La fresatura meccanica è una lavorazione per asportazione di truciolo con cui si ottiene una vasta gamma di superfici. Viene effettuata mediante utensili, detti frese, montate su macchine utensili chiamate fresatrici. Il meccanismo di lavorazione richiede una contemporanea rotazione dell’utensile e traslazione del pezzo: i taglienti della fresa, ruotando, asportano metallo dal pezzo quando questo viene a trovarsi in interferenza con la fresa a causa della traslazione del banco su cui il pezzo è ancorato. La fresatura è un processo versatile che trova impiego in una vasta gamma di situazioni e per numerose operazioni. Per creare scanalature rettilinee o curve su superfici piatte o curve. Queste caratteristiche rendono il processo particolarmente adatto per la produzione di lotti limitati, prototipi e componenti progettati su misura.
La profilatura è un'operazione di fresatura piuttosto comune. La profilatura comprende la fresatura multiasse di forme concave e convesse, bidimensionali e tridimensionali. La lavorazione di parti complesse è solitamente un'esperienza complicata, da qui la necessità della fresatura di forma.
La Fresatura di Forma: Definizione e Funzionamento
La fresatura di forma è un processo di produzione che si occupa della lavorazione di forme complesse in un pezzo specifico utilizzando una fresa di forma. A differenza della fresatura convenzionale, si occupa della replica ripetuta e accurata di un contorno o profilo. Un'area importante della fresatura di forme è che può creare forme difficili, che sarebbero state difficili o impossibili se si utilizzassero altri tipi. Questa capacità unica la rende molto utile durante la creazione di componenti fresati CNC che presentano contorni, scanalature e profili unici. Inoltre, puoi usarlo per superfici irregolari e curve.
La fresatura di forma riguarda la creazione di profili, contorni o forme complessi su un pezzo specifico. Funziona con uno strumento personalizzato (frese formate), che presenta una geometria corrispondente alla forma che si desidera lavorare. Questo processo unisce efficienza, precisione e personalizzazione per creare componenti complessi che sono utili in diversi settori, tra cui la produzione industriale, l'automotive e l'aerospaziale. Il processo di fresatura inizia con la scelta della fresa migliore che si adatta alle tue esigenze. Queste frese sono solitamente realizzate con materiali altamente durevoli, come carburo, acciaio rapido, ecc. La forma della fresa deve corrispondere a qualsiasi contorno che desideri lavorare. Il passo successivo è montare il pezzo in lavorazione in modo sicuro in verticale o orizzontale. Quindi allinei la fresa con il pezzo in lavorazione nel punto di partenza che preferisci. Una volta impostata correttamente, la tua fresatrice dovrebbe ruotare la fresa mentre inserisci il pezzo in lavorazione. Questo movimento relativo formato tra il pezzo in lavorazione e la fresa assicura una rimozione accurata del materiale, creando così la forma desiderata. È possibile eseguire il processo utilizzando una macchina CNC, verticale o orizzontale.
Tipi di Frese Specifiche per Profili Curvi
Le frese a forma possono aiutarti a ottenere determinati profili e forme. Questi utensili eccellono nella creazione di geometrie complesse. Di conseguenza, queste frese sono disponibili in diversi tipi in base all'applicazione per cui le stai utilizzando. Ecco i tipi comuni di frese.
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Frese per arrotondare gli angoli
Se devi creare bordi arrotondati, dovresti optare per le frese per arrotondamento angoli. Queste frese non solo creano bordi arrotondati, ma ti aiutano anche a realizzare filetti perfetti su tutti gli angoli del tuo pezzo in lavorazione.
Frese Convesse e Concave
Questi tipi di frese possono creare profili convessi o concavi. I profili convessi curvano verso l'esterno, mentre i profili concavi solitamente curvano verso l'interno. Le frese convesse e concave sono applicabili per creare superfici curve. Mentre puoi usare le frese convesse per lavorare forme altamente curve, le frese concave possono aiutarti a ottenere scanalature che hanno un profilo curvo. Queste frese possono aiutarti a lavorare i materiali con elevata precisione, garantendo curve lisce e uniformi.
Strumenti Modulo
Questi utensili possono lavorare diverse forme e profili. Questi tipi di frese per forma sono versatili e possono aiutarti a realizzare qualsiasi tipo di design personalizzato, come le scanalature. Puoi usarli per processi di lavorazione esterna e interna.
