

a geometria (ngulos) desta ferramenta deve ser devidamente escolhida para poder execut-la com

preciso. Ela apresenta as seguintes partes construtivas mostradas pelas Figuras 7.1 e 7.2.

Cunha de corte: cunha formada pela interseco das superfcies de sada e de folga da ferramenta de

corte (Fig. 7.1).

Parte de corte: parte ativa da ferramenta constituda pelas suas cunhas de corte. A parte ativa da

ferramenta construda ou fixada sobre um suporte ou cabo da ferramenta, atravs do qual possvel

fixar a ferramenta para construo, afiao, reparo, controle e trabalho. Pode-se ter, portanto, uma

superfcie de apoio da ferramenta (Fig. 7.2a), ou a ferramenta poder ser fixada pelo seu eixo (Fig.

7.2b e 7.2c).

Superfcie de sada (A): superfcie da cunha de corte sobre a qual o cavaco formado e sobre a qual o

cavaco escoa durante sua sada da regio do trabalho de usinagem (Fig. 7.1 e Fig. 7.2).

Superfcie principal de folga (A): superfcie da cunha de corte da ferramenta que contm sua aresta

principal de corte e que defronta com a superfcie em usinagem principal (Fig. 7.1 e Fig. 7.2).

Superfcie secundria de folga (A'): superfcie da cunha da ferramenta que contm sua aresta de

corte secundria e que defronta com a superfcie em usinagem secundria (Fig. 7.1 e Fig. 7.2).

Aresta principal de corte S: aresta da cunha de corte formada pela interseco das superfcies de sada

e de folga principal (Fig. 7.1). Gera na pea a superfcie em usinagem principal (Fig. 7.2).

Aresta secundria de corte S': aresta da cunha de corte formada pela interseco das superfcies de

sada e de folga secundria. Gera na pea a superfcie em usinagem secundria (Fig. 7.2).

Ponta de corte: parte da cunha de corte onde se encontram a aresta principal e a secundria de corte

(Fig. 7.2). A ponta de corte pode ser uma interseo das arestas, ou a concordncia das duas arestas

atravs de um arredondamento, ou o encontro das duas arestas atravs de um chanfro.

Figura 7.1 Cunha de corte da ferramenta de torneamento

O fenmeno de corte realizado pelo ataque da cunha da ferramenta sobre a pea. O rendimento

desse ataque depende dos valores dos ngulos da cunha, pois esta que rompe as foras de coeso do

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material da pea. Os ngulos e superfcies na geometria de corte das ferramentas so elementos

fundamentais para o rendimento e a durabilidade delas. A denominao das superfcies da ferramenta, dos

ngulos e das arestas normalizada pela norma brasileira NBR 6163/90.

(a) ferramenta de tornear

(b) fresa frontal (c) broca helicoidal

Figura 7.2 Arestas de corte e superfcies da parte de corte de uma ferramenta de: (a) torneamento; (b) fresamento; (c) furao

Os ngulos da ferramenta servem para determinar a posio e a forma da cunha de corte. Para a

designao dos termos da cunha, foi empregada a geometria de uma ferramenta de torneamento, j que

nesta mais simples de exemplificar os diversos aspectos. As definies aqui representadas, em principio,

valem para todas as ferramentas de corte de geometria definida.

Os ngulos da ferramenta so classificados em: de folga (), de cunha (), de sada (), de ponta

(r), de posio principal (r), de posio secundrio (r) e de inclinao ().

A Figura 7.3 mostra os ngulos dispostos conforme os traos do plano de corte, do plano de

referncia e do plano de medida.

(a) (b) (c)

Figura 7.3 ngulos da ferramenta de corte: (a) plano de medida e plano de referncia; (b) ngulos no plano de

medida; (c) faceamento de material dctil com +.

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A Figura 7.4a mostra os ngulos medidos no plano de medida e a Figura 7.4b os ngulos medidos

no plano de referncia. Observe que os ngulos medidos no plano de medida so complementares (

90o) e os ngulos medidos no plano de referncia so suplementares (r r r 180o).

(a) (b)

Figura 7.4 (a) ngulos da ferramenta no plano de medida (normal aresta principal de corte); (b) ngulos da ferramenta no plano de referncia.

Quando se fala em ferramenta positiva ou negativa, tomam-se como referncia o ngulo de sada

() e, muitas vezes, tambm o ngulo de inclinao (). Uma ferramenta positiva utilizada

principalmente na usinagem de matrias de baixa dureza e dcteis; j uma ferramenta negativa aplicada

principalmente no corte de materiais de alta dureza e frgeis isto fortalece a cunha da ferramenta. A

Figura 7.5 mostra os ngulos e da ferramenta em uma operao de torneamento longitudinal externo.

