PROCESSOS DE USINAGEM I - plant3d.files.wordpress.com · logo em seguida surgiu a plaina limadora. Em 1860 foi criada a retificadora. Em 1862 foi criada a primeira fresadora universal

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PROCESSOS DE USINAGEM I

Prof. Arthur Bortolin Beskow

AULA 01


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EMENTA DA DISCIPLINA

Introdução aos processos de usinagem com ferramentas de geometria definida. Caracterização das máquinas-ferramenta e das ferramentas de corte. Avaliação dos parâmetros de entrada e saída do processo. Otimização. Estudo das condições econômicas.

OBJETIVOS DA DISCIPLINAGERAL : Proporcionar ao aluno conhecimentos sobre os

fundamentos da usinagem dos metais com ferramentas de geometria definida, suas características e aplicações.

ESPECÍFICOS:a) Classificar os processos de fabricação e mostrar nesta a

importância da usinagem.b) Fornecer maior embasamento dos processos mais usualmente

aplicados: torneamento, furação e fresamento.


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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

1. INTRODUÇÃO À TEORIA DA USINAGEM DOS MATERIAIS2. GEOMETRIA DA FERRAMENTA DE CORTE 3. FORMAÇÃO DE CAVACOS 4. FORÇA E POTÊNCIA DE USINAGEM 5. TEMPERATURA NO PROCESSO DE USINAGEM 6. FLUIDOS DE CORTE 7. MATERIAIS PARA FERRAMENTAS DE CORTE 8. AVARIAS, DESGASTES E MECANISMOS DE DESGASTE DAS

FERRAMENTAS DE CORTE 9. INTEGRIDADE SUPERFICIAL 10. CONDIÇÕES ECONÔMICAS DE CORTE 11. PROCESSOS DE GERAÇÃO DE PERFIS: Mandrilamento,

Aplainamento, Brochamento, Serragem, Usinagem de engrenagens.


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METODOLOGIA DE ENSINOAulas expositivas verbais. Aulas com recurso áudio- visual

(retro-projetor, canhão, vídeo). Aulas práticas em laboratório. Visitas técnicas a empresas.

ATIVIDADES DISCENTESResolução de exercícios. Trabalho prático. Pesquisa

bibliográfica.PROCEDIMENTOS DE AVALIAÇÃOSerão feitas duas avaliações em forma de prova teór ica.

Também será solicitado um trabalho em grupos de 4 al unos a ser entregue e apresentado no final do semestre. A média do aluno será obtida a partir da média aritmética de tr ês notas, notas das duas provas mais a nota do trabalho, como segue:

321 TPP

Nota++=


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A média final mínima para aprovação será 5,0. Para que o aluno não fique em exame, o mesmo deve tirar nota igual ou superior a 7,0.O aluno que tiver nota no intervalo de 5,0 a 6,9 terá direito a fazer o exame. O aluno que tiver nota inferior a 5,0 estáautomaticamente reprovado. Para que o aluno seja aprovado no exame, o mesmo deve ter a media aritmética da Nota (1) mais Nota_Exame igual ou superior a 5,0, como segue:

FREQÜÊNCIA: Freqüência às aulas é obrigatória, exceto em casos de doença ou circunstâncias especiais (ver manual acadêmico). Alunos com excesso de faltas (acima de 25 % do total de aulas) serão reprovados.

0,52

__ ≥+= ExameNotaNota

FinalNota


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CONSULTA: Os horários de consulta serão decididos na primeira semana de aula em concordância com as disponibilidades dos alunos e do professor. Consultas fora dos horários estabelecidos deverão ser solicitadas pelo aluno ao professor (por correio-eletrônico ou telefone) com alguma antecedência.

PARTICIPAÇÃO: O bom andamento do curso depende fortemente da participação dos alunos nas aulas, que serão sempre encorajados a apresentar perguntas, questionamentos e comentários ao professor. Os alunos também deverão observar o horário de início das aulas, não sendo permitidos atrasos acima de certa tolerância.


