geometria da ferramenta

TECNOLOGIA DE
CONTROLE NUMÉRICO
GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
A geometria da ferramenta influencia na:
• Formação do cavaco
• Saída do cavaco
• Forças de corte
• Desgaste da ferramenta
• Qualidade final da peça
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
• A geometria da ferramenta deve ser adaptada ao
material da peça, ao material da ferramenta e às
condições específicas da máquina ferramenta.
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
• Normas que tratam da geometria da cunha
de corte de ferramentas de usinagem 
NBR 6163, DIN 6581, ISO 13399.
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
PARTES CONSTRUTIVAS DE UMA FERRAMENTA
Gume Cortante e Cunha Cortante  é a parte da
ferramenta na qual o cavaco se origina através do
movimento relativo entre a ferramenta e peça.
Os gumes corte podem ser retilíneos, angulares ou
curvilíneos.
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
SUPERFÍCIES:
Superfície de saída: é a superfície da cunha sobre a qual
o cavaco se forma.
Superfícies de folga (também chamadas de superfícies
de incidência): são as superfícies da cunha que ficam
diante da superfície usinada da peça. Elas podem ter um
chanfro junto ao gume de corte.
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GUMES
Gume principal de corte: é o gume cuja cunha
correspondente indica a direção de avanço no plano de
trabalho.
Gume secundário de corte: é o gume cuja cunha
correspondente não indica a direção de avanço no plano
de trabalho.
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QUINAS
Quina de corte: é a quina na qual se encontram o gume
principal e o secundário de corte de uma mesma superfície
de saída.
Arredondamento da quina: possui raio r, medido no
plano de referência da ferramenta.
Chanframento da quina: em vez do arredondamento da
ponta de corte é executado um chanframento.
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
SISTEMA DE REFERÊNCIA DA FERRAMENTA
Para determinar os ângulos na cunha emprega-se um
sistema de referência, o qual é constituído por 3 planos
ortogonais, passando pelo ponto de referência do gume de
corte. São eles:
• plano de referência,
• plano de corte,
• plano ortogonal (ou de medida).
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Plano de referência da ferramenta: plano perpendicular à
direção de corte;
Plano de corte da ferramenta: plano perpendicular ao plano de
referência que é tangente ou contém o gume principal da
ferramenta;
Plano ortogonal (ou de medida) da ferramenta: é o plano
ortogonal aos planos de referência e de corte da ferramenta;
Plano de trabalho: é o plano perpendicular ao plano de
referência da ferramenta, definido pelas direções de avanço e de
velocidade de corte;
Plano normal ao gume principal: é o plano perpendicular ao
gume principal.
O plano de referência efetivo é normal à direção efetiva do corte, que
resulta da soma da velocidade de corte e velocidade de avanço.
O plano efetivo de corte e o plano efetivo de cunha se orientam da
mesma forma que os planos no sistema de referência na ferramenta.
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ÂNGULOS NA CUNHA CORTANTE
• Ângulos úteis para determinar a posição e a forma da
cunha cortante.
• Devem-se distinguir também os ângulos do sistema
efetivo de referência e os ângulos do sistema de
referência da ferramenta.
• Os símbolos dos ângulos do sistema efetivo de
referência levam o índice “e”.
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ÂNGULOS MEDIDOS NO PLANO DE REFERÊNCIA
Ângulo de Posição  (ou r): é o ângulo entre o plano de
corte e o plano de trabalho, medido no plano de referência.
Controla o comprimento atuante no gume de corte da
ferramenta.
Ângulo de Quina : é o ângulo entre os planos de corte
correspondentes (planos de corte e de medida) medido no
plano de referência.
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
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ANGULOS MEDIDOS NO PLANO DE CORTE
• Ângulo de Inclinação : ângulo entre o gume principal
de corte e o plano de referência, medido no plano de
corte.
• O seu vértice indica a quina de corte.
• É positivo quando a interseção de um plano paralelo
ao de referência com o plano de corte fica fora da
cunha.
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
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ÂNGULOS MEDIDOS NO PLANO DE MEDIDA DA
CUNHA CORTANTE:
Ângulo de Folga : também é chamado de ângulo de
incidência, é o ângulo entre a superfície de folga e o plano
de corte, medido no plano de medida da cunha cortante.
Ângulo de Cunha : é o ângulo entre a superfície de folga
e a superfície de saída, medido no plano de medida da
cunha cortante.
Ângulo de Saída : é o ângulo entre a superfície de saída
e o plano de referência, medido no plano de medida da
cunha cortante.
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
• Ângulos na ferramenta para um ponto no gume
principal, de uma ferramenta de torneamento (DIN
6581).
• Ângulos efetivos para um ponto que passa pelo
gume de uma ferramenta de torneamento (DIN
6581).
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
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Video 1
Video 2
GEOMETRIA DA FERRAMENTA
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INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
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Ângulo de incidência (ou folga) :
• Desgaste de flanco (caracterizado pela marca de
desgaste de flanco VB)  influenciado
consideravelmente pelo ângulo de incidência (atrito
entre a peça e a superfície de incidência).
• Se    cunha é enfraquecida duplamente: na
ferramenta pode-se ter acúmulo de calor  perda
da dureza a quente; cunha muito pequena também
aumenta o perigo do lascamento e quebra da
ferramenta.
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
Ângulo de saída :
•   determinado em função do material da peça,
pois influencia a formação do cavaco, a força de
corte, no acabamento da peça e no calor gerado.
• influencia a estabilidade da cunha  ferramentas
positivas podem quebrar como decorrência do
enfraquecimento demasiado da cunha.
