TTEECCNNOOLLOOGGIIAA  MMEECCÂÂNNIICCAA  II  ((22..ºº  AANNOO  EE..EE..MM..)) 210

 

CORTE POR ARRANQUE DE APARA  

O  cisel deverá  ter  sido  a primeira  ferramenta de  corte por  arranque de  apara utilizada pelo homem  (fig. 153). Pensa‐se que as primeiras  ferramentas desse género não  eram  afiadas  em  cunha,  essa  ferramenta  originou  a  formação  de  três  ângulos básicos, o ângulo de ataque α , o ângulo de saída σ e por fim o ângulo de inclinação de cunha ξ . 

As ferramentas actuais possuem uma diversidade de formas e a sua geometria e modo  de  actuação  poderão  diferir  consideravelmente  das  apresentadas,  no  entanto todas elas são caracterizadas pelos ângulos referidos.  

           Fig. 153 

Representação esquemática das primeiras ferramentas de corte  

A  operação  de  corte  por  arranque  de  apara  por  vezes  designada  por maquinagem, permite extrair as seguintes observações:  

a) A diferença fundamental entre o corte da madeira e das ligas metálicas. O metal era cortado por acção da ferramenta á medida que ela avançava. 

 c) Não existe deformação de material numa direcção perpendicular á saída 

da apara. Para permitir uma análise simplificada do processo, é usual considerar uma geometria simplificada apenas em duas dimensões. Refira‐se contudo que na maior  parte das  ferramentas  habitualmente utilizadas  tal  simplificação  não será adequada. 

 d) A  observação  das  superfícies  laterais  e  superiores  da  apara,  revela  a 

existência de  escorregamento  entre os vários  elementos  contíguos, o que  é um indicador de um processo de corte com escorregamento.  

 e) Algumas aparas apresentam‐se  sob a  forma de  fita  contínua e noutros 

casos descontínua, em pequenos elementos. 

TTEECCNNOOLLOOGGIIAA  MMEECCÂÂNNIICCAA  II  ((22..ºº  AANNOO  EE..EE..MM..)) 211

 f) A apara, ferramenta e peça estão a uma temperatura mais elevada do que 

a inicial, o que leva a concluir que o processo envolve uma considerável energia térmica.    

 A  observação  de  uma  fotomicrografia  de  uma  apara  parcialmente  formada  e 

ainda ligada à peça da qual é removida, revela alguns elementos fundamentais relativos ao processo de corte por arranque de apara (fig. 154).  

 Fig. 154 

Fotomicrografia de uma apara contínua parcialmente formada  

1. Não existe geralmente qualquer tipo de fissura junto da aresta de corte.  2. Existe uma linha (AB na fig. 154) que separa claramente as regiões de material 

deformado. Acima daquela  linha o material está deformado,  formando‐se  já a apara, devido  ao  efeito  do  escorregamento  promovido  pelas  tensões  de  corte  aplicadas segundo aquela direcção. Se considerarmos a sua projecção perpendicular ao plano do papel, obtém‐se o plano de  corte  (fig.155), o qual  está  inclinado de um  ângulo de φ relativamente á direcção de corte (horizontal na figura).  

                              Fig. 155  

Corte ortogonal 

TTEECCNNOOLLOOGGIIAA  MMEECCÂÂNNIICCAA  II  ((22..ºº  AANNOO  EE..EE..MM..)) 212

 3. A apara está em contacto íntimo com a face de ataque de ferramenta, ao longo 

da linha AC, e sujeita a elevadas tensões que provoca um processo de escorregamento devido  as  tensões  de  corte  ao  longo  dessa  superfície  AC  –  note‐se  que  as  linhas oblíquas paralelas a AB, que apresentam uma curvatura na direcção do ponto A, junto da face de ataque da ferramenta. 

 4. A velocidade de deformação ao longo da linha AB é muito elevada, uma vez 

que a largura da zona em que ocorre o escorregamento é muito pequena.  5. Um núcleo  estacionário de material da  apara,  aderente  á  face de  ataque da 

ferramenta  (fig.  156)  poderá  aparecer  junto  do  gume,  alterando  a  geometria  do processo. Esta apara aderente, designada geralmente por aresta postiça de corte, é um dos factores mais importantes na deterioração da qualidade da superfície e no desgaste da ferramenta.  

 

 Fig. 156 

Fotomicrografia de apara parcialmente formada e de aresta postiça de corte    

O atrito entre a apara e a  ferramenta  tem um papel  importante no processo de corte e pode ser reduzido das seguintes maneira:  

1  ‐  Melhorar  o  acabamento  superficial  da  ferramenta  e  afiando  o  gume  da ferramenta. 

2 ‐ Utilizando materiais para ferramentas de baixo coeficiente de atrito. 3 ‐ Aumentar a velocidade de corte. 4 ‐ Aumentar o ângulo de corte. 5‐Utilizar um fluido de corte.  

TTEECCNNOOLLOOGGIIAA  MMEECCÂÂNNIICCAA  II  ((22..ºº  AANNOO  EE..EE..MM..)) 213

 Quando se reduz o coeficiente de atrito, ângulo de corte φ aumenta e a espessura 

da apara depois de  formada reduz‐se (fig. 157)  também a extensão do plano de corte será  menor,  e  por  consequência,  se  admitimos  que  a  tensão  de  corte  aplicada  é constante, a força necessária ao corte reduz‐se.  

