ABRASÃO

Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões - URI Departamento de Engenharias e Ciências da Computação – DECC

Engenharia Industrial Mecânica – EIM

PROCESSOS DE USINAGEM II

FFUUNNDDAAMMEENNTTOOSS DDAA UUSSIINNAAGGEEMM DDEE AACCAABBAAMMEENNTTOO

PPOORR AABBRRAASSÃÃOO MMEECCÂÂNNIICCAA

CCaappííttuulloo 11:: UUssiinnaaggeemm ppoorr AAbbrraassããoo

CCaappííttuulloo 22:: RReettiiffiiccaaççããoo

PPrrooff.. DDrr.. AAnnddrréé JJooããoo ddee SSoouuzzaa

Santo Ângelo

2007-2

PROF. DR. ANDRÉ JOÃO DE SOUZA

USINAGEM POR ABRASÃO Capítulo 1

1. INTRODUÇÃO

Em diferentes situações, ou exigências de acabamento e tolerância dimensional requeridas numa

peça e/ou componente são bastante rígidas, ou o material a ser usinado é extremamente duro, ou o

material é muito frágil para produzir a geometria desejada na peça – aplicando apenas os conhecimentos

e características dos métodos de remoção de material estudados na disciplina 39-154 Processos de

Usinagem I. Por exemplo, mancais de rolamento de rolos ou esferas, pistões, válvulas, cilindros,

estampos de corte, moldes, matrizes, cames, engrenagens e componentes de precisão aplicados em

instrumentação, geralmente necessitam de acabamentos finos e tolerâncias dimensionais bem apertadas.

Um dos melhores métodos para se obter tais características de acabamento em peças é através

da usinagem por abrasão. Assim, denomina-se usinagem por abrasão o processo mecânico de

remoção de material no qual são empregados grãos abrasivos, mais ou menos disformes, de alta dureza,

unidos por um ligante ou soltos, que são postos em interferência com o material da peça, figura 1.1.

Tem por objetivo melhorar as exatidões dimensionais e geométricas, a qualidade superficial de peças

e/ou alterar as suas características superficiais (operações de acabamento).

Figura 1.1 – Processo abrasivo de remoção de material



2

Abrasão é definida como sendo a operação de remover partículas de um material por atrito

contra outro material que será quase sempre mais duro que o primeiro. Esta ação de esfregar uma peça

contra outra para modificar sua forma geométrica ou afiá-la, pertence ao instinto do homem primitivo. A

importância nas operações de abrasão reside no fato de que elas corrigem os defeitos das operações

precedentes, como ocorre nos processos de usinagem.

Segundo a padronização brasileira ABNT PB 26 denomina-se ferramenta abrasiva aquela com

formas e dimensões definidas constituída de grãos abrasivos ligados por aglutinante (ou aglomerante).

Por outro lado, os gumes (arestas cortantes) são geometricamente indefinidos. A ferramenta abrasiva

com a forma de superfície de revolução adaptável a um eixo é denominada rebolo abrasivo. Não são

considerados rebolos abrasivos rodas ou discos de metal, madeira, tecido, papel, tendo uma ou várias

camadas de abrasivos na superfície.

Durante a operação de corte ou desbaste, são os grãos abrasivos que realizam a remoção de

material da peça. Eles se desgastam durante o trabalho, perdendo a capacidade de corte. Isto exige que

o grão se quebre ou se solte, expondo novos gumes (importante para a auto-afiação da ferramenta).

Desta forma, para que possam remover material, os grãos abrasivos devem ser:

• muito duros, para que mantenham gumes afiados (arestas vivas) por muito tempo;

• termicamente estáveis, para resistir às altas temperaturas de usinagem;

• quimicamente estáveis diante das altas temperaturas e pressões de usinagem, na presença de ar,

fluido de corte e material da peça.

Dependendo do processo de usinagem de acabamento, os grãos abrasivos agem diferentemente

na interação gume ⇒ material, podendo ser por: energia, posição, força ou trajetória, figura 1.2.

Energia Posição Força Trajetória

Figura 1.2 – Princípio de ação dos grãos abrasivos em operações de acabamento

Utilizam-se abrasivos unidos por um ligante nos seguintes processos de usinagem: retificação,

superacabamento, brunimento fino (honing) e lixamento. Utilizam-se abrasivos soltos nos seguintes

processos: lapidação, jateamento, tamboreamento e polimento.



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1.1. Retificação

Processo de usinagem por abrasão, destinado à obtenção de superfícies com auxílio de

ferramenta abrasiva de revolução. Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se desloca

segundo uma trajetória determinada, podendo a peça girar ou não. Pode ser frontal ou tangencial.

1.1.1. Retificação Frontal

Processo de retificação executado com a face do rebolo. É geralmente executada na superfície

plana da peça, perpendicularmente ao eixo do rebolo. Pode ser com avanço retilíneo da peça (fig. 1.3) ou

com avanço circular da peça (fig. 1.4).

Figura 1.3 – Retificação frontal com avanço retilíneo da peça

Figura 1.4 – Retificação frontal com avanço circular da peça

1.1.2. Retificação Tangencial

Processo de retificação executado com a superfície de revolução da ferramenta. Pode ser:

• Cilíndrica: processo tangencial no qual a superfície retificada é cilíndrica. Esta pode ser interna ou

externa, de revolução ou não. Quanto ao avanço automático da ferramenta ou da peça, a retificação

cilíndrica pode ser: com avanço longitudinal da peça (fig. 1.5), com avanço radial do rebolo (fig.

1.6), com avanço longitudinal do rebolo (fig. 1.7) ou com avanço circular do rebolo (fig. 1.8).

• Cônica: Processo de retificação tangencial no qual a superfície usinada é uma superfície cônica. Esta

superfície pode ser interna ou externa. Quanto ao avanço automático da ferramenta ou da peça, a

retificação cônica pode ser: com avanço longitudinal da peça, com avanço radial do rebolo, com

avanço circular do rebolo ou com avanço longitudinal do rebolo (fig. 1.9).

• De perfis: Processo de retificação tangencial no qual a superfície usinada é uma superfície qualquer

gerada pelo perfil do rebolo, figuras 1.10 e 1.11.



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Figura 1.5 – Retificação cilíndrica externa com avanço longitudinal da peça

Figura 1.6 – Retificação cilíndrica externa com avanço radial do rebolo

Figura 1.7 – Retificação cilíndrica interna com avanço longitudinal do rebolo

Figura 1.8 – Retificação cilíndrica interna com avanço circular do rebolo

Figura 1.9 – Retificação cônica externa com avanço longitudinal do rebolo

Figura 1.10 – Retificação de perfil com avanço radial

Figura 1.11 – Retificação de perfil com avanço longitudinal



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• Plana: Processo de retificação tangencial em que a superfície usinada resultante é plana (fig. 1.12).

Figura 1.12 – Retificação tangencial plana

• Cilíndrica sem centros (centerless): Processo de retificação cilíndrica no qual a peça sem fixação

axial é usinada por ferramentas abrasivas de revolução, com ou sem movimento longitudinal da

peça. A retificação sem centros pode ser com avanço longitudinal contínuo da peça (retificação de

passagem, fig. 1.13) ou com avanço radial do rebolo (retificação em mergulho, fig. 1.14).

Figura 1.13 – Retificação centerless com avanço longitudinal contínuo da peça

Figura 1.14 – Retificação centerless com avanço radial do rebolo

1.2. Outras Operações de Acabamento

1.2.1. Superacabamento

Processo mecânico de usinagem por abrasão, empregado no acabamento de peças, no qual os

grãos ativos da ferramenta abrasiva estão em constante contato com a superfície da peça. Para tanto, a

ferramenta ou peça gira lentamente e a ferramenta se desloca com movimento alternativo de pequena

amplitude e freqüência relativamente grande. Pode ser cilíndrico (fig. 1.15) ou plano (fig. 1.16).



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Figura 1.15 – Superacabamento cilíndrico Figura 1.16 – Superacabamento plano

1.2.2. Lixamento

Processo mecânico de usinagem por abrasão, executado por abrasivo aderido a uma tela e

movimentado com pressão. Ex: lixamento com folhas abrasivas (fig. 1.17) e com fita abrasiva (fig. 1.18).

Figura 1.17 – Lixamento com folhas abrasivas Figura 1.18 – Lixamento com fita abrasiva

1.2.3. Brunimento Fino (Honing)

Brunimento é um processo mecânico de usinagem por abrasão, empregado no acabamento de

furos cilíndricos de revolução, no qual todos os grãos ativos da ferramenta abrasiva estão em constante

contato com a superfície da peça e descrevem trajetórias helicoidais. Para tanto, a ferramenta ou a peça

gira e se desloca axialmente com movimento alternativo, figura 1.19.

1.2.4. Lapidação

Processo mecânico de usinagem por abrasão executado com abrasivo aplicado por porta

ferramenta adequado, com o objetivo de se obter as dimensões especificadas da peça, figura 1.20.



