Produto de usinagem CNC de ferro fundido cinzento

A usinagem é um processo no qual um material (geralmente metal) é cortado na forma e tamanho final desejado por um processo controlado de remoção de material. Os processos que têm este tema comum, a remoção controlada de material, são hoje conhecidos coletivamente como manufatura subtrativa, em distinção aos processos de adição controlada de material, que são conhecidos como manufatura aditiva. Exatamente o que a parte “controlada” da definição implica pode variar, mas quase sempre implica o uso de máquinas-ferramentas (além de apenas ferramentas elétricas e ferramentas manuais).

A usinagem faz parte da fabricação de muitosprodutos metálicos, mas também pode ser usado em materiais como madeira, plástico, cerâmica e compósitos. Uma pessoa especializada em usinagem é chamada de maquinista. Uma sala, prédio ou empresa onde a usinagem é feita é chamada de oficina mecânica. Grande parte da usinagem moderna é realizada por controle numérico computadorizado (CNC), no qual computadores são usados ​​para controlar o movimento e a operação de fresas, tornos e outras máquinas de corte. Isto aumenta a eficiência, uma vez que a máquina CNC funciona sem tripulação, reduzindo assim os custos de mão-de-obra para as oficinas mecânicas.

Os três principais processos de usinagem são classificados como torneamento, furação e fresamento. Outras operações que se enquadram em categorias diversas incluem modelagem, aplainamento, mandrilamento, brochamento e serragem.

Operações de torneamento são operações que giram a peça como o principal método de mover o metal contra a ferramenta de corte. Tornos são a principal máquina-ferramenta usada no torneamento.

As operações de fresamento são operações nas quais a ferramenta de corte gira para fazer com que as arestas de corte apoiem a peça de trabalho. As fresadoras são as principais máquinas-ferramenta utilizadas no fresamento.

As operações de furação são operações nas quais furos são produzidos ou refinados colocando uma fresa rotativa com arestas de corte na extremidade inferior em contato com a peça. As operações de perfuração são realizadas principalmente em furadeiras, mas às vezes em tornos ou fresas.

Operações diversas são operações que, estritamente falando, podem não ser operações de usinagem, pois podem não ser operações de produção de cavacos, mas essas operações são executadas em uma máquina-ferramenta típica. O polimento é um exemplo de operação diversa. O polimento não produz cavacos, mas pode ser realizado em um torno, fresadora ou furadeira.

Uma peça inacabada que requer usinagem precisará ter algum material cortado para criar um produto acabado. Um produto acabado seria uma peça que atende às especificações estabelecidas para essa peça por desenhos ou plantas de engenharia. Por exemplo, pode ser necessário que uma peça de trabalho tenha um diâmetro externo específico. Um torno é uma máquina-ferramenta que pode ser usada para criar esse diâmetro girando uma peça de metal, de modo que uma ferramenta de corte possa cortar o metal, criando uma superfície lisa e redonda que corresponda ao diâmetro e ao acabamento superficial necessários. Uma broca pode ser usada para remover metal no formato de um furo cilíndrico. Outras ferramentas que podem ser usadas para vários tipos de remoção de metal são fresadoras, serras e retificadoras. Muitas dessas mesmas técnicas são usadas na marcenaria.

Técnicas avançadas de usinagem incluem precisãoUsinagem CNC, usinagem por descarga elétrica (EDM), erosão eletroquímica, corte a laser ou corte por jato de água para moldar peças de metal.

Como empreendimento comercial, a usinagem geralmente é realizada em uma oficina mecânica, que consiste em uma ou mais salas de trabalho contendo as principais máquinas-ferramentas. Embora uma oficina mecânica possa ser uma operação autônoma, muitas empresas mantêm oficinas mecânicas internas que atendem às necessidades especializadas do negócio.

A usinagem requer atenção a muitos detalhes para que uma peça atenda às especificações estabelecidas nos desenhos ou plantas de engenharia. Além dos problemas óbvios relacionados às dimensões corretas, existe o problema de obter o acabamento correto ou a suavidade da superfície da peça. O acabamento inferior encontrado na superfície usinada de uma peça pode ser causado por fixação incorreta, ferramenta cega ou apresentação inadequada da ferramenta. Freqüentemente, esse mau acabamento superficial, conhecido como trepidação, é evidente por um acabamento ondulado ou irregular e pelo aparecimento de ondas nas superfícies usinadas da peça.