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BIBLIOGRAFIA BÁSICA1 - MACHADO, Álisson Rocha; COELHO, Reginaldo Teixeira; Teoria da

Usinagem dos Materiais; Editora Blucher, 2009.2 - FERRARESI, Dino. Usinagem dos metais. São Paulo: Edgard Blücher,

2006.3 - STEMMER, Caspar Erich. Ferramentas de Corte I. 6.ed. Florianópolis:

Editora da UFSC, 2005.4 - STEMMER, Caspar Erich. Ferramentas de Corte II. 3.ed. Florianópolis:

Editora da UFSC, 2005.BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR1-CHILDS, T. Metal Machining – Theory and Applications. London: Butterworth

– Heinemann, 2000.2-TRENT, Edward M.; WRIGHT, Paul K. Metal Cutting. 4.ed. Boston:

Butterworth - Heinemann, 2000.3-GONÇALVES, Antonio Carlos A. Guia prático para o recebimento de tornos

convencionais e a comando numérico. São Paulo: Edgard Blücher, 1991.4- ASM INTERNATIONAL. Handbook Committee - Machining. ASM Handbook.

9.ed. United States Of America: ASM International, 1999.


8 Exame19)

Prova 222/06/1118)

Apresentação dos Trabalhos15/06/1117)

Apresentação dos Trabalhos08/06/1116)

INTEGRIDADE SUPERFICIAL, CONDIÇÕES ECONÔMICAS DE CORTE 01/06/1115)

TEMPERATURA NO PROCESSO DE USINAGEM E FLUIDOS DE CORTE25/05/1114)

FURAÇÃO E FRESAMENTO18/05/1113)

AVARIAS, DESGASTES E MECANISMOS DE DESGASTE DAS FERRAMENTAS DE CORTE 11/05/1112)

Aula no Laboratório04/05/1111)

MATERIAIS PARA FERRAMENTAS DE CORTE 27/04/1110)


Prova 113/04/1108)

FORÇA E POTÊNCIA DE USINAGEM 06/04/1107)


FORMAÇÃO DE CAVACOS 23/03/1105)



GEOMETRIA DA FERRAMENTA DE CORTE 02/03/1102)

INTRODUÇÃO À TEORIA DA USINAGEM DOS MATERIAIS E APRESENTAÇÃO DO LABORATÓRIO

23/02/1101)

AtividadeDataAula

Cronograma de Aulas

Engenharia Industrial Mecânica

PROCESSOS DE USINAGEM I - Código: 391540


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EVOLUÇÃO HISTÓRICA

Furadeira a arco egípcia – 1500 A. C.

➔ 1.000 A.C. - Surgem os primeiros tornos - Idade do Bronze – metais predominantes Cu, Zn, Sn;

➔ 700 A.C. - processamento do ferro;

➔ SÉC. XIV - Desenvolvimento das primeiras armas de fogo na Europa;

➔ SÉC. XVI - Torneamento ornamental - Jaccques Benson.


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Torno a arco – 1565

➔ SÉC. XVII – Melhoria nos processos de fabricação de ferro e aço;➔ SÉC. XVIII - Primeiras obrasconhecidas sobre torneamento –Jacques Plumier - L’ART DE TORNEURS.


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HISTÓRICO

Até a revolução industrial em meados do século XVIII o principal material utilizado na construção mecânica era a madeira, sendo facilmente trabalhada com ferramentas de aço carbono.

Porém durante a revolução industrial, com a criação das máquinas a vapor, surgiu a necessidade de trabalhar materiais mais resistentes como o latão, bronze e os ferros fundidos, desse modo, impulsionado o desenvolvimento de materiais para ferramentas e de máquinas operatrizes.

A primeira máquina significativa foi construída em 1774 e tratava de uma mandriladora para mandrilar cilindros de máquinas a vapor.

Em 1797 foi desenvolvido o primeiro torno com avanço automático e logo em seguida surgiu a plaina limadora.

Em 1860 foi criada a retificadora.Em 1862 foi criada a primeira fresadora universal.


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HISTÓRICO


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HISTÓRICOJá no século XX surtiram produtos feitos de materiais mais duráveis

e, consequentemente, mais difíceis de serem usinados. O advento das ferramentas de aço rápido, e mais tarde de carboneto de tungstênio, assim como do aperfeiçoamento das máquinas ferramentas, permitiram a usinagem de aços mais duros e outros materiais metálicos com alta produtividade.