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Figura 1.17 – Brunimento Figura 1.18 – Lapidação

1.2.5. Jateamento

Processo mecânico de usinagem por abrasão, no qual as peças são submetidas a um jato

abrasivo para serem rebarbadas, asperizadas ou receberem acabamento, figura 1.21.

1.2.6. Tamboreamento

Processo mecânico de usinagem em que as peças são colocadas no interior de um tambor

rotativo, juntamente ou não com materiais especiais, para rebarbação ou acabamento, figura 1.22.

Figura 1.21 – Jateamento Figura 1.22 – Tamboreamento

1.2.7. Polimento

Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual a ferramenta é constituída por um disco

(fig. 1.23) ou conglomerado de discos revestidos de substâncias abrasivas (fig. 1.24).



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Figura 1.23 – Polimento com disco Figura 1.24 – Polimento com discos de pano

2. TIPOS DE ABRASIVOS

Segundo a padronização brasileira ABNT PB 26, abrasivo é um produto granulado, natural ou

sintético, usado com a finalidade de remover o material das superfícies das peças até o desejado.

A produção de peças seriadas intercambiáveis, para simplificar a montagem e facilitar a troca de

peças na manutenção, exigiu o estabelecimento de tolerâncias mais estreitas de fabricação e a

conseqüente utilização mais intensiva das operações de acabamento, assegurando menores valores de

rugosidade e medidas mais exatas e precisas. Isto levou à necessidade de ferramentas abrasivas de

características melhores e mais uniformes, em quantidades crescentes.

Com o crescimento das atividades industriais tornou-se necessária a obtenção de grãos abrasivos

de características controladas. Assim, os abrasivos naturais (pedra de arenito ou sílex, quartzo, esmeril

natural, coríndon natural, pedra pome, granada, diamantes, trípoli), de qualidades muito diversificadas e

com altas porcentagens de impurezas, cederam seu lugar aos abrasivos artificiais ou sintéticos

(óxido de alumínio Al2O3 cristalino, carboneto de silício SiC, carboneto de boro B4C, nitreto cúbico de boro

CBN e diamantes PCD e MCD).

Devido às exigências de mercado como a racionalização dos processos e automação, mudanças

para máquinas de comando numérico resultaram em demanda por abrasivos mais confiáveis, de

qualidade constante e com elevadas produções, como os superabrasivos (CBN, PCD, MCD) e os materiais

cerâmicos de alta performance, à base de óxido de alumínio.



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2.1. Características e Propriedades dos Abrasivos

As dimensões dos grãos e sua uniformidade são características importantes nos processos de

usinagem com abrasivos. Os grãos abrasivos são obtidos através de minerais triturados, formando

partículas que são classificadas com números, também conhecidos como “grana”. É a partir do tamanho

dos grãos que se define sua Granulometria: quanto maior a “grana”, menor será o tamanho do grão.

Desta forma, pode-se usar a seguinte relação:

• Desbaste Pesado – grãos grossos (14, 16, 20, 24) e médios (30, 36, 46, 54, 60).

• Desbaste Leve – grãos finos (70, 80, 90, 100, 120).

• Semi-acabamento – grãos muito finos (150, 180).

• Acabamento – grãos muito finos (220, 280, 320).

• Polimento – grãos finíssimos (400, 500, 600, 800, 1000, 1200).

Dureza pode ser definida como a resistência à ação do risco. Baseada neste conceito foi criada a

conhecida escala Mohs onde o mineral mais mole, o talco, é riscado por todos os outros e o mais duro é

o diamante que não é riscado por nenhum e risca todos os outros. Modernamente está ganhando

reconhecimento intensivo para a medição de dureza de grãos abrasivos a escala Knoop. O método

Knoop1 é utilizado para a medição de microdureza, na qual um penetrador de diamante, com formato

piramidal, é pressionado contra uma superfície devidamente polida.

Tenacidade representa a capacidade que os grãos abrasivos têm de absorver energia, isto é,

resistir a impactos sob ação dos esforços de choque sem perder o poder de corte. Portanto, os grãos que

possuem essa característica são indicados para operações de elevadas pressões.

Friabilidade é a capacidade de o grão fraturar-se em operação quando este perde o poder de

corte, criando assim novos gumes (arestas de corte), obtendo menor geração de calor. Portanto, os

grãos que a apresentam são indicados em operações que requerem a integridade física da peça.

1 A dureza Knoop (HK) é dada pela equação:

= =⋅ 2

p

P PHK

A C L

onde “P” é a carga aplicada [kgf], “A” é a área superficial de impressão [mm2], “L” é o comprimento da impressão [mm] ao longo do maior eixo e “Cp” é um fator de correção relacionado ao formato do penetrador (idealmente 0,070279). Este método foi desenvolvido no National Bureau of Standards (hoje NIST), por F. Knoop e é normalizado pela ASTM D1474 (Standard Test Methods for Indentation Hardness of Organic Coatings).



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2.2. Ligante, Dureza e Estrutura

Ligante ou Aglutinante tem a função de unir os grãos abrasivos entre si e também, se for o

caso, com o suporte (ferramenta). Os ligantes se dividem em dois grandes grupos: inorgânicos e

orgânicos. Os primeiros podem ser: cerâmicos ou vitrificados (V), siliciosos (S), de magnesita (O) ou

metálicos (M). Os segundos podem ser: goma-laca (E), borracha (R) ou resinóide (B).

Dureza da ferramenta abrasiva é a resistência oposta à extração dos grãos. Uma ferramenta

macia (suave) solta facilmente os grãos e gasta mais rapidamente; uma ferramenta dura retém

fortemente os grãos abrasivos. Como regra geral, quanto mais duro o material a ser usinado, mais macia

deve ser a ferramenta – e vice-versa. A capacidade de retenção dos grãos abrasivos depende: do tipo e

da quantidade volumétrica de ligante; dos tamanhos dos grãos e dos vazios.

Estrutura refere-se ao espaçamento entre os grãos. Uma estrutura fechada determina um maior

número de arestas cortantes (gumes) atuantes. Ferramentas abrasivas com estrutura aberta oferecem

mais espaços para alojamento do cavaco e tem maior durabilidade. Como regras gerais:

• A usinagem de material mole e dúctil exige ferramenta com estrutura aberta. Em contrapartida,

material duro exige estrutura fechada.

• Quanto mais fino o acabamento, mais fechada (densa) deve ser a estrutura, a fim de que se tenha

um número suficientemente grande de arestas cortantes.

3. RUGOSIDADE E ACABAMENTO USINADO

Rugosidade é o conjunto de irregularidades, i.e., pequenas saliências e reentrâncias que

caracterizam uma superfície. Essas irregularidades podem ser avaliadas com aparelhos eletrônicos, a

exemplo do rugosímetro. A rugosidade desempenha um papel importante no comportamento dos

componentes mecânicos. Ela influi na: qualidade de deslizamento; resistência ao desgaste; transferência

de calor; qualidade de superfícies ópticas; possibilidade de ajuste do acoplamento forçado; resistência

oferecida pela superfície ao escoamento de fluidos e lubrificantes; qualidade de aderência que a estrutura

oferece às camadas protetoras; resistência à corrosão e à fadiga; vedação; aparência.

As superfícies apresentam perfis bastante diferentes entre si. As saliências e reentrâncias são

irregulares. Para dar acabamento adequado à superfície da peça necessita-se, portanto, determinar o

nível em que ela deve ser usinada, i.e., deve-se adotar um parâmetro que permita avaliar a rugosidade.



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O parâmetro de medição aplicável à maioria dos processos de fabricação baseia-se nas medidas

de profundidade da rugosidade: “Ra”. Define-se “Ra” (roughness average) como o desvio médio

aritmético dos valores absolutos das ordenadas de afastamento (yi), dos pontos do perfil de rugosidade em

em relação à linha média, dentro do percurso de medição (lm). Essa grandeza pode corresponder à altura

de um retângulo, cuja área é igual à soma absoluta das áreas delimitadas pelo perfil de rugosidade e pela

linha média, tendo por comprimento o valor “lm”, figura 1.25. Para a maioria das superfícies, o valor da

rugosidade “Ra” está de acordo com a curva de Gauss, que caracteriza a distribuição de amplitude.

Figura 1.25 - Definição da rugosidade média Ra

A norma NBR 8404/1984 de indicação do Estado de Superfícies em Desenhos Técnicos esclarece

que a característica principal (o valor) da rugosidade “Ra” pode ser indicada pelos números da classe de

rugosidade correspondente, conforme a tabela 1.1.

