Neste trabalho foi usado o método dos elementos finitos para a modelagem de um processo de usinagem ortogonal. O modelo material de acoplamento térmico-elástico-plástico sob grandes deformações foi construído. No estudo foi usada a formulação atualizada de Lagrangian para a condição de estado plano de deformações. Ênfases foi dada à análise do efeito de importantes fatores, tais como fluxo plástico do material da peça, deformações, taxa de deformações, encruamento e temperatura. O fluxo de tensões foi tomado como função da deformação, da taxa de deformação, do encruamento e da temperatura em ordem de refletir realisticamente o comportamento do processo de usinagem. Para simular a separação do avaco da peça, foi feita na malha inicial, uma superposição de dois nós em cada locação nodal, da linha de deslocamento da ponta da ferramenta. Durante o processo de modelagem os nós superpostos foram restringidos a terem idênticos deslocamentos, até atingir o valor de uma distância estabelecida, entre os nós superpostos e a ponta da ferramenta. Neste ponto, as restrições dos deslocamentos foram eliminadas e a separação dos nós foi permitida. O campo de temperatura na peça e no cavaco foi obtido pela simulação de elementos finitos, sendo os resultados comparados com outros trabalhos. Finalmente foram calculadas as tensões e as deformações efetivas na zona primária de deformação, assim como as forças de corte na ferramenta para um processo de usinagem ortogonal com ângulo de saída da ferramenta de zero grau.

In this work, the finite elemento method was used to model orthogonal metal cutting. A coupled modelo f the termo-elastic-plastic material under large deformation for the metal cutting was constructed. The update Langrangian formulation of plane strain condition is used in this study. Emphasis was given on analyzing the effect of important factors, such as plastic flow of the workpiece material, strain, strain rate, work hardening and temperature. The flow stress is taken as a function of strain, strain rate, work hardening and temperature in order to reflect realistic behavior of the metal cutting. To simulate separation of the chip from the workpiece, superposition of two nodes at each nodal location of a parting line of the initial mesh was imposed. According to the developed algorithm, the superimposed nodes were constrained to assume identical displacement, until approaching to a specified small distance from the tool tip. At that juncture, the displacement constrained was removed and the separation of the nodes was allowed. The temperature field in the workpiece and chip was obtained by finite element simulation, and has been compared with temperature obtained in other Works. The calculated tempertature field agree quite well with the Stevensons model. Finally the effective stress and effective strain in the primary deformation zone and tool forces for the orthogonal metal cutting with rake angle zero were calculated. This results agree well with the Lins model.