O desenvolvimento das máquinas automáticas e de máquinas com comando numérico tiveram papel fundamental no avanço da produtividade.

A partir da década de 1940 os processos não convencionais de usinagem passaram a ganhar importância pela capacidade de produzir peças de geometria complexa em materiais de difícil usinabilidade, garantindo elevada qualidade.


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Exemplo:Para produzir um Clipe. Primeiro ele deve ser projetado para atender

ao seu requisito funcional: manter junto várias folhas de papel. Para tanto, deve exercer força suficiente a fim de evitar o deslizamento de uma folha sobre a outra. Geralmente, é feito de arame de aço. O comprimento do arame necessário para a sua fabricação é cortado e então dobrado bárias vezes, para dar forma final ao produto. Por sua vez, o arame é feito por um processo de trefilação a frio, no qual a seção transversal de uma barra éreduzida ao passar por uma matriz (ou fieira), a qual também confere algumas propriedades mecânicas ao material, como resistência mecânica e dureza. A barra, por sua vez, é obtida por processos de trefilação e extrusão de um lingote fundido. Portanto, a fabricação de um simples clipe envolve projeto, seleção de material adequado e de um método de fabricação para atender aos requisitos de funcionalidade do produto.


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SELEÇÃO DOS PROCESSOSNa seleção dos processos os seguintes itens devem ser

considerados:• Tipo de material e suas propriedades;• Propriedades finais desejadas;• Tamanho, forma e complexidade do componente;• Tolerância e acabamento superficial exigidos;• Processo subseqüente envolvido;• Projeto e custos de ferramental; efeito do material na vida da

ferramenta ou matriz;• Disponibilidade do equipamento e experiência operacionais;• Lead time necessário para iniciar a produção;• Número de partes requeridas e taxa de produção desejada;• Custo total do processamento.

E ainda, a quantidade de peças que devem ser produzidas.


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SELEÇÃO DOS PROCESSOS

O engenheiro responsável deve ter, portanto, amplos conhecimentos dos processos e dos materiais envolvidos. É evidente que a fabricação de um produto, seja ele um clipe, uma lâmpada, uma calculadora ou um automóvel, além de conhecimento de projeto, materiais e processos, requer também grande interação entre os diversos departamentos da empresa. Quanto mais complexo o produto, maior a necessidade de comunicação entre eles.


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DEFINIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM

Uma definição clássica dos processos de usinagem é:Processo de fabricação com remoção de cavaco.

De forma mais abrangente podemos dizer que usinagem é uma operação que ao conferir à peça forma, dimensões e acabamento, produz cavaco.

Por cavaco entende-se: porção de material da peça retirada pela ferramenta e caracterizada por apresentar forma geométrica irregular.


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EXEMPLO


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EXEMPLO

A maior parte de todos os produtos industrializados em alguma desuas etapas de produção sofre algum processo de usinagem.


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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

As operações de trabalho com metais podem ser divididas em dois grupos:

Processos de usinagem.Visa a obtenção de peças com a remoção de material da peça (remoção de cavaco)

Processos de conformação:Visa a obtenção de peças através da deformação plástica do material.


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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

1 Torneamento2 Aplainamento3 Furação4 Alargamento5 Rebaixamento6 Mandrilamento7 Fresamento8 Serramento9 Brochamento10 Roscamento11 Limagem

12 Rasqueteamento13 Tamboramento14 Retificação15 Brunimento16 Superacabamento17 Lapidação18 Espelhamento19 Polimento20 Lixamento21 Jateamento22 Afiação 23 Denteamento


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Vídeos

Cosmo Center – 9 eixos - 1Cosmo Center – 9 eixos - 2Centro de usinagem com 5 eixos - 1Centro de usinagem com 5 eixos – 2Centro de usinagem com 5 eixos – 3Centro de usinagem – 1Centro de usinagem – 2Centro de usinagem – 3Centro de torneamento – 1 Centro de torneamento – 2Centro de torneamento – 3Ferramentas de corte


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TorneamentoProcesso mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies de revolução com auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes. Para tanto, a peça gira em torno do eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente seguindo uma trajetória coplanar com o referido eixo.VídeoAnimação 1; Animação 2; Animação 3; Animação 4; Animação 5;Animação 6; Animação 7; Animação 8; Animação 9; Animação 10


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Torneamento


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TORNEAMENTO CILÍNDRICOProcesso de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo

uma trajetória paralela ao eixo principal de rotação da máquina. Pode ser interno ou externo (figura 1.1).