Tabela 1.1 – Classes de rugosidade

RUGOSIDADE Ra (valor em μm)



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A tabela 1.2 classifica os acabamentos das superfícies usinadas – geralmente encontrados na

indústria mecânica – em 12 grupos, e as organiza de acordo com o grau de rugosidade e o processo de

usinagem que pode ser usado em sua obtenção. Permite também visualizar uma relação aproximada

entre a simbologia de triângulos, as classes, e os valores de Ra (μm). De acordo com a tabela 1.2, pode-

se perceber que há uma relação entre rugosidade e o processo de usinagem empregado na peça. A

melhor ou pior qualidade de trabalho decorre das condições de corte da ferramenta, do estado da

máquina-ferramenta, da velocidade de corte, da qualidade de trabalho, do assento da máquina etc.

Tabela 1.2 – Classificação do acabamento das superfícies usinadas de acordo



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Já os desvios de forma que afetam as dimensões nominais das peças podem ser ocasionados por

diversos fatores, sendo os principais (conhecido por 6 M’s) listados a seguir:

• Material da peça: usinabilidade, conformabilidade ou dureza.

• Medição: incerteza de medição, adequação do instrumento ao mensurando.

• Máquina-ferramenta: ferramenta de corte, defeitos nas guias, erros de posicionamento.

• Mão-de-obra: erros de interpretação, falta de treinamento.

• Meio ambiente: variação de temperatura, limpeza do local de trabalho.

• Método: processo de fabricação para obtenção da peça, parâmetros de corte.


RETIFICAÇÃO Capítulo 2

1. INTRODUÇÃO

A Retificação2 é o processo de usinagem abrasiva que apresenta maior emprego na indústria.

Caracteriza-se pela remoção de material da peça pela ação conjunta de grãos abrasivos ativos. A

impossibilidade de definir geometricamente os gumes das ferramentas abrasivas levou ao nome de

usinagem com gumes de geometria não-definida. É um processo geralmente utilizado para as operações

de acabamento de peças. Suas principais características são: possibilidade de obtenção de tolerâncias

apertadas (dimensionais entre IT4 e IT6 e geométricas compatíveis) e de baixas rugosidades (Ra =

0,2~1,6 μm); baixa capacidade de remoção de cavaco.

Muitas das peças usinadas têm a retificação como a última operação de uma ou várias de suas

superfícies. Assim, a retificação é um processo de usinagem por abrasão que requer bastante atenção,

pois se a peça for danificada nesta etapa (acabamento), todo o custo acumulado nas operações

anteriores não poderá ser recuperado.

A retificação tem por objetivo:

• Reduzir rugosidades ou saliências e rebaixos de superfícies usinadas com máquinas-ferramenta,

como furadeira, torno, plaina, fresadora.

• Dar à superfície da peça a exatidão de medidas que permita obter peças semelhantes que possam

ser substituídas umas pelas outras.

• Corrigir peças ligeiramente deformadas durante um processo de tratamento térmico.

• Remover camadas finas de material endurecido por têmpera, cementação ou nitretação.

Até bem pouco tempo atrás, a retificação, por ser um processo abrasivo de usinagem, era um

dos únicos processos utilizados em peças que já haviam sido endurecidas por tratamento térmico.

Atualmente, parte destas operações, principalmente as realizadas em superfícies de revolução, tem sido

substituída por outros processos, como o torneamento fino, por exemplo. Este fato se explica pelo

2 Retificar significa corrigir irregularidades de superfícies de peças.



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surgimento de materiais de ferramentas – como o nitreto de boro cúbico (CBN) e o material cerâmico –,

que podem ser usados no torneamento de peças duras e também devido à melhoria das características

de projeto e construção das máquinas-ferramenta. O torneamento tem substituído a retificação cilíndrica

externa (e às vezes interna) em muitos processos produtivos que exijam tolerância dimensional na casa

de IT5. Por outro lado, novos desenvolvimentos têm ocorrido com o processo de retificação, tais como:

novos materiais para ferramentas (CBN e diamante como material do grão abrasivo do rebolo); projeto

mecânico mais moderno da máquina retificadora (mancais e guias hidrostáticas, mecanismo de

compensação da deformação térmica etc.). Assim, pode-se dizer que o espaço que a retificação tem

perdido para outros processos, sempre que a ordem de tolerância é IT5 ou maior, tem sido recuperado

em situações onde as classes de tolerâncias são mais apertadas, como IT4 ou menor.

A ferramenta de retificação é denominada rebolo. O rebolo é um corpo (em geral, cilíndrico)

formado pelo material aglomerante, cuja função é reunir os inúmeros e pequenos grãos abrasivos que

vão entrar em contato com a peça e realizar a usinagem. Assim, cada grão abrasivo retira uma

quantidade minúscula de material da peça (por isso o processo é chamado de abrasivo), o que confere à

retificação a possibilidade de obtenção de tolerâncias bastante apertadas.

2. RETIFICADORAS

A Retificadora é a máquina empregada na usinagem de peças para dar às suas superfícies uma

exatidão maior e um melhor acabamento que os conseguidos em máquinas convencionais. Os materiais

ou peças em geral precisam ser submetidos a tratamento térmico (têmpera) para serem retificados.

Há basicamente 3 tipos: a plana, a cilíndrica universal e a cilíndrica sem centros

(centerless). Quanto ao movimento, em geral, as máquinas podem ser manuais, semi-automáticas e

automáticas. No caso da centerless, ela é automática, pois é utilizada em produção seriada.

2.1. Retificadora Plana

Esse tipo de máquina retifica todos os tipos de superfícies planas: paralelas, perpendiculares ou

inclinadas. Nesta máquina, a peça é presa a uma placa magnética, fixada à mesa. Durante a usinagem, a

mesa desloca-se em um movimento retilíneo da direita para a esquerda e vice-versa, fazendo com que a

peça ultrapasse o contato com o rebolo em aproximadamente 10 mm. Há também o deslocamento



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transversal da mesa. O movimento transversal, em conjunto com o longitudinal, permite uma varredura

da superfície a ser usinada. O valor do deslocamento transversal depende da largura do rebolo. Esta

retificadora pode ser tangencial de eixo horizontal (fig. 2.1a) e de topo de eixo vertical (fig. 2.1b).

(a) (b)

Figura 2.1 – Retificadoras planas: (a) tangencial; (b) vertical

2.2. Retificadora Cilíndrica Universal

Esta máquina retifica superfícies cilíndricas, externas ou internas e, em alguns casos, superfícies

planas em eixos rebaixados que exijam faceamento. A peça é fixa, por exemplo, a uma placa universal

como a utilizada no torno, que é dotada de um movimento de rotação. O rebolo em movimento de

rotação entra em contato com a peça e remove o material, figura 2.2.

2.3. Retificadora Sem Centros (Centerless)

Esse tipo de retificadora é muito usado na produção em série. A peça é conduzida pelo rebolo de

corte e pelo rebolo de arraste (ou regulador). O rebolo de arraste gira devagar e serve para imprimir

movimento à peça e para produzir o avanço longitudinal. Por essa razão, o rebolo de arraste possui uma

inclinação longitudinal de 1 a 5 graus, que é responsável pelo avanço da peça, figura 2.3.



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Figura 2.2 - Retificadora cilíndrica universal

Figura 2.3 – Retificação centerless

3. CLASSIFICAÇÃO E DESCRIÇÃO DOS PROCESSOS

Os processos de retificação podem ser classificados:



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• Segundo a dureza da peça usinada:

− Retificação mole: realizada antes do tratamento térmico, com a peça ainda mole, para gerar

superfícies precisas que sirvam de referência para outras operações de usinagem.

− Retificação dura: realizada depois do tratamento térmico, com a peça já endurecida, com a

finalidade de conferir as dimensões finais à peça usinada.

• Segundo a superfície a ser usinada:

− Retificação cilíndrica

o Externa

Entre pontas

⇒ Longitudinal (ou de passagem)

⇒ Mergulho (ou com avanço de penetração)

Sem centros (centerless)

o Interna

− Retificação plana

o Tangencial

o Frontal

− Retificação de perfis

3.1. Retificação Cilíndrica Externa Entre Pontas

Pode ser de mergulho ou longitudinal. A peça é fixada pelos seus dois extremos, em geral

utilizando-se contrapontos. Nos 2 casos, tanto a peça quanto o rebolo possuem movimento de rotação.

3.1.1. Retificação Longitudinal

Na retificação longitudinal (fig. 2.4), também chamada de retificação de passagem, o avanço

paralelo ao eixo da peça pode ser efetuado através do movimento da mesa da retificadora ou através do

movimento do rebolo. O avanço em profundidade é discreto e realizado ao fim de cada avanço é discreto

e realizado ao fim de cada avanço longitudinal (quando o rebolo chega ao fim da peça), para propiciar

uma nova retirada de material na próxima passada do rebolo durante o avanço longitudinal.



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Figura 2.4 – Retificação cilíndrica externa longitudinal entre pontas

3.1.2. Retificação de Mergulho

Na retificação de mergulho (fig. 2.5), também chamada de retificação com avanço de

penetração, o rebolo executa movimento de avanço numa direção perpendicular à superfície retificada.