Pela representao, ambos so negativos.

Os insertos negativos podem ter face dupla ou face nica, a aresta possui resistncia elevada,

apresentam folga zero e, em termos de produtividade, so a primeira escolha para torneamento externo,

principalmente em condies de corte severas. Os insertos positivos possuem face nica, suportam baixas

foras de corte ( pequeno), apresentam folga lateral e so a primeira escolha para o torneamento interno

e/ou externo de peas mais delgadas.

Figura 7.5 Representao dos ngulos na ferramenta em torneamento.

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7.2. ngulos da Ferramenta no Plano de Medida

7.2.1. ngulo de folga

O ngulo de folga () formado entre a superfcie de folga e o plano de corte medido no plano de

medida da cunha cortante; influencia na diminuio do atrito entre a pea e a superfcie principal de folga.

A funo de evitar o atrito entre a superfcie transitria da pea e a superfcie de incidncia (flanco)

da ferramenta e permitir que a aresta de corte penetre no material e corte livremente. A grandeza de

depende principalmente dos seguintes fatores: resistncia do material da ferramenta de corte; resistncia e

dureza do material da pea a ser usinada.

7.2.2. ngulo de cunha

O ngulo de cunha () formado pelas superfcies de folga e de sada; medido no plano de

medida da cunha cortante. A principal funo de aumentar a resistncia mecnica da ferramenta, visto

que materiais de difcil corte exercem maior presso prxima aresta de corte e por isso exigem uma

cunha menos aguda. Consequentemente, tais materiais provocam maior aquecimento na regio mais

prxima ponta da ferramenta (cunha e quina). Portanto, quanto maior for , maior a rea de dissipao

de calor e maior a resistncia da ferramenta de corte.

7.2.3. ngulo da sada

O ngulo da sada () formado pela superfcie de sada da ferramenta e pelo plano de referncia

medido no plano de medida; determinado em funo do material, uma vez que tem influncia sobre a

formao do cavaco e sobre a fora de corte. O ngulo um dos mais importantes da ferramenta, pois

influi decisivamente na fora e na potncia necessria ao corte, no acabamento da superfcie usinada e no

calor gerado. A grandeza de depende principalmente dos seguintes fatores: resistncia do material da

ferramenta de corte; resistncia e dureza do material da pea a ser usinada; quantidade de calor gerado

pelo corte; aumento da velocidade de avano. A Figura 7.6 mostra a influncia do ngulo de sada na

deformao do cavaco visando aumentar sua capacidade de quebra. O trabalho de dobramento do cavaco

diminui com o aumento de e, por conseguinte, a temperatura gerada diminui. Mas em materiais de

difcil usinagem, o aquecimento mais prximo quina, onde a dissipao de calor mnima; neste caso,

deve-se diminuir (isto , aumentar ). Alm disso, quanto menor , maiores os esforos de corte, maior

a temperatura gerada e menor a vida da ferramenta. Assim, a resistncia e a dureza do material a usinar

so pontos primordiais na escolha de .

Figura 7.6 Ferramenta de desbaste com ngulos medidos no plano de medida.

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7.3. ngulos da Ferramenta no Plano de Referncia

7.3.1. ngulo de posio principal

Formado pela projeo da aresta principal de corte sobre o plano de referncia e pela direo do

avano medido no plano de referncia. O ngulo de posio principal (r) tem as seguintes funes:

controlar o choque de entrada da ferramenta; distribuir as tenses de corte favoravelmente no incio e no

fim de corte; alterar a espessura do cavaco e o comprimento atuante da aresta de corte; aumentar o ngulo

de quina (r); gerar uma fora passiva na ferramenta que ajuda a eliminar eventuais vibraes; influir na

direo de sada do cavaco. Em trabalhos usuais, o ngulo r pode variar de 30o a 60

o. Na ferramenta de

sangrar, r 90o. No se aconselha usar r 90

o para no acunhar a ponta da ferramenta no material.

O ngulo (r) tem as seguintes funes: controlar o choque de entrada da ferramenta; distribuir as

tenses de corte favoravelmente no incio e no fim de corte; alterar a largura do cavaco (b), a espessura do

cavaco (h) e o comprimento atuante da aresta de corte; modificar o ngulo de ponta (r); gerar uma fora

passiva (Fp) na ferramenta que ajuda a eliminar eventuais vibraes; influir na direo de sada do cavaco.

