O livro Usinagem para Engenharia é uma obra moderna, elaborada com rigor técnico de alto nível, apresentando conteúdo bastante abrangente na área de fabricação por usinagem, com elevado padrão de qualidade. Tais características se devem a uma maturidade técnica, alinhada a uma criteriosa e atualizada pesquisa bibliográfica, evidenciadas através da linguagem clara e objetiva; da profundidade com que cada tema é tratado; do padrão das figuras, gráficos, equações e tabelas; dos exercícios resolvidos e propostos; e da utilização de normas atualizadas.

Trata-se, portanto, de um livro indispensável aos profissionais da área de usinagem, não apenas para ampliação dos conhecimentos, mas, fundamentalmente, pela possibilidade de realização de melhorias contínuas nos processos produtivos.

Os autores estão de parabéns por terem desenvolvido um material de contribuição tão expressiva, que considero uma referência para o setor metal mecânico.

José Eduardo Ferreira de Oliveira

Professor Titular do IFPE

SUMÁRIO

I Tecnologia de usinagem

1 Introdução

1.1 Classificação dos processos de fabricação

1.2 Processos de usinagem convencional

1.3 Usinagem não-convencional

1.3.1 Usinagem por ultrassom

1.3.2 Usinagem por jato de alta pressão

1.3.3 Usinagem por eletroerosão (EDM)

1.3.4 Usinagem com feixes

1.3.5 Usinagem eletroquímica e química

1.4 Fatores relevantes no corte por usinagem

1.5 Perguntas de fixação

2 Usinagem convencional

2.1 Cinemática da usinagem

2.1.1 Movimentos e direções de usinagem

2.1.2 Velocidades de usinagem

2.1.3 Avanço e profundidade de corte

2.2 Processos de usinagem de geometria definida

2.2.1 Aplainamento

2.2.2 Brochamento

2.2.3 Serramento

2.2.4 Torneamento

Torneamento cilíndrico externo e interno

Faceamento e Sangramento: velocidade de avanço na direção radial

Torneamento cônico

2.2.5 Fresamento

2.2.6 Furação

2.2.7 Alargamento, escareamento e rosqueamento

2.3 Usinagem convencional por abrasão

2.4 Taxa de remoção de material

2.5 Exercícios

3 Geometria do cavaco

3.1 Referenciais em usinagem

3.1.1 Referencial fixo na máquina-ferramenta

3.1.2 Referencial móvel definido com origem na ferramenta

3.1.3 Referencial local segundo a aresta de corte e a superfície de saída

3.1.4 Relação entre os referenciais da ferramenta e da superfície de saída

3.2 Análise da geometria do cavaco no torneamento

3.3 Análise da geometria do cavaco na furação

3.4 Análise da geometria do cavaco no fresamento

3.4.1 Fresamento frontal de faceamento

3.4.2 Fresamento frontal de topo

3.5 Exercícios

4 Máquinas operatrizes e ferramentas

4.1 Máquinas-ferramentas

4.1.1 Elementos da máquina-ferramenta

4.1.2 Principais máquinas operatrizes

4.2 Aplicação do fluido de corte

4.3 Comando Numérico – CNC

4.3.1 Sistema de coordenadas e ponto zero da peça

4.3.2 Programação ISO CNC

4.4 Precisão dimensional na máquina-ferramenta

4.5 Sistemas de fixação e localização da peça

4.6 Fixação e tipos de ferramentas

4.7 Exercícios

5 Materiais para ferramentas

5.1 Como escolher a ferramenta e o material da ferramenta?

5.2 Aço ferramenta (aço endurecido)

5.3 Aço Rápido (HSS)

5.4 Metal Duro

5.5 Ferramentas em Cerâmica

5.6 Nitreto cúbico de boro – CBN

5.7 Diamante Policristalino – PCD

5.8 Recobrimento de Ferramentas

5.9 Ferramentas de retificação

5.10 Perguntas de fixação

II Mecânica do corte

6 Tensões mecânicas no material usinado

6.1 Modelagem dos processos de usinagem

6.2 Comportamento mecânico dos materiais

6.2.1 Tensão, deformação e taxa de deformação

6.2.2 Critérios de plasticidade

6.2.3 Equações constitutivas considerando taxa de deformação e temperatura

Modelo de Oxley

Modelo de Johnson-Cook

Modelo de Zerilli-Armstrong

6.3 Regiões de deformações plásticas no cavaco

6.4 Tensões em usinagem considerando o corte ortogonal

6.4.1 Tensões no plano de cisalhamento

6.4.2 Relação entre as velocidades e a espessura do cavaco

6.4.3 Tensões no contato cavaco-ferramenta

6.4.4 Cavacos contínuos e descontínuos

6.5 Exercícios

7 Força e potência de usinagem

7.1 Força de usinagem e força de corte

7.2 Modelo de força de usinagem de Merchant

7.2.1 Componentes da força de usinagem no plano de trabalho

7.2.2 Círculo de textit {Merchant e suas relações trigonométricas