(a) (b)

Figura 2.5 - Retificação cilíndrica externa de mergulho entre pontas: (a) uma superfície de cada vez; (b) várias superfícies simultaneamente

Comumente a peça possui somente movimento de rotação podendo, no entanto, apresentar um

pequeno movimento longitudinal. O rebolo, geralmente, é mais largo que o comprimento da superfície

que está sendo retificada e o processo é mais rápido e mais econômico que o anterior (de passagem).

Pode-se fazer a retificação de várias superfícies simultaneamente (fig. 2.5b) com diversos rebolos

montados um ao lado do outro, separados por anéis (isto se dá em máquinas retificadoras convencionais

de alta produção), ou uma superfície de cada vez (fig. 2.5a) – principalmente nas retificadoras com CNC.

O processo de retificação de mergulho entre pontas também permite a usinagem de perfis

variados, bastando para isso dar a forma adequada ao rebolo.



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3.2. Retificação Cilíndrica Externa Sem Centros

Uma peça cilíndrica comprida e de pequeno diâmetro, fixada entre centros numa retificadora

cilíndrica, tende à flexão devido à pressão exercida pelo rebolo na operação. Uma peça também

cilíndrica, porém curta, torna difícil a retificação entre pontas devido à proximidade dos contrapontos,

dificultando a aproximação e a movimentação do rebolo. Assim, desenvolveu-se o processo de retificação

cilíndrica externa sem centros (centerless) em máquinas construídas especialmente para estes casos.

A retificação é mais fácil e rápida (sem tempos passivos com a colocação e com retirada da peça

da máquina, e com aproximação e afastamento do rebolo), porém menos precisa e, é lógico, não pode

ser feita em peças que apresentam muitos escalonamentos. A figura 2.6 esquematiza este processo.

(a) (b)

Figura 2.6 – Retificação centerless

A peça é apoiada (não fixada) na cunha de apoio (ou lâmina de espera), de aço duríssimo ou de

liga dura. O rebolo de corte roda velozmente e faz pressão sobre a peça, retificando-a. Esta rola sobre si

mesma, devido ao atrito gerado pelo rebolo de arraste, o qual gira no sentido indicado pela seta. Para se

obter uma boa retificação, a peça deve constantemente tangenciar os dois rebolos e a cunha de apoio. O

rebolo de corte tem diâmetro maior (∅400 a ∅600 mm), largura de 100 a 250 mm e velocidade

periférica também maior (20 a 30 m/s). O rebolo de arraste tem diâmetro menor (∅300 a ∅350 mm),

largura igual à do rebolo de corte (100 a 250 mm) e velocidade periférica menor (8 a 30 m/s). Os eixos

dos dois rebolos são levemente inclinados de 1 a 5° (conforme mostra a fig. 2.6a), para possibilitar o

arraste da peça no sentido longitudinal (sentido de avanço da peça).



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Muitas vezes, duas ou mais retificadoras centerless são colocadas em série, de tal maneira que a

peça passa por processos consecutivos de retificação, sem interrupção. Isto ajuda a melhorar a qualidade

da peça obtida por esse processo que, como já citado, não é tão boa quanto a da entre pontas.

3.3. Retificação Cilíndrica Interna

Na retificação cilíndrica interna, normalmente a peça fica presa ao cabeçote da máquina-

ferramenta com movimento de rotação (fig. 2.7). O movimento de avanço pode ser realizado pelo

cabeçote ou pelo rebolo. Este movimento é axial de ida e volta. No retorno do rebolo, este sai da peça e,

então, ocorre um pequeno movimento de penetração radial, para que uma nova camada de material seja

retirada no próximo passe da ferramenta. Geralmente são necessárias diversas passadas do rebolo para

se retirar todo o sobremetal. Existem algumas retificadoras que não têm movimento de rotação no

cabeçote porta-peça e o rebolo tem movimento planetário.

Figura 2.7 – Retificação cilíndrica interna

O fato de a retificação interna exigir que o rebolo fique em balanço, causa uma maior imprecisão

no processo, devido à deflexão do eixo porta-rebolo. Também, a necessidade de se ter um rebolo com

pequeno diâmetro (entrar no furo a ser usinado), faz com que sua rotação tenha de ser bastante alta

(≈ 15000 rpm) para que se possam ter velocidades periféricas similares às da retificação externa.

3.4. Retificação Plana

Costuma-se distinguir entre a retificação plana tangencial e frontal.



22

3.4.1. Retificação Tangencial

Na retificação plana tangencial (fig. 2.8), o eixo do rebolo é paralelo à superfície retificada. A

mesa executa um movimento de avanço alternativo e um movimento de avanço transversal, enquanto o

rebolo executa o movimento em profundidade. Este tipo de retificação plana é mais lento e muito usado

para a retificação de peças grandes de baixa produção.

Figura 2.8 – Retificação plana tangencial

3.4.2. Retificação Frontal

Na retificação plana frontal (fig. 2.9), o eixo do rebolo é perpendicular à superfície retificada. Em

geral, o rebolo é bem maior que a peça, o que dispensa o avanço transversal e possibilita a retificação de

diversas peças simultaneamente, aumentando em muito a produtividade do processo.

Figura 2.9 – Retificação plana frontal



23

4. CARACTERÍSTICAS DO REBOLO

A ferramenta de corte utilizada na retificação é o rebolo, cuja superfície é abrasiva, ou seja,

apresenta-se constituída de vários grãos de óxido de alumínio ou de carboneto de silício, entre outros.

Por isso, a usinagem com rebolo é designada como um processo de usinagem por abrasão. Trata-se do

mesmo sistema empregado pelo dentista quando ele utiliza um instrumento giratório com uma espécie

de lixa redonda para limpar ou polir nossos dentes.

O desgaste do material a ser usinado é muito pequeno, porque o rebolo arranca minúsculos

cavacos durante a operação de corte quando os gumes dos grãos abrasivos incidem simultaneamente

sobre a peça. O ângulo de ataque desses grãos é geralmente negativo, como mostra a figura 2.10.

Figura 2.10 – Rebolo (ângulo de ataque negativo)

Os elementos que precisam ser especificados na escolha de um rebolo são:

• Abrasivo – material que compõe os grãos do rebolo;

• Granulação – tamanho dos grãos abrasivos;

• Aglutinante – material que une os grãos abrasivos;

• Dureza – resistência do aglutinante;

• Estrutura – porosidade do rebolo.



24

4.1. Abrasivo

Os abrasivos podem ser naturais ou artificiais. Os abrasivos naturais (quartzo, esmeril, coríndon,

diamante etc.) são empregados somente em ferramentas específicas como lixas, por exemplo. Os

abrasivos artificiais (óxido de alumínio, carboneto de silício) têm uma utilização muito mais abrangente.

• Óxido de Alumínio (Al2O3) – indicado para a retificação de materiais de alta resistência à tração

(aço-carbono e suas ligas, aço-rápido, ferro fundido maleável, ferro fundido nodular). Obtido a partir

da bauxita por um processo de redução, apresenta-se em duas qualidades segundo o critério de

pureza conseguida na sua elaboração:

− Óxido de Alumínio Comum (A) – de cor acinzentada, este abrasivo apresenta de 96 a 97%

de Al2O3 cristalizado e a dureza é de 21 kN/m2. A principal característica é a sua alta tenacidade,

a qual se presta nos casos de operações de desbaste e retificações cilíndricas em materiais que

tenham elevada resistência à tração (exceto em aços de elevada dureza e sensíveis ao calor).

− Óxido de Alumínio Branco (AA) – é uma forma mais refinada do óxido de alumínio comum,

chegando a ter 99% de Al2O3. Distingue-se pela cor, comumente branca, e com propriedades

semelhantes ao comum. Porém, devido a sua pureza e forma de obtenção (cristalizado), tende a

ser mais quebradiço. Possui alta dureza e baixa tenacidade e é utilizado em usinagem leve onde

se deve evitar aquecimento superficial. Como exemplo, os aços-liga em geral podem ser citados.

• Carboneto de Silício (SiC) –obtido indiretamente por meio da reação química de sílica pura com

carvão coque em fornos elétricos. Este tipo de abrasivo apresenta maior dureza que os óxidos de

alumínio (24 kN/m2), sendo conseqüentemente mais quebradiço. Indicado para a retificação de

materiais de baixa resistência à tração, porém, de elevada dureza como o ferro fundido (tratados ou

não superficialmente), materiais não-ferrosos (principalmente o metal-duro e o alumínio) e não-

metálicos (vidros, porcelanas e plásticos). Não deve ser usado na retificação de aços. Esses

abrasivos podem ser reconhecíveis, também, pela coloração: cinzas e verdes, sendo este último

empregado nas afiações de ferramentas de metal-duro. Principais tipos:

− Carboneto de Silício Cinza (C) – usado nas retificações em geral dos materiais citados acima.