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
Ângulo de saída :
•    trabalho de dobramento do cavaco  
temperatura gerada ;
• Em materiais de difícil usinagem  aquecimento é
mais próximo à quina, onde a dissipação de calor é
mínima; neste caso, deve-se diminuir  (isto é,
aumentar ).
• Quanto menor   esforços de corte , temperatura
gerada , vida da ferramenta   resistência e a
dureza do material a usinar são pontos primordiais
na escolha de .
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FERRAMENTA
Vantagens de um ângulo de saída positivo:
• forca de corte  e força de avanço , bem corno
uma melhora considerável na qualidade da
superfície da peça;
• saída do cavaco é favorecida, entretanto muitas
vezes apenas propicia uma quebra de cavaco
insuficiente (tendência a um cavaco contínuo).
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FERRAMENTA
Ângulo de saída negativo:
• estabilidade da ferramenta  (aplicação por
exemplo na usinagem de peças com interrupções
de corte, em peças laminadas ou fundidas);
• deformação plástica na usinagem   forças de
corte , solicitação térmica da cunha 
• desgaste de cratera   vida das ferramentas 
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
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FERRAMENTA
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
Ângulo de posição  tem as seguintes funções:
• controlar o choque de entrada da ferramenta;
• distribuir as tensões de corte favoravelmente no
início e no fim de corte;
• alterar a espessura do cavaco e o comprimento
atuante da aresta de corte;
• aumentar o ângulo de quina ();
• gerar uma força passiva na ferramenta que ajuda a
eliminar eventuais vibrações;
• influir na direção de saída do cavaco.
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
Ângulo de posição tem as seguintes funções:
• Em trabalhos usuais, o ângulo  pode variar de 30o
a 60o
• Na ferramenta de sangrar e no bedame,  = 90o .
• Não se aconselha usar  > 90o para não acunhar a
ponta da ferramenta no material.
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
Ângulo de posição:
• Avanço constante e profundidade de corte
constante, com  , a largura de usinagem “b”  
força específica por unidade de comprimento de
gume   ângulo de posição  especialmente
favorável na usinagem de materiais de alta
resistência, pois o desgaste da ferramenta .
• Por outro lado, a força passiva  com a diminuição
de   instabilidade , vibrações regenerativas
sobre a superfície da peça.
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
Ângulo de inclinação:
• Ângulo de inclinação negativo  processo de usinagem
pode ser estabilizado, porque o início do corte da
ferramenta não se dá na quina e sim em direção à parte
central do gume  tem-se uma solicitação adequada,
evitando-se o perigo da quebra do gume em
decorrência de uma solicitação excessiva.
• Ângulos de inclinação negativos também provocam
forças passivas grandes, que devem ser absorvidas
pela máquina ferramenta.
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
Ângulo de inclinação:
• Ângulo de inclinação também influencia o sentido e
direcionamento da saída do cavaco  ângulo de
inclinação negativo direciona o cavaco sobre a
superfície já usinada da peça e, com isso, a
qualidade da superfície usinada pode piorar.
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
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FERRAMENTA
Ângulo de Quina :
• Ângulo formado pela projeção dos gumes lateral e
principal de corte sobre o plano de referência.
• Principal função  aumentar a resistência mecânica
da ferramenta, pois materiais de difícil corte exercem
maior pressão próxima ao gume de corte e, por isso,
exigem uma ponta menos aguda  tais materiais
provocam aquecimento  na região mais próxima à
quina da ferramenta    área de dissipação de
calor  e resistência da ferramenta 
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FERRAMENTA
Raio de Quina r:
• r  o raio da curva de concordância medido no
plano de referência da ferramenta que une o gume
principal e o gume secundário da ferramenta 
objetivo de reforçar a quina e reduzir as forças
atuantes na mesma.
• Influencia a espessura do cavaco (h) na quina.
• Se r   apenas a parte final da espessura h é
reduzida.
• Se r   redução gradual de h, diminuindo a
pressão específica (Ks) na quina e reduzindo a
quantidade de calor gerada na mesma.
• Por outro lado, induz vibrações.
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FERRAMENTA
Raio de Quina r:
• Escolha do raio de quina  depende da
profundidade de corte (ap) e do avanço (f)
requeridos na operação de corte.
• Grau de acabamento (quantificado pela rugosidade)
obtido na superfície usinada depende em grande
parte de r e do avanço (f).
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
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FERRAMENTA
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
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Efeito do avanço sobre o acabamento
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FERRAMENTA
Um raio de quina pequeno, e um raio “Wiper” - Sandvik
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
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FERRAMENTA
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FERRAMENTA
Raio de Quina r:
• r afeta também a quebra dos cavacos gerados na
operação de corte e a resistência mecânica do
inserto.
• r   ideal para pequenos ap e reduz vibrações,
em decorrência da força passiva menor; porém,
diminui a resistência da quina.
• r   recomendado para grandes ap e f, já que o
gume é mais robusto, melhora a qualidade
superficial; porém, induz vibrações pelo aumento
nas forças radiais.
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
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FERRAMENTA
Raio de Quina r:
• Forças radiais que tentam empurrar o inserto para
fora da superfície de corte são alteradas para forças
axiais quando a profundidade de corte aumenta.
• Em geral  quebra de cavacos melhora com um
raio menor. Como regra geral, ap  2/3 r e/ou f =
1/2 r
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
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Ângulos da ferramenta para a usinagem do aço
INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DA
FERRAMENTA
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FERRAMENTA
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FERRAMENTA
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FERRAMENTA
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FERRAMENTA
Inserto especial da Iscar para operações de torneamento
Inserto especiais
para o
torneamento