Fresatura

Movimento di una fresa

La fresatura è una lavorazione per asportazione di materiale che consente di ottenere una vasta gamma di superfici (piani, scanalature, spallamenti, forature ecc.) mediante l'azione di un utensile tagliente a geometria definita. Le caratteristiche più importanti della lavorazione per fresatura sono l'elevata precisione e la buona finitura superficiale del prodotto finito; una buona fresatrice può produrre pezzi con tolleranze inferiori al micron e una superficie a specchio. I principali parametri di lavoro della fresatura sono la velocità di taglio (m/min), da cui si ricava la velocità di rotazione della fresa, e l'avanzamento (mm/min). Poiché la fresatura lavora per sottrazione, è necessario che il componente da realizzare possa essere contenuto all'interno del grezzo di partenza da cui verrà asportato il sovrametallo.

Descrizione

La lavorazione viene effettuata mediante utensili, detti frese, montate su macchine utensili quali fresatrici o fresalesatrici. La fresatura, a differenza di altre lavorazioni più semplici, richiede la rotazione dell'utensile e la traslazione del pezzo: i taglienti della fresa, ruotando, asportano metallo dal pezzo quando questo si trova in interferenza con la fresa a causa della traslazione del banco su cui il pezzo è ancorato....

Il ciclo lavorativo prevede normalmente una prima fase di sgrossatura, in cui l'asportazione viene fatta nel modo più rapido e quindi più economico possibile, lasciando un sufficiente sovrametallo per la successiva fase di finitura in cui si asportano le ultime parti eccedenti per raggiungere le dimensioni previste ottenendo una superficie più liscia. La finitura, che consiste in una asportazione limitata di metallo, consente di rispettare il progetto per quanto riguarda le tolleranze delle dimensioni e il grado di rugosità delle superfici.

I parametri

I principali parametri di lavoro della fresatura sono la velocità di taglio, da cui si ricava la velocità di rotazione della fresa, e l'avanzamento del pezzo:

La velocità di taglio dipende dal materiale di cui è composta la fresa (o gli inserti che ne costituiscono i taglienti) e dalla durezza del materiale da lavorare. Per lavorare acciaio dolce (carico di rottura 490 N/mm²) le frese odierne fatte in Widia possono lavorare a velocità di taglio di 140 m/min, o fino a 200 m/min se dotate di ricoperture quali nitruro di titanio, la velocità va ridotta per lavorare materiali più duri. La velocità di rotazione (n) della fresa, in giri/min, si calcola dividendo la velocità di taglio (v_c) (moltiplicata 1000) per la circonferenza della fresa in mm (diametro Ø per π):
$n={\frac {v_{c}\cdot 1000}{\pi \cdot \varnothing }}$.

L'avanzamento si calcola moltiplicando il numero di taglienti (z) per l'avanzamento per singolo tagliente (f_z), per velocità di rotazione della fresa (n):
$v_{f}=z\cdot f_{z}\cdot n$.
L'avanzamento per singolo tagliente è di norma stabilito da tabelle fornite dai produttori di utensili, ed è espresso in micron o in centesimi di millimetro; può essere aumentato per taglienti con geometria di taglio inferiore ai 90°. Da ciò si capisce che l'avanzamento dipende dalla geometria dei taglienti e dalla loro densità, infatti frese con più taglienti ma di diametro maggiore devono girare più piano, quindi z aumenta ma n diminuisce.
Tuttavia la densità dei taglienti, cioè il loro numero a parità di circonferenza del bipolare della fresa, dipende dal materiale da lavorare, in particolare dal tipo di truciolo che produce: se si lavora l'alluminio la densità sarà bassa per poter scaricare i trucioli che sono lunghi e tendono ad aggrovigliarsi; la densità sarà media per l'acciaio, mentre sarà maggiore per la ghisa che produce trucioli in forma di polvere.

I parametri di lavoro sono indicati secondo la simbologia ISO:

• v_c = velocità di taglio (m/min)
• z = numero dei denti
• n = velocità di rotazione (giri/min)
• f_z = avanzamento al dente (mm/(dente × giro))
• f_n = avanzamento al giro (f_z × z - mm/giro)
• v_f = avanzamento al minuto (f_z × z × n; Oppure f_n × n - mm/min)

Controllo numerico computerizzato

La maggior parte delle fresatrici CNC (chiamate anche centri di lavoro) sono fresatrici verticali controllate da computer con la possibilità di muovere il mandrino verticalmente lungo l'asse Z. Questo ulteriore grado di libertà consente di utilizzarli per lavorazioni a pressione, incisioni e altro. superfici 2.5D come sculture in rilievo. In combinazione con l'uso di utensili conici o di una fresa a sfera, questo migliora notevolmente la precisione della fresatura senza ridurre la velocità, offrendo un'alternativa economica alla maggior parte delle incisioni manuali su superfici piane.

Le macchine CNC possono esistere in quasi tutte le forme di attrezzature manuali, come ad esempio le fresatrici orizzontali. Le fresatrici CNC più avanzate, le macchine multiasse, aggiungono altri due assi ai tre assi convenzionali (XYZ). Le fresatrici orizzontali dispongono anche di un asse C o Q, che consente di ruotare un pezzo montato orizzontalmente, fornendo essenzialmente una capacità di tornitura asimmetrica ed eccentrica. Il quinto asse (asse B) controlla l'inclinazione dell'utensile stesso. Quando tutti questi assi vengono utilizzati in combinazione tra loro, queste macchine possono essere utilizzate per creare forme geometriche estremamente complesse, persino forme organiche come la testa umana, con relativa facilità. Ma la capacità di programmare una tale geometria è fuori dalla portata della maggior parte degli operatori. Per questo motivo le fresatrici a 5 assi sono quasi sempre programmate con il CAM.

Il sistema operativo di queste macchine è un sistema ad anello chiuso e funziona in retroazione. Queste macchine si sono evolute dalle macchine CNC (a controllo numerico) di base. La forma computerizzata delle macchine utensili a controllo numerico è nota come macchine utensili a controllo numerico. Un insieme di istruzioni (chiamato programma) viene utilizzato per controllare la macchina affinché esegua le operazioni desiderate. Sono disponibili oltre 100 diversi codici G e codici M.

Voci correlate

• Fresatrice

Altri progetti

Altri progetti

• Wikimedia Commons

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sulla fresatura

Collegamenti esterni

• fresatura, su sapere.it, De Agostini.