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TORNEAMENTO CILÍNDRICOQuando o torneamento cilíndrico visa obter na peça um detalhe

circular, na face perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina, o torneamento é denominado sangramento axial (figura 1.2) e quando visa obter um canal ou secionar a peça radialmente, o torneamento é denominado sangramento radial.


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TORNEAMENTO CÔNICO

Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, inclinada em relação ao eixo principal de rotação da máquina. Pode ser externo ou interno (figura 1.3).


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TORNEAMENTO RADIALProcesso de torneamento no qual a ferramenta se

desloca segundo uma trajetória retilínea, perpendicular ao eixo de rotação da maquina. Quando o torneamento radial visa a obtenção de uma superfície plana, o torneamento é denominado torneamento de faceamento.

PERFILAMENTOProcesso de torneamento no qual a ferramenta se

desloca segundo uma trajetória retilínea radial ou axial (figura 1.5), visa a obtenção de uma forma definida, determinada pelo perfil da ferramenta.


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TORNEAMENTO COM FERRAMENTAS ESPECIAIS

VÍDEOS


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AplainamentoProcesso mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies regradas, geradas por um movimento retilíneo alternativo da peça ou da ferramenta. O aplainamento pode ser horizontal ou vertical. Quanto a finalidade, as operações de aplainamento podem ser classificadas ainda em aplainamento de desbaste e aplainamento de acabamento.Animação 1; Animação 2; Animação 3; Animação 4; Animação 5; Animação 6; Animação 7; Animação 8.


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Aplainamento


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FuraçãoProcesso mecânico de usinagem destinado a obtenção de um furo geralmente cilíndrico numa peça, com auxilio de uma ferramenta geralmente multicortante. Para tanto, a ferramenta ou a peça giram e simultaneamente a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo principal da máquina.VídeoAnimação 1; Animação 2; Animação 3; Animação 4; Animação 5Animação 6; Animação 7; Animação 8; Animação 9


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Furação


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FURAÇÃO EM CHEIOProcesso de furação destinado á abertura de um furo cilíndrico numa peça,

removendo todo o material compreendido no volume do furo final, na forma de cavaco. No caso de furos de grande profundidade hánecessidade de ferramenta especial.

FURAÇÃO ESCALONADAProcesso de furação destinado á obtenção de um furo com dois ou mais

diâmetros, simultaneamente.FURAÇÃO DE CENTROSProcesso de furação destinado à obtenção de furos de centro, visando uma

operação posterior na peça.TREPANAÇÃOProcesso de furação em que apenas uma parte do material compreendido

no volume do furo final é reduzida a cavaco, permanecendo um núcleo maciço.


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ESCAREAMENTOProcesso de furação destinado á abertura de um furo cilíndrico numa peça

pré-furada.

TREPANAÇÃOProcesso de furação em que apenas uma parte do material compreendido

no volume do furo final é reduzida a cavaco, permanecendo um núcleo maciço.


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ALARGAMENTO

Processo mecânico de usinagem destinado ao desbaste ou ao acabamento de furos cilíndricos ou cônicos, com auxílio de ferramenta geralmente multicortante. Para tanto, a ferramenta ou a peça giram e a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo de rotação da ferramenta.

Animação 1Animação 2Animação 3Animação 4


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REBAIXAMENTOProcesso mecânico de usinagem destinado à obtenção de uma

forma qualquer na extremidade de um furo. Para tanto, a ferramenta ou a peça giram e a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo de rotação da ferramenta.


42

MandrilamentoProcesso mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies de revolução com auxílio de uma ou várias ferramentas de barra. Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou ferramenta se deslocam simultaneamente segundo uma trajetória determinada.Animação 1Animação 2Animação 3Animação 4


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Mandrilamento


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MANDRILAMENTO CILÍNDRICOProcesso de mandrilamento no qual a superfície usinada é cilíndrica

de revolução, cujo eixo coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta.