− Carboneto de Silício Verde (V) – é uma variedade do SiC cinza, indicado especialmente para

o trabalho de afiação em pastilhas de metal-duro. Por serem mais quebradiços que o SiC cinza,

não alteram a constituição do metal duro.

Além desses dois tipos de abrasivos artificiais, existem ainda os superabrasivos diamante e CBN.



25

• Diamante (D) – usado na retificação de materiais não-ferrosos (ferramentas de metal-duro, peças

cerâmicas, porcelana, vidro e corte de pedras). Podem ser revestidos com uma quantidade em peso

de níquel ou cobre de 50 a 60%, o que limita a transmissão de calor para a liga e melhora a adesão

grão-liga, além de prover proteção contra o ambiente. São utilizados em rebolos com ligas resinóides

(para cortar metais-duros e/ou para operações de precisão com ou sem fluido lubri-refrigerante) ou

com ligas metálicas (para trabalhos com exigências de manutenção do perfil do rebolo, sempre com

fluido lubri-refrigerante, para corte de pedras, cerâmicas ou vidros). As características do diamante

variam do grão policristalino (PCD), de forma irregular, até o grão monocristalino, de forma regular.

Os policristalinos (mais fracos e frágeis) são aplicados especialmente na retificação de metal-duro

com rebolos de liga resinóide, tendo os grãos recobertos com níquel. Os monocristalinos (mais fortes

e tenazes) são usados principalmente com liga metálica para cortar cerâmicas, pedras, vidros e

outros materiais duros e frágeis. Em geral, o diamante tem uma dureza de 80 kN/m2.

• Nitreto de boro cúbico (CBN) – utilizado principalmente para materiais ferrosos (ferro fundido e

aço de extrema dureza – até 60 HRC). O CBN se apresenta de dois tipos: com recobrimento de 60%

em peso de níquel (para ferramentas com ligante resinóide) e sem recobrimento (ligas vitrificadas e

metálicas). Com características superiores aos anteriores, é pouco empregado na fabricação de

rebolo. É mais comumente utilizado em forma de bastonetes para retificação de ferramentas (alto

custo). Sua dureza é de aproximadamente 47 kN/m2.

Observação: em comparação com o diamante, uma importante vantagem do CBN é sua

estabilidade térmica. Normalmente ele resiste à oxidação até temperaturas da ordem de 1300°C,

enquanto o diamante é estável termicamente até 800°C. Uma conseqüência importante deste fato é a

possibilidade de se usar o CBN em um rebolo com liga vitrificada. Rebolos de CBN com liga vitrificada

incendeiam-se em uma temperatura muito mais alta que o diamante.

4.1.1. Algumas Conseqüências das Características do Grão Abrasivo

Uma alta tenacidade implica que o grão abrasivo dificilmente fratura-se cada vez que impacta

contra a peça. Um grão menos tenaz regenera seus gumes abrasivos através da fratura (auto-afiação) à

medida que o grão perde sua afiação durante o uso. Em geral, grãos menores do mesmo material são

mais tenazes, já que eles são produzidos pela moagem de grãos mais grossos. Grãos mais duros e

menos tenazes são aplicados geralmente para operações precisas, enquanto grãos mais tenazes de

tamanhos maiores são mais adequados para cortes mais pesados.

A tabela 2.1 apresenta algumas propriedades dos materiais abrasivos.



26

Tabela 2.1 – Algumas propriedades dos materiais abrasivos usados na retificação

Propriedades Al2O3 SiC CBN Diamante

Estrutura cristalina Hexagonal Hexagonal Cúbica Cúbica

Densidade [kg/m3] 3980 3220 3480 3520

Ponto de fusão [°C] 2040 2830 3200 (a 105 kbar) 3700 (a 130 kbar)

Dureza [N/m2] 21000 24000 47000 80000

4.2. Granulação

O tamanho do grão (grana) é determinado por meio do peneiramento. É representado por um

número que corresponde ao número de malhas por polegada linear da peneira de classificação. Por

exemplo, um grão 80 significa que foi obtido através de uma peneira cujo lado tem 1/80 de polegada

(aproximadamente 0,32 mm). Ele irá passar livremente numa peneira de 80 malhas por polegada linear,

mas ele ficará retido numa peneira com 81 malhas ou mais. Esses números classificam-se segundo a

escala granulométrica mostrada na tabela 2.2. A figura 2.11 ilustra alguns exemplos de granulação.

Tabela 2.2 – Escala granulométrica

Muito grosso Grosso Médio Fino Muito fino Pó

6 16 36 100 280 600

8 20 46 120 320 700

10 24 54 150 400 800

12 30 60 180 500 1000

14 70 220 1200

80 240 1600

90

Grana nº16 Grana nº 24 Grana nº 46

Figura 2.11 – Exemplos de granulação



27

Para a seleção do tamanho do grão, as seguintes regras devem ser obedecidas:

• Grãos grossos devem ser escolhidos: (a) para materiais moles, dúcteis ou fibrosos, como aços

moles ou alumínios; (b) para remoção de grande volume de material (desbaste); (c) onde não se

exige boa qualidade superficial; (d) para grandes áreas de contato.

• Grãos finos devem ser escolhidos: (a) para materiais duros ou quebradiços, como metal-duro ou

vidro; (b) quando se deseja bom acabamento superficial; (c) para pequenas áreas de contato; (d)

para manutenção de bordas e perfis de pequenas dimensões.

4.3. Liga Aglomerante

A liga aglomerante do abrasivo permite que a ferramenta mantenha a sua forma e resistência,

dando-lhe condições de fazer o trabalho desejado e desprender o grão quando ele perder suas

características de corte. A proporção e a qualidade da liga, bem como o abrasivo, determinam o grau de

porosidade e a dureza exigidos pelo tipo de retificação. Os principais tipos são:

• Cerâmica ou Vitrificada (V) – é a liga inorgânica mais comum para retificadores de precisão. Sua

rigidez facilita a manutenção do perfil do rebolo, permitindo trabalhos com maior precisão. Não

resiste a grandes impactos ou pressões e não é afetada pela água, óleos ou ácidos. Trabalha

normalmente com velocidade periférica de até 33 m/s. No entanto, operações a 45 ou 60 m/s são

comuns atualmente e ligas especiais foram desenvolvidas para atender a essa necessidade. O

aglomerante vitrificado, utilizado na maioria dos rebolos fabricados, está entre 70% e 80% do total.

• Resinóide (B) – composta por resinas orgânicas, são ligas de elevada resistência e alta resiliência3.

Trabalha normalmente com velocidade periférica de até 48 m/s Dependendo da construção do

rebolo, podem operar até a 100 m/s. Dependendo da granulação, a liga é utilizada em operações de

desbaste pesado, cortes e, por outro lado, operações que exijam alto nível de acabamento.

3 Resiliência é a propriedade pela qual a energia armazenada em um corpo deformado é devolvida quando cessa a tensão

causadora duma deformação elástica. Resistência ao choque.



28

4.4. Grau de Dureza

A dureza de uma ferramenta abrasiva representa o grau de coesão dos grãos abrasivos com o

aglomerante. É, portanto, um índice da resistência com que o grão abrasivo é retido no material

aglutinante. Se essa coesão for grande, capaz de resistir aos esforços de retificação que procuram retirar

o grão do rebolo, o mesmo é classificado como duro. Em caso contrário, tem-se uma liga mole. Segundo

a ABNT, a dureza dos rebolos é classificada em ordem crescente por letras que vão de “E” a “V”, a saber:

• E – F – G rebolos muito moles

• H – I – J – K rebolos moles

• L – M – N – O rebolos de dureza média

• P – Q – R rebolos duros

• S – T – U – V rebolos muito duros

No caso de usinagem de materiais que tendem a empastar o rebolo, deve-se usar um rebolo

mole, que solte os grãos com mais facilidade. Em geral, rebolos duros são usados em materiais moles, e

rebolos moles em materiais duros.

4.5. Estrutura

A estrutura indica a concentração volumétrica de grãos abrasivos no rebolo ou, em outras

palavras, os poros ou vazios da estrutura de um rebolo que criam condições de remoção rápida dos

cavacos da face do rebolo (fig. 2.11).

Figura 2.11 – Estrutura do rebolo

A estrutura de um rebolo é representada por uma série de números naturais a partir de 1, sendo:



29

• 1 ~ 4 ⇒ rebolo com bastante abrasivos (estrutura fechada, fig. 2.12a);

• 5 ~ 7 ⇒ estrutura média;

• 8 ~ 12 ⇒ estrutura aberta (fig. 2.12b);

• > 12 ⇒ rebolos com poucos grãos abrasivos.

(a) Fechada (b) Aberta

Figura 2.12 – Estrutura aberta e fechada do rebolo

Uma estrutura mais aberta de grãos idênticos, em geral, dá um acabamento mais grosseiro que

uma estrutura mais fechada. Por outro lado, conforme os grãos abrasivos cortam a peça, deve-se

procurar um meio de retirar os cavacos da zona de retificação. Os vazios da estrutura do rebolo (poros)

fornecem o meio para rápida remoção do cavaco, como ilustra a figura 2.13.