 Fig. 157 

Efeito da variação do ângulo de corte φ na espessura da apara.  

A  temperatura  ferramenta,  da  peça  e  da  apara  aumenta  consideravelmente, especialmente no caso de desbaste pesado e elevadas velocidades de corte. Tal facto é evidente se tocarmos na ferramenta, se observarmos a cor da apara durante o corte ou se detectarmos a deformação plástica do gume devido à redução de dureza a quente dos materiais para ferramentas. 

O material possui uma série de características para ser maquinado com maior ou menor  dificuldade,  reflectindo‐se  no  conceito  de  maquinabilidade,  geralmente  são utilizados os seguintes indicadores de maquinabilidade:  

1 ‐ Tempo de vida da ferramenta, para um determinado desgaste.  

2 ‐ Acabamento superficial obtido.  

3 ‐ Potência ou forças necessárias.  

 Fig.158 

Principais zonas a estudar no corte por arranque de apara.  

TTEECCNNOOLLOOGGIIAA  MMEECCÂÂNNIICCAA  II  ((22..ºº  AANNOO  EE..EE..MM..)) 214

   Na  figura 158 podemos  identificar  três zonas de maior  interesse no mecanismo 

de corte, sendo elas:  

a) Zona de deformação primária ‐ estende‐se desde a aresta de corte ao longo do plano de corte, até à superfície da peça, delimitando as zonas em que o material está deformado ou ainda não o foi;  

b)  Zona  de  deformação  –  esta  segunda  região  compreende  a  interface apara/ferramenta;  

c) Zona de atrito – entre a ferramenta e a superfície a maquinar.  

No  âmbito  deste  estudo,  são  especialmente  importantes  as  características mecânicas  do  material  a  deformar  na  primeira  zona,  os  fenómenos  de  atrito  e consequentemente desgaste na  segunda  zona  e  o  efeito que  o  atrito na  terceira  zona possui sobre a integridade superficial das superfícies maquinadas. 

 A  compreensão dos  fenómenos que ocorrem em  cada uma destas zonas,  torna 

necessário o  conhecimento de  algumas matérias básicas que  incluem  a mecânica dos meios contínuos, o comportamento mecânico dos materiais, a teoria da plasticidade, os fundamentos da  lubrificação,  atrito  e desgaste,  os princípios da metalurgia  física, da termodinâmica e transmissão de calor. 

 Considerando  o  corte por  arranque de  apara um processo de  fabrico de  larga 

utilização  industrial,  deverão  ser  cuidadosamente  ponderados  constrangimentos existentes em cada  indústria e que determinarão a selecção adequada das ferramentas de corte, sua geometria, tipo de lubrificação, condições de corte e máquinas‐ferramentas a utilizar. A  selecção  e optimização desses parâmetros de  corte deve basear‐se numa análise  técnica  e  económica  das  operações  a  efectuar.  Se  bem  que,  a  variável mais importante a optimizar seja o custo total por peça (incluindo custo de ferramentas, mão de obra e máquinas), poderão ocorrer situações em que se deva considerar a selecção de parâmetros que originem uma  taxa de produção horária máxima  (como por exemplo, nos  casos  em  que  existam  estrangulamentos  na  produção  ou  uma  situação  de emergência com ruptura de “stocks”, ou outras). 

 O  torneamento  (fig.159)  é  uma  operação  que  utiliza  uma  ferramenta 

monocortante  para  gerar  uma  superfície  de  revolução.  As  variáveis  a  ajustar  são  a velocidade de corte V (m/min.), o avanço A (mm/rot) e a profundidade de corte P (mm).  

TTEECCNNOOLLOOGGIIAA  MMEECCÂÂNNIICCAA  II  ((22..ºº  AANNOO  EE..EE..MM..)) 215

 

 Fig. 159 

Operação de torneamento; vista em planta, de topo e em corte.  

Na  fresagem  existem  três  tipos  básicos de  fresas  (fig.160); Cilíndricas de  corte (a),de facejar (b) e de topo (c).  

 Fig. 160 

Tipos de fresas 

TTEECCNNOOLLOOGGIIAA  MMEECCÂÂNNIICCAA  II  ((22..ºº  AANNOO  EE..EE..MM..)) 216

 Na furação a máquina‐ferramenta utilizada é a máquina de furar, esta ferramenta 

possuem  duas  arestas  de  corte  centrais  que  promovem  a  formação  de  duas  aparas idênticas ás produzidas numa operação de torneamento.  

A  furação  é  executada,  geralmente,  com  brocas  helicoidais  (fig161)  esta ferramenta de geometria complexa, permite a obtenção de furos, com um acabamento superficial grosseiro.  

 Fig.161 

Representação de uma broca helicoidal  

Para além dos métodos de corte acima referidos existem mais alguns tipos sendo eles: 

 a) Corte com serra (ver fig.162.a). 

 b) Acabamento com mandril (fig.162.b). 

 c) Abertura de roscas com macho (ver fig.162.c). 

 d) Aplainamento ( ver fig.162.d). 

 e) Brocagem  ( ver fig.162.e). 

 f) Mandrilagem ( ver fig.162.f). 

 g) Roscagem com ferramenta monocortante ( ver fig.162.g). 

     

TTEECCNNOOLLOOGGIIAA  MMEECCÂÂNNIICCAA  II  ((22..ºº  AANNOO  EE..EE..MM..)) 217

 

 Fig. 162 

 Outras operações de corte por arranque de apara