Em trabalhos de desbaste usuais 30 r 60. Na ferramenta de sangrar e no bedame, r 90o.

No se aconselha usar r 90o para no acunhar a ponta da ferramenta no material. A Figura 7.7

mostra a influncia do ngulo de posio na formao do cavaco (largura, espessura e direo). Observa-

se que quando r 90o, b ap, h f e o cavaco se quebra na coliso contra a ferramenta; quando r 90,

b = ap/sen r, h = fsen r e o cavaco se quebra na coliso contra a pea.

Figura 7.7 Influncia do ngulo de posio na seo transversal de corte.

7.3.2. ngulo de ponta principal

O ngulo de ponta (r) formado pela projeo das arestas lateral e principal de corte sobre o plano

de referncia e medido no plano de referncia. determinado conforme o avano. A principal funo do

ngulo r assim como do ngulo aumentar a resistncia mecnica da ferramenta, visto que

materiais de difcil corte exercem maior presso prxima aresta de corte e por isso exigem uma ponta

menos aguda. Por conseguinte, tais materiais provocam maior aquecimento na regio mais prxima

quina da ferramenta (cunha e ponta). Portanto, quanto maior for r, maior a rea de dissipao de calor e

maior a resistncia da ferramenta de corte (Fig. 7.8).

7.3.3. ngulo de posio secundrio

O ngulo de posio secundrio (r) formado entre a projeo da aresta lateral de corte sobre o

plano de referncia e a direo de avano medido no plano de referncia. O ngulo (r) indica a posio

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da aresta secundria de corte. Sua principal funo controlar o acabamento, ou seja, permitir que apenas

uma pequena parte da aresta secundria entre em contato com a superfcie usinada, evitando assim

vibraes. No entanto, deve-se lembrar de que o acabamento da superfcie usinada depende tambm do

raio de ponta da ferramenta (r) (Fig. 7.8).

Figura 7.8 Ferramenta de desbaste com ngulos medidos no plano de referncia.

7.3.4. Raio de ponta

Alm dos ngulos, tambm as quinas de corte so arredondadas em funo do acabamento

superficial da pea. O raio de ponta (r) o raio da curva de concordncia medido no plano de referncia

da ferramenta (Fig. 7.9) que une a aresta principal e a secundria da ferramenta de corte, com o objetivo

de reforar a ponta e reduzir as foras atuantes na mesma. Isto reduz a espessura do cavaco (h) na ponta.

Se o raio r muito pequeno, apenas a parte final da espessura h reduzida. Se r muito grande, h uma

reduo gradual de h, diminuindo a presso especfica (Ks) na ponta e reduzindo a quantidade de calor

gerada na mesma; por outro lado, induz vibraes.

A escolha do raio de ponta mais apropriado depende principalmente da profundidade de corte (ap) e

do avano (f) requeridos na operao de corte. O grau de acabamento (quantificado pela rugosidade)

obtido na superfcie usinada depende em grande parte de r e do avano (f).

Figura 7.9 Raio de ponta no plano de referncia.

O raio de ponta afeta tambm a quebra dos cavacos gerados na operao de corte e a resistncia

mecnica do inserto. Um raio pequeno ideal para pequenos ap e reduz vibraes; porm, diminui a

resistncia da ponta. Um raio grande recomendado para grandes ap e f, j que a aresta mais robusta;

porm, induz vibraes pelo aumento nas foras radiais.

As foras radiais que tentam empurrar o inserto para fora da superfcie de corte so alteradas para

foras axiais quando a profundidade de corte aumenta. Em geral, a quebra de cavacos melhora com um

raio menor. Como regra geral, ap 2/3 r e/ou f = 1/2 r (Fig. 7.10).

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ap < r ap = 2/3 r ap > 2/3 r

Figura 7.10 Influncia do raio de ponta na formao do cavaco e nas foras radiais.

7.3.5. ngulo de inclinao

O ngulo de inclinao () o ngulo formado entre a aresta principal de corte e sua projeo

sobre o plano de referncia medido no plano de corte (Fig. 7.7). Tem por finalidade controlar a direo do

escoamento do cavaco, proteger a quina da ferramenta contra impactos, cortes interrompidos e atenuar

vibraes. O ngulo pode variar de 10 a 10.

(a)

(b)

Figura 7.7 ngulo de inclinao medido no plano de corte: (a) negativo; (b) positivo.