Figura 2.13 – Função dos poros na estrutura do rebolo



30

4.6. Especificação do Rebolo

Para que a superfície retificada apresente exatidão dimensional e bom acabamento, é necessário

levar em conta o tipo de material a usinar, o tipo de trabalho a ser feito e o tipo de granulação e o

aglomerante do rebolo. Veja o exemplo para a retificação de aço não-temperado (tabela 2.3).

Tabela 2.3 - Exemplo para a retificação de aço não temperado

Tipo de Trabalho Tipo de Granulação Tipo de Aglomerante

Desbaste Grossa Vitrificado

Semi-acabamento Média Vitrificado

Retificação fina Fina Resinóide

Existem vários tipos e formas de rebolo, adequados ao trabalho de retificação que se deseja fazer

e, principalmente, à natureza do material a ser retificado (tab. 2.4).

Os fabricantes de rebolos adotam um código internacional constituído de letras e números para

indicar as especificações do rebolo, conforme mostra a figura 2.13.

Assim, um exemplo de especificação de um rebolo pode ser:

A 46 M 5 V 10W

abrasivo granulometria dureza (concentração) estrutura liga identificação

da liga (profundidade de penetração)

Quando se trata de rebolos superabrasivos, dois dígitos extras são incluídos:

• Dígito de concentração: vem logo após a letra referente à dureza do rebolo e indica a quantidade

de abrasivo contida no rebolo. O número da concentração é baseado numa escala proporcional,

onde tal número dividido por quatro é igual à porcentagem volumétrica dos grãos contidos no

rebolo. Por exemplo, uma concentração 100 significa 25% de grãos no volume total rebolo + liga.

Concentrações típicas para ligas resinóides ou metálicas variam de 50 a 150. As ligas superabrasivas

requerem uma concentração maior, o que torna o rebolo mais caro.

• Dígito de profundidade do abrasivo: o último dígito de especificação de um rebolo superabrasivo

é a profundidade de penetração do abrasivo, já que neste tipo de rebolo, somente a casca externa

contém liga e abrasivo. Normalmente esse número está em polegadas ou milímetros.



31

Tabela 2.4 – Formas e aplicações dos rebolos

Forma Aplicação Forma Aplicação

Disco reto

Afiação de brocas e ferramentas diversas.

Copo reto

Afiação de fresas frontais; fresas de topo; fresas cilíndricas; machos.

Perfilado

Peças perfiladas.

Copo cônico

Afiação de fresas angulares; rebaixadores; fresas frontais; fresas de topo.

Disco

Afiação de machos, brocas.

Disco segmentado

Retificação plana de ataque frontal no faceamento de superfícies.

Prato

Afiação de fresas de forma, fresas cilíndricas, fresas frontais, fresas de disco.

Pontas montadas

Ferramenta de corte e estampos em geral.

4.7. Tipos de Rebolo

Na retificadora plana tangencial (eixo horizontal), emprega-se o rebolo cilíndrico (tipo reto plano,

fig. 2.14); na de topo (eixo vertical), utiliza-se o rebolo tipo copo ou anel (fig. 2.15), cuja superfície de

corte tem a forma de coroa circular na parte plana. Além disso, usa-se o rebolo segmentado (fig. 2.16).



32

Figura 2.13 – Especificação do rebolo



33

Figura 2.14 – Rebolo cilíndrico reto Figura 2.15 – Rebolo tipo copo

Figura 2.16 – Rebolo de segmento e mesa circular

5. FATORES DE INFLUÊNCIA NA SELEÇÃO DO REBOLO

5.1. Material da Peça

O material da peça influi na escolha do abrasivo, do tamanho do grão e da dureza do rebolo.



34

5.1.1. Tipo de Abrasivo

Aços em geral e suas ligas devem ser retificados usando o óxido de alumínio (Al2O3) como

abrasivo ou, se a escolha recair sobre superabrasivos, o CBN. Já o carboneto de silício (SiC) é apropriado

para a retificação do ferro fundido, metais não-ferrosos (principalmente o metal-duro) e não-metálicos.

5.1.2. Tamanho de Grão

Materiais duros e frágeis, que tendem a formar cavacos curtos, devem ser retificados com

rebolos de grãos finos. A retificação de materiais moles e dúcteis, que tendem a formar cavacos longos,

deve ser feita com rebolos de grãos grossos.

5.1.3. Dureza do Rebolo

Materiais duros que já receberam o tratamento térmico final devem ser retificados com rebolos

de baixa dureza, que geram menos calor e, por isso, fazem com que o risco de se danificar a estrutura

superficial da peça seja menor. Materiais moles, nos quais o dano gerado pelo calor é pequeno e não

causa perda do tratamento térmico, devem ser retificados com rebolos duros.

5.2. Acabamento da Superfície Usinada e Taxa de

Remoção de Material

Como já citado no Capítulo 1, o acabamento da superfície usinada pode ser quantificado através

de irregularidades micrométricas (sulcos) que se formam na superfície da peça durante o processo de

usinagem, chamadas de rugosidades. Na retificação, as rugosidades podem ser causadas por folgas nos

eixos, irregularidades no movimento da mesa, desbalanceamento do rebolo e granulação do abrasivo,

entre outras causas. Observe na tabela 2.5 a relação entre rugosidade média (Ra), granulação do

abrasivo e a profundidade de corte do rebolo.

A taxa de remoção de material4 da peça, que está diretamente ligado ao acabamento da

superfície usinada, influi na seleção do tamanho de grão e da liga aglomerante.

4 A taxa de remoção de material (MRR = material removal rate) representa o volume de material removido por unidade de tempo.

Calcula-se MRR pelo produto entre a profundidade de corte [mm], a largura de corte [mm] e o avanço [mm/min] do rebolo.



35

Tabela 2.5 - Relação entre rugosidade, granulação e profundidade de corte do rebolo.

Rugosidade Ra Granulação Profundidade

40 a 60 10 a 30 μm

80 a 100 5 a 15 μm

200 a 300 1 a 8 μm

5.2.1. Tamanho do Grão

Quanto maior o grão, maior a remoção de material da peça e pior o acabamento da superfície

usinada (tabela 2.5). Então, rebolos com grãos grossos são recomendados para operações de desbaste,

enquanto rebolos com grãos finos para operações de acabamento.

5.2.2. Liga Aglomerante

A liga vitrificada (V) deve ser utilizada quando se deseja um acabamento médio da peça,

enquanto a liga resinóide (B) para alta qualidade. Para se obter ótimo acabamento, necessita-se de

grande velocidade periférica do rebolo, que pode ser obtida somente com rebolos tipo B. Estes, por outro

lado, podem também ser usados em operações onde se deseja retirar grande quantidade de material.

5.3. Meio Lubri-Refrigerante

Na retificação ocorrem fortes aquecimentos que produzem marcas de superaquecimento

(queima), endurecimento de certos pontos, camadas macias por recristalização, trincas etc. Para evitar

estes danos térmicos é preciso reduzir a temperatura na zona de retificação, o que se pode obter por

refrigeração ou redução do atrito. A figura 2.17 esquematiza a aplicação do fluido em retificação. A vazão

recomendada em máquinas modernas é de 3 a 4,5 l/min por milímetro de largura do rebolo. As pressões

aumentam com a potência da máquina, indo de 0,15 a 0,6 N/mm2.

O uso de lubri-refrigerantes e de durezas mais elevadas do rebolo permite um incremento na sua

produtividade. Com a aplicação de fluido têm-se temperaturas menores de trabalho e cavacos menos

espessos. Assim, a qualidade da superfície usinada é melhor, e a vida da ferramenta é maior que a seco.



36

Figura 2.17 – Aplicação do fluido lubri-refrigerante em retificação

A existência ou não de meio lubri-refrigerante afeta na seleção da dureza do rebolo. A escolha

do fluido mais adequado para determinado processo depende do tipo de abrasivo e do material da peça.

Em operações de retificação leves (e.g. cilíndrica, centerless, plana) empregam-se, de maneira

preponderante, meios miscíveis em água5. Os aditivos usados protegem contra a corrosão, reduzem o

atrito e o desgaste do rebolo e mantém o mesmo livre de partículas metálicas (evita o empastamento do

rebolo). Porém, para rebolos de CBN, fluidos não miscíveis em água são mais adequados, já que a

afinidade entre o óxido bórico e o vapor de água superaquecido acentua o desgaste.

Na retificação com rebolos perfilados (para usinagem de ranhuras, roscas, engrenagens, etc.),

gera-se, especialmente nos ressaltos normal ao eixo muito calor de atrito. Além disto, há grandes

exigências quanto à precisão de formas e de medidas e de qualidade do acabamento superficial. Por isto,

usam-se nestes casos, preferencialmente, óleos com aditivos redutores do atrito.