7.2.3 Força específica

7.2.4 Potência de corte

7.2.5 Determinação do ângulo de cisalhamento

7.3 Aplicação do modelo ortogonal nos processos de usinagem

7.3.1 Força de usinagem no torneamento cilíndrico externo

7.3.2 Força de usinagem no fresamento de topo

7.4 Modelos mecanísticos para força de usinagem

7.5 Força de usinagem em ferramenta multicortante

7.6 Força de usinagem considerando vibrações causadas pelo corte

7.7 Exercícios

8 Temperatura na usinagem

8.1 Geração de calor na usinagem

8.2 Equação de governo e condições de contorno

8.3 Modelo analítico simplificado

8.3.1 Cálculo da temperatura no plano de cisalhamento

8.3.2 Temperatura na região secundária

8.4 Exercícios

III Processo de usinagem

9 Superfície usinada

9.1 Superfície e subsuperfície

9.1.1 Camadas da superfície

9.1.2 Integridade de superfície

9.2 Textura da Superfície

9.2.1 Perfis da textura de superfície

9.2.2 Filtros aplicados ao perfil bruto para medir rugosidade e ondulação

9.2.3 Parâmetros derivados do perfil de rugosidade

9.2.4 Valores típicos de rugosidade nos processos de usinagem

9.2.5 Previsão teórica dos parâmetros de rugosidade de superfícies usinadas

9.3 Rebarbas na peça usinada

9.3.1 Formação de rebarba

9.3.2 Localização da rebarba nos processos de geometria definida

9.3.3 Principais parâmetros que influenciam a formação da rebarba

9.4 Tensões residuais na superfície usinada

9.4.1 Conceito de tensões residuais

9.4.2 Tensões residuais no modelo de corte ortogonal

9.4.3 Principais parâmetros que influenciam as tensões residuais em usinagem

9.5 Perguntas de fixação e exercícios

10 Desgaste e vida de ferramentas

10.1 Mecanismos de Desgaste e Falha

10.2 Vida da Ferramenta

10.2.1 Falhas Catastróficas

10.2.2 Identificação das regiões de desgaste

10.2.3 Critérios de fim de vida da ferramenta

10.2.4 Equação de Taylor para a vida da ferramenta

10.2.5 Fatores que influenciam a vida da ferramenta

10.3 Medida e monitoramento do desgaste

10.4 Perguntas de fixação e exercícios

11 Usinabilidade

11.1 Critérios de usinabilidade

11.1.1 Vida da ferramenta como critério de usinabilidade

Ensaios de longa duração

Ensaio de curta duração

11.1.2 Força de corte como critério de usinabilidade

11.1.3 Rugosidade da peça como critério de usinabilidade

11.1.4 Morfologia do cavaco como critério de usinabilidade

11.2 Influências na usinabilidade

11.2.1 Efeitos do material de trabalho na usinabilidade

11.2.2 Efeitos da ferramenta de corte na usinabilidade

11.2.3 Efeitos das condições de corte na usinabilidade

11.2.4 Efeitos da máquina-ferramenta e do processo de usinagem

11.3 Condições econômicas de usinagem

11.3.1 Velocidade de corte de máxima produção

11.3.2 Velocidade de corte de mínimo custo

11.3.3 Intervalo de máxima eficiência

11.4 Perguntas de fixação e exercícios

12 Microusinagem mecânica

12.1 Escala na microusinagem

12.2 Processos e ferramentas de microusinagem

12.3 Efeito de escala

12.3.1 Relação entre $r_e$ e $h$

12.3.2 Influência da microestrutura da peça

12.3.3 Caracterização de nanoidentação

12.4 Força de corte na microusinagem

12.5 Superfície produzida por microusinagem

12.6 Máquinas-ferramenta

13 Monitoramento da usinagem

13.1 Sistemas de monitoramento de usinagem

13.2 Monitoramento e aquisição de sinais em tempo real

13.3 Equipamentos de medição em usinagem

13.3.1 Potência consumida e corrente elétrica

Wattímetro

Sinais obtidos na porta de comunicação da máquina CNC

13.3.2 Força de usinagem e torque

13.3.3 Emissão acústica

13.3.4 Temperatura

13.3.5 Topografia de superfície

Perfilômetros e rugosímetros com contato

Perfilômetros e rugosímetros ópticos

Microscópios digitais de escaneamento 3D

Rugosidade de superfícies usinadas

13.3.6 Tensão residual

13.3.7 Desgaste da ferramenta por medição indireta

13.4 Análise de rebarbas e cavacos

13.4.1 Avaliação das rebarbas

13.4.2 Morfologia do cavaco

13.5 Planejamento de Experimentos

13.5.1 Conceitos básicos

13.5.2 Definições

13.5.3 Recomendações para a realização de testes

13.5.4 Tipos de planejamento de experimentos

13.5.5 Planejamento de experimentos com um fator

13.5.6 Planejamento fatorial completo

13.5.7 Análise de Variância