Usinagem é qualquer processo no qual uma ferramenta de corte é usada para remover pequenos cavacos de material da peça (a peça costuma ser chamada de "obra"). Para realizar a operação, é necessário movimento relativo entre a ferramenta e a obra. Este movimento relativo é obtido na maioria das operações de usinagem por meio de um movimento primário, denominado “velocidade de corte” e um movimento secundário denominado “avanço”. A forma da ferramenta e a sua penetração na superfície de trabalho, combinadas com estes movimentos, produzem a forma desejada da superfície de trabalho resultante.

Operações de usinagem
Existem muitos tipos de operações de usinagem, cada uma das quais é capaz de gerar uma determinada geometria de peça e textura de superfície.

No torneamento, uma ferramenta de corte com uma única aresta de corte é usada para remover material de uma peça rotativa para gerar uma forma cilíndrica. O movimento primário é fornecido pela rotação da peça de trabalho, e o movimento de avanço é obtido movendo a ferramenta de corte lentamente em uma direção paralela ao eixo de rotação da peça de trabalho.

A perfuração é usada para criar um furo redondo. Isso é realizado por uma ferramenta rotativa que normalmente possui duas ou quatro arestas de corte helicoidais. A ferramenta é alimentada em uma direção paralela ao seu eixo de rotação na peça de trabalho para formar o furo redondo.

No mandrilamento, uma ferramenta com uma única ponta pontiaguda e dobrada é avançada em um furo grosseiramente feito em uma peça giratória para ampliar ligeiramente o furo e melhorar sua precisão. É uma operação de acabamento fino utilizada nas etapas finais de fabricação do produto.

O alargamento é uma das operações de dimensionamento que remove uma pequena quantidade de metal de um furo já perfurado.

No fresamento, uma ferramenta rotativa com múltiplas arestas de corte é movida lentamente em relação ao material para gerar uma superfície plana ou reta. A direção do movimento de avanço é perpendicular ao eixo de rotação da ferramenta. O movimento de velocidade é fornecido pela fresa rotativa. As duas formas básicas de fresamento são: Fresamento periférico e Fresamento de face.

Outras operações de usinagem convencionais incluem modelagem, aplainamento, brochamento e serragem. Além disso, operações de retificação e operações abrasivas semelhantes são frequentemente incluídas na categoria de usinagem.

Uma ferramenta de corte possui uma ou mais arestas de corte afiadas e é feita de um material mais duro que o material de trabalho. A aresta de corte serve para separar o cavaco do material de trabalho original. Conectadas à aresta de corte estão as duas superfícies da ferramenta:

A face rake e o flanco.
A face de saída que direciona o fluxo do cavaco recém-formado, é orientada em um determinado ângulo e é chamada de ângulo de saída "α". É medido em relação ao plano perpendicular à superfície de trabalho. O ângulo de inclinação pode ser positivo ou negativo. O flanco da ferramenta proporciona uma folga entre a ferramenta e a superfície de trabalho recém-formada, protegendo assim a superfície da abrasão, o que degradaria o acabamento. Este ângulo entre a superfície de trabalho e a superfície do flanco é denominado ângulo de relevo. Existem dois tipos básicos de ferramentas de corte:

Ferramenta de ponto único e ferramenta de múltiplas arestas de corte
Uma ferramenta de ponta única possui uma aresta de corte e é usada para torneamento, mandrilamento e aplainamento. Durante a usinagem, a ponta da ferramenta penetra abaixo da superfície de trabalho original da peça. A ponta às vezes é arredondada para um determinado raio, chamado raio do nariz.

Ferramentas com múltiplas arestas de corte possuem mais de uma aresta de corte e geralmente alcançam seu movimento em relação à peça de trabalho por meio de rotação. A furação e o fresamento utilizam ferramentas rotativas de múltiplas arestas de corte. Embora os formatos dessas ferramentas sejam diferentes de uma ferramenta de ponto único, muitos elementos da geometria da ferramenta são semelhantes.