5.4. Velocidade do Rebolo, Área de Contato e Potência

da Máquina

A velocidade de um rebolo é limitada pela resistência da liga aglomerante. Ligas vitrificadas

trabalham normalmente até 33 m/s e algumas ligas vitrificadas especiais até 45 ou 60 m/s. Acima disso,

torna-se insegura a utilização do rebolo. Já os rebolos resinóides operam normalmente até 48 m/s, sendo

que alguns tipos especiais podem chegar até 100 m/s. Vale salientar que quanto maior a velocidade

periférica do rebolo, mais duro será seu comportamento.

5 Fluidos miscíveis em água são aqueles capazes de formar uma mistura homogênea com a água.



37

A área de contato é definida pelo tamanho do grão e pela dureza do rebolo. Quanto maior a

área de contato rebolo-peça, maior deve ser o grão e o rebolo deve ser mais macio e mais poroso.

A dureza do rebolo é o ponto-chave na escolha da potência da máquina: rebolos duros, que

resistem às forças de usinagem e não soltam os grãos do rebolo6, devem ser especificados para

máquinas de alta potência.

6. CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO DE RETIFICAÇÃO

A formação do cavaco no processo de retificação se dá de maneira diferente dos demais

processos de usinagem, já que a abrasão é fator fundamental na retirada de cavaco. O rebolo é uma

ferramenta com grande quantidade de gumes distribuídos de forma aleatória; cada grão, ao entrar em

contato com a peça, possibilita a formação de cavaco muito pequeno.

Na retificação o gume percorre uma trajetória definida para dentro da peça (fig. 2.18).

Figura 2.18 – Fases da formação do cavaco na retificação

6 Quando os grãos se soltam do rebolo, ele perde sua agressividade e as forças de usinagem aumentam.



38

Na figura 2.18, o ângulo entre o gume e a superfície da peça é muito pequeno no início, devido

ao formato do gume, ao raio do rebolo e à penetração passiva. Inicialmente, o gume penetra na peça,

gerando deformações elásticas do material. Em seguida, inicia-se a fase de deformações plásticas. O

material da peça é forçado para os lados formando uma espécie de rebarba. Além disso, o material pode

ser forçado por debaixo do gume na direção da superfície de incidência.

A formação do cavaco tem início no momento em que o gume penetra na peça numa espessura

de cavaco não-deformada (hcu) igual à penetração de início de corte (Tμ). No decorrer do processo uma

parte do material da peça continua sendo forçada para as laterais, além de haver a formação de cavaco.

A eficiência da remoção de material é determinada através do quanto da espessura de cavaco não-

deformada (hcu) é transformada em cavaco e o quão grande é a espessura efetiva de usinagem (hcu eff).

• Região 1. Quando o grão começa a atritar com a peça ele causa, primeiramente, deformação

elástica na pequena porção de material tocada por ele (escorregamento do grão).

• Região 2. Ao prosseguir no seu caminho na peça, as tensões vão aumentando e, então, o grão

passa a causar deformação plástica em outra pequena porção do material (riscamento).

• Região 3. Continuando o crescimento das tensões, a tensão de ruptura do material à frente do grão

é ultrapassada e acontece a extração de uma pequena porção de material (remoção do cavaco).

Esse tipo de formação de cavaco, aliado à alta velocidade do grão abrasivo (maior que a

velocidade de corte em processos como o torneamento em cerca de 10 vezes), geram o seguinte:

• As forças normais (radiais) são bem superiores às forças tangenciais, pois o atrito prevalece sobre a

força de corte.

• Altas temperaturas de corte são desenvolvidas (1000 a 1600°C). Como o tempo de exposição a essa

temperatura é muito curto (da ordem de milésimos de segundo), é possível que o material atinja e

supere sua temperatura de fusão sem se fundir.

• A energia total requerida para o processo de retificação é da ordem de 2 a 20 vezes maior que para

outros processos de usinagem, para o mesmo volume de cavaco removido na unidade de tempo.

Como em outros processos, quase toda esta energia se transforma em calor. A energia mecânica

empregada no processo é resultado do produto do comprimento total usinado e dos componentes

das forças nessa direção. Na zona de corte e de atrito, a energia mecânica é transformada, na maior

parte, em energia térmica. Isso ocorre devido às deformações plásticas, ao corte do material, e ao

atrito do cavaco com o ligante e com as superfícies de incidência e de saída (fig. 2.19a)



39

(a) (b)

Figura 2.19 - Conversão e distribuição de energia na zona de corte

• Em números médios, 85% do calor gerado vai para a peça, 5% para o cavaco e 10% para o rebolo.

O calor que vai para o rebolo não causa dano considerável, pois o rebolo é de material refratário, na

maioria das vezes é bem grande e tem bastante área para dissipar calor. O calor que vai para o

cavaco também não causa preocupações. O problema maior está no calor que vai para a peça, já

que esta recebe a maior parcela de calor (fig.2.19b). Tal calor pode determinar mudanças estruturais

na superfície da peça, que na maioria das vezes já recebeu o tratamento térmico. Além disso, pode

gerar erros de forma e dimensão na peça, o que é muito grave, pois, em geral, a retificação é o

último processo de usinagem sobre a superfície, aquele que proporciona as dimensões finais da peça

(determina sua qualidade). Por isso, existe a necessidade de utilização de meio lubri-refrigerante de

maneira abundante e eficiente. Também, as condições de usinagem e as características do rebolo

devem ser tais que atenuem este problema.

7. PARÂMETROS DO PROCESSO DE RETIFICAÇÃO

Um dos parâmetros do processo de retificação mais utilizados é a chamada espessura de corte

equivalente (heq), que é dado por:

c

peq v

vah ⋅= (1)

onde:



40

a = profundidade de usinagem (ap) na retificação cilíndrica longitudinal, profundidade de penetração

(ae) na retificação plana tangencial ou avanço por volta (f) na retificação cilíndrica de mergulho;

vp = velocidade da peça;

vc = velocidade de corte (velocidade do rebolo).

A espessura de corte equivalente (heq) representa fisicamente a espessura de material que os

grãos removem. O aumento de “heq” seja pelo aumento de “a” ou de “vp” ou pela diminuição de “vc”

causa aumento dos esforços de corte e da rugosidade da peça e diminuição da vida do rebolo. Por isso,

sempre se procura ter rebolos cujas ligas suportem altas velocidades, pois, quanto maior a velocidade do

rebolo, maior a sua vida, melhor a rugosidade e menores os esforços de corte.

Outro parâmetro interessante de ser definido é a espessura máxima do cavaco (hmax), mostrada

na figura 2.20 pela linha BC.

Figura 2.20 – Cinemática da formação do cavaco

Pode-se comprovar matematicamente que “hmax” pode ser dada por:

da

v

vh

c

pmax ⋅= (2)

onde: d = diâmetro da peça sendo retificada.

A análise da equação (2) gera algumas considerações interessantes:

• Quando a profundidade de usinagem “a” é aumentada, a espessura máxima do cavaco “hmax”

também aumenta, mas não na mesma proporção. Quando “a” dobra, “hmax” aumenta 1,414 vez.



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• Se a velocidade do rebolo “vc” cresce, “hmax” diminui, os esforços de corte diminuem e a vida

aumenta. Assim, diz-se que a dureza do rebolo aumenta, pois é capaz de resistir a mais esforços, já

que “vc” reduziu os esforços. Porém, o acréscimo de “vc” está limitado pelo tipo de liga do rebolo.

• Se a velocidade da peça “vp” diminui, “hmax” diminui e, assim, os esforços sobre os grãos serão

menores, a vida do rebolo aumenta e o rebolo se comporta como mais macio.

A área de contato rebolo-peça é de grande interesse. Para um determinado esforço no sentido

radial do rebolo, tem-se uma pressão específica de corte – que é função inversa do comprimento de

contato rebolo-peça. A pressão rebolo-peça é repartida sobre os grãos abrasivos de forma que, quanto

maior o comprimento de contato, maior o número de grãos a suportar o esforço e menor a pressão que

cada grão deverá suportar. O rebolo parece mais duro, pois quão menor o esforço sobre o grão, mais

difícil é removê-lo do rebolo. Assim, se o comprimento de contato cresce, pode-se aumentar a porosidade

do rebolo e o tamanho dos grãos. Com isso, diminui-se o número de grãos do rebolo todo, mantém-se o

número de grãos em contato com a peça e permite-se uma melhor dissipação do calor gerado, já que

uma maior porosidade permite liberar mais facilmente o cavaco e favorecer a ação do refrigerante. Isto

explica o que foi afirmado anteriormente: “quanto maior a área de contato rebolo-peça, maior deve ser o

grão e o rebolo deve ser mais macio e mais poroso”.