MANDRILAMENTO RADIALProcesso de mandrilamento no qual a superfície usinada é plana e

perpendicular ao eixo em torno do qual gira a ferramenta.


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MANDRILAMENTO CÔNICOProcesso de mandrilamento no qual a superfície usinada é cônica de

revolução, cujo eixo coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta.


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MANDRILAMENTO CÔNICOProcesso de mandrilamento no qual a superfície usinada é cônica de

revolução, cujo eixo coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta.

MANDRILAMENTO DE SUPERFÍCIES ESPECIAISProcesso de mandrilamento no qual a superfície usinada é uma

superfície de revolução, diferente das anteriores, cujo eixo coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta.

Exemplos: mandrilamento esférico, mandrilamento de sangramento, etc.


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FresamentoProcesso mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies quaisquer com o auxílio de ferramentas geralmente multicortantes. Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou ferramenta se desloca segundo uma trajetória qualquer.VídeoAnimação 1; Animação 2; Animação 3; Animação 4Animação 5; Animação 6; Animação 7; Animação 8Animação 9


48

Fresamento


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FRESAMENTO CILÍNDRICO TANGENCIALProcesso de fresamento destinado à obtenção de superfície plana

paralela ao eixo de rotação da ferramenta. Quando a superfície obtida não for plana ou o eixo de rotação da ferramenta for inclinado em relação à superfície originada na peça, seráconsiderado um processo especial de fresamento tangencial.


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FRESAMENTO FRONTALProcesso de fresamento destinado à obtenção de superfície plana

perpendicular ao eixo de rotação da ferramenta. Há casos em que os dois tipos básicos de fresamento comparecem

simultaneamente, podendo haver ou não predominância de um sobre o outro.


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GERAÇÃO DE ENGRENAGENSAnimação


54

SerramentoProcesso mecânico de usinagem destinado ao seccionamento ou recorte com auxílio de ferramentas multicortantes de pequena espessura. Para tanto, a ferramenta gira ou se desloca, ou executa ambos os movimentos e a peça se desloca ou se mantém parada.Animação 1Animação 2Animação 3Animação 4Animação 5Animação 6


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Serramento


56

SERRAMENTO RETILÍNEOProcesso de serramento no qual a ferramenta se desloca segundo

uma trajetória retilínea, com movimento alternativo ou não. No primeiro caso, o serramento é retilíneo alternativo no segundo caso, o serramento é retilíneo contínuo.


57

SERRAMENTO CIRCULARProcesso de serramento no qual a ferramenta gira ao redor de seu

eixo e a peça ou ferramenta se desloca figura.


58

BrochamentoProcesso mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com auxílio de ferramentas multicortantes. Para tanto, a ferramenta ou peça se desloca segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo da ferramenta.

Vídeo – Fabricação de engrenagens e BrochamentoAnimação 1Animação 2


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Brochamento

CLASSIFICAÇÃO


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BROCHAMENTO INTERNOProcesso de brochamento executado num furo passante da peça


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BROCHAMENTO EXTERNOProcesso de brochamento executado numa superfície externa da

peça.


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RoscamentoProcesso mecânico de usinagem destinado a obtenção de filetes, por meio da abertura de um ou vários sulcos helicoidais de passo uniforme, em superfícies cilíndricas ou cônicas de revolução. Para tanto, a peça ou a ferramenta gira e uma delas se desloca simultaneamente segundo uma trajetória retilínea paralela ou inclinada ao eixo de rotação.Animação 1; Animação 2; Animação 3; Animação 4; Animação 5; Animação 6; Animação 7; Animação 8; Animação 9; Animação 10;


65

Roscamento


66

LIMAGEMProcesso mecânico de usinagem destinado à obtenção de

superfícies quaisquer com auxílio de ferramentas multicortantes (elaboradas por picagem) de movimento contínuo ou alternativo


67

RASQUETEAMENTOProcesso manual de usinagem destinado à ajustagem de superfícies

com auxílio de uma ferramenta monocortante

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