8. VIDA, DESGASTE E AGRESSIVIDADE DO REBOLO

Sabe-se que o processo de retificação é caracterizado pela atuação simultânea de um grande

número de gumes de geometria não-definida em contato com a superfície da peça. Esta quantidade não

pode ser determinada exatamente e é variável com o tempo. As forças e a temperatura do processo, a

qualidade da superfície usinada resultante e os mecanismos de desgaste do grão são o resultado da

sobreposição da ação destes gumes, cortando dimensões micrométricas.

A determinação dos mecanismos de desgaste de grãos abrasivos e suas causas são problemas

complexos devidos à grande variação das condições de corte, das pequenas espessuras de cavaco e da

geometria não-definida dos gumes. Devido às diferentes cargas sobre cada gume e às variações das

propriedades físicas de cada grão surgem, na retificação, diferentes formas de desgaste como

lascamentos e desprendimento de grãos do ligante (que podem ocorrer simultaneamente) e a perda de

afiação (alisamento dos grãos e/ou do entupimento dos poros do rebolo).



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Os mecanismos de atrito, deformação plástica e elástica e de formação de cavaco geram grandes

pressões e elevadas temperaturas na zona de contato. Tanto as influências químicas como as mecânicas

e térmicas geram solicitações complexas sobre o grão. Por isso as propriedades de tenacidade e de

dureza do material de corte podem variar com o tempo. A ação conjunta das cargas mecânicas, térmicas

e químicas sobre o grão leva aos diferentes tipos de desgaste do grão e do ligante, figura 2.21.

Figura 2.21 - Microdesgastes do rebolo

Esses diferentes tipos de desgaste levam aos seguintes efeitos sobre o grão: formação de

desgaste em forma de platôs, lascamento, rompimento de grãos inteiros do ligante e quebra do ligante

quando as forças são superiores à resistência do ligante. A resistência do grão ao desgaste depende de

suas propriedades físicas como a dureza, a tendência ao lascamento e a resistência química, a altas

temperaturas, à erosão e à pressão.

Um rebolo pode sofrer desgaste sem perder sua afiação (ou agressividade) e vice-versa. Quando

o grão sofre atrito inerente ao processo, ele pode se fraturar e depois se desprender do rebolo, causando

o desgaste, ou simplesmente ter seus gumes arredondados (alisamento do grão), causando a perda de

afiação, como mostra a figura 2.22.

O acontecimento de um ou outro fenômeno depende de diversos fatores, mas principalmente da

dureza do rebolo. Um rebolo duro consegue segurar o grão por mais tempo e, com isso, a perda de

afiação acontece mais rapidamente. Com o rebolo macio, o aglomerante não consegue suportar as

tensões geradas pelo processo e solta o grão, gerando o desgaste. Quando o desgaste é nulo, logo ele

perderá a afiação. Quando o desgaste é grande, ele sempre se encontra agressivo.

Com a usinagem, os grãos vão se desgastando, o rebolo vai perdendo a agressividade, as forças

crescem, até que os grãos se desprendem, dando lugar a novos grãos afiados da camada mais interna do

rebolo. Este seria o mecanismo ideal na utilização, isto é, uma combinação de perda de afiação e de

desgaste do rebolo. Normalmente, não é isso que acontece, pois um sempre predomina sobre o outro.



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Figura 2.22 – Quebra dos grãos em função da velocidade

Se a perda de afiação é o fenômeno predominante, os esforços de corte crescem e, se estes

maiores esforços não forem capazes de retirar o grão desgastado da liga (isto é, causar perda diametral),

o rebolo precisa ser também “dressado”, a fim de que não ocorra a “queima” da peça (danificação da

estrutura superficial) ou prejuízo ao seu acabamento.

O macrodesgaste é definido como sendo a quantidade de rebolo consumida durante um

determinado ciclo de operação, causando perda volumétrica ou diametral do mesmo (fig. 2.23).

Figura 2.23 - Macrodesgastes do rebolo

Se o macrodesgaste do rebolo é o mecanismo que predomina, depois de certo tempo de

usinagem, o rebolo precisa ser deve ser re-posicionado para evitar que a peça saia da sua faixa de

tolerâncias. Além disso, o rebolo nunca perde diâmetro de uma forma homogênea – o rebolo torna-se

oval –, o que gera desvios de forma na peça. Neste caso, mesmo que o rebolo ainda esteja bastante

agressivo, ele precisa ser “dressado”, para que sua forma original seja restituída.



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8.1. Dressagem

Dressagem do rebolo é o nome que se dá à operação de reconstituição da camada exterior do

rebolo. Existem diversos tipos de dressagem, mas o mais comum é o realizado com uma ponta de

diamante. O processo se dá como se o rebolo fosse a peça de uma operação de torneamento e a

ferramenta fosse o dressador (ponta de diamante). Assim, o rebolo gira e a ponta de diamante avança,

retirando uma pequena camada superficial do rebolo (centésimos ou décimos de milímetro). Com a

dressagem, gumes novos e afiados dos grãos do rebolo são colocados em utilização.

A dressagem é realizada para se atingir um ou mais dos seguintes objetivos:

• Conferir ao rebolo uma determinada forma;

• Devolver ao rebolo sua forma original;

• Conferir agressividade (capacidade de corte) ao rebolo;

• Informar à máquina-ferramenta a real posição da superfície externa do rebolo (o rebolo pode se

desgastar perdendo diâmetro; assim, como a máquina está informada da posição do dressador, um

passe de dressagem no rebolo informa à máquina qual é o novo diâmetro do rebolo).

Quanto maior o passo (equivalente ao avanço por volta) e/ou profundidade de dressagem até

certo limite (equivalente à profundidade de usinagem no torneamento), mais agressivo torna-se o rebolo,

gerando menores forças de retificação e maior vida do rebolo, porém, com maior rugosidade da peça.

O limite para o crescimento do passo de dressagem é a largura de atuação da ponta dressadora.

Se o passo ultrapassar a largura da ponta, o dressador não removerá material de rebolo em toda a

superfície, gerando uma espécie de “rosca”. O limite para o crescimento da profundidade de dressagem

está relacionado com o tamanho do grão. A partir de determinado valor, toda a camada de grãos

desgastados já foi removida e um crescimento adicional da profundidade de dressagem somente

provocaria desperdício de material do rebolo.

Observação: não confundir Dressagem com Afiação. Dressagem é uma espécie de

“reafiação”, que consiste em remover grãos arredondados (rebolo espelhado) ou limpar rebolos

“carregados” de cavacos (rebolo “empastado”), enquanto que Afiação é a operação que tem objetivo

remover o ligante entre os grãos abrasivos; é geralmente utilizada após a dressagem em rebolos com

ligantes resinóides. Outras operações comuns em rebolos são: Limpeza (desobstrução dos poros do

rebolo) e Perfilamento (dar forma geométrica ao rebolo).



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8.2. Possíveis Problemas no Rebolo e suas Causas

Problemas no Rebolo Causas

Desgaste excessivo: • O rebolo fica com forma e dimensões alteradas. • A geometria da peça não é mais atendida.

• Rebolo muito suave. • Velocidade do rebolo muito baixa. • Velocidade de avanço muito grande. • Pressão de contato excessiva. • Rebolo muito estreito. • Descontinuidade na peça (furos, ranhuras etc.).

“Espelhamento”: • Face do rebolo fica lisa, com grãos abrasivos

arredondados (sem gumes vivos). • O rebolo não remove mais material.

• Rebolo muito duro. • Grão muito fino. • Velocidade excessiva do rebolo. • Avanço muito pequeno.

“Empastamento”: • Face do rebolo carregada com cavacos de materiais

macios (latão, bronze, alumínio, alguns aços). • Rebolo liso, não corta mais.

• Estrutura muito densa. • Rebolo muito duro. • Velocidade de avanço pequena.

8.3. Cuidados na Utilização e Montagem dos Rebolos

Os rebolos devem ser acondicionados em locais livres de umidade excessiva ou sem incidência

direta da luz solar em almoxarifado dotado de armários e prateleiras adequadas para cada tipo. Deve-se

observar se o rebolo não sofreu nenhum dano durante seu transporte ou armazenamento.

Os rebolos podem causar acidentes sérios, se não forem observados diversos cuidados na sua

utilização e montagem nas afiadoras e retificadoras. A segurança no emprego dos rebolos depende de

um modo geral de três fatores condicionais: ferramenta, máquina e montagem da ferramenta.

Os rebolos devem, portanto: (a) ser inspecionados visualmente quanto à existência de danos e

testados por ultra-som para constatar a ausência de trincas internas; (b) ser balanceados7; (c) ser

montados adequadamente; (d) girar concentricamente, sem batimentos. Deve-se observar que a

velocidade máxima de giro do rebolo especificada no rótulo corresponda à velocidade periférica do rebolo

com o diâmetro inicial.

7 O rebolo deve estar balanceado, isto é, bem equilibrado. Isto evita vibrações na retificadora e permite a obtenção de superfícies

de acabamento fino.

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