Materiali degli Utensili da Taglio per Fresatura di Forma
Gli utensili da taglio per fresatura di forma sono disponibili in diversi materiali. Ognuno di questi materiali differisce in termini di resistenza alla temperatura, durezza, affilatura e durata. Il tipo di materiale che scegli determina le prestazioni dell'utensile e la sua durata.
Carburo
Il carburo è un materiale molto durevole con grandi proprietà come elevata resistenza all'usura e resistenza alla temperatura. Grazie alla sua durezza, puoi usarlo per operazioni ad alta velocità e applicazioni in cui devi lavorare materiali duri.
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Acciaio ad alta velocità (HSS)
Gli utensili da taglio in acciaio rapido sono molto resistenti e adatti a molte applicazioni di fresatura. Grazie alla loro durezza, possono resistere a velocità di taglio elevate.
Acciaio al cobalto
Questa è un'opzione di materiale migliore dell'HSS. L'acciaio al cobalto è un acciaio di lunga durata con elevata resistenza al calore. È possibile utilizzare utensili in acciaio al cobalto per lavorare materiali molto resistenti.
Tecniche Avanzate e Considerazioni Operative
Quando si usa una fresa a candela con testa sferica, l'area più critica del tagliente è il centro dell'utensile, dove la velocità di taglio è vicina a zero, situazione sfavorevole per il processo di taglio. Quando si usa un inserto rotondo o una fresa con testa sferica ad una profondità di taglio inferiore, la velocità di taglio (vc) può essere aumentata, visto il breve tempo di contatto del tagliente. Il tempo per la propagazione del calore nell'area di taglio diventa più breve: la temperatura di tagliente e pezzo sono entrambe mantenute ad un valore basso. Considerare la configurazione dell'utensile e il bloccaggio del pezzo per evitare vibrazioni. Le vibrazioni rappresentano un ostacolo alla fresatura di profili profondi usando sporgenze lunghe. Una differenza radiale di 1 mm (0.039 poll.) tra il portautensile e l'utensile da taglio è sufficiente. Passare agli utensili prolungati in posizioni predeterminate nel programma.
La fresatura concorde con fresa inclinata di circa 10° in due direzioni garantisce una buona finitura superficiale e prestazioni affidabili. Il lavoro di programmazione iniziale è più complesso e richiede un po' di tempo in più; tuttavia, questo viene rapidamente compensato, poiché il costo orario della macchina è normalmente il triplo di quello di una stazione di lavoro. Invece di usare tecniche di programmazione che si limitano a "tranciare via" il materiale a un valore Z costante, è molto vantaggioso usare percorsi dell'utensile di contornatura in combinazione con la fresatura concorde. La copiatura o Profilatura è un'operazione utilizzata per fresare forme complesse concave o convesse su più assi.
La fresatura del sovrametallo, la cosiddetta ripresa, è inclusa nelle operazioni di semifinitura e finitura. L'operazione di finitura deve essere eseguita in una macchina utensile a 4/5 assi con software e tecniche di programmazione avanzati. Questo può ridurre sensibilmente o persino eliminare del tutto il lavoro di completamento manuale, che richiede molto tempo. La sgrossatura e la semifinitura di componenti di grandi dimensioni sono, di norma, più produttive se vengono utilizzati i metodi e gli utensili tradizionali.
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La Fresatrice e il Controllo Numerico (CNC) per Profili Complessi
La fresatrice è la macchina utensile adibita alla fresatura meccanica; è costituita da un basamento, cioè la tavola dove viene fissato il pezzo da fresare, e un montante, sul quale è alloggiato il mandrino che viene azionato da un motore elettrico. Il mandrino imprime all’utensile di fresatura, la fresa, il moto rotatorio che le consente di asportare il truciolo. Esistono le fresatrici orizzontali e le fresatrici verticali. Le fresatrici professionali devono garantire due caratteristiche fondamentali: la capacità di muoversi su tutta la superficie del pezzo con precisione e la robustezza necessaria per assorbire le vibrazioni generate durante il processo senza compromettere la qualità del lavoro.
Nella fresatura CNC (effettuata nei moderni centri di lavoro CNC) l’operatore inserisce le istruzioni nel computer che controlla la macchina. Tali istruzioni, chiamate codici G o codici NC, definiscono la geometria del pezzo e il percorso dell’utensile come una griglia di punti facilmente trattabili da un calcolatore. A questo punto la macchina lavora autonomamente e l’operatore si limita a controllare la lavorazione, intervenendo in caso di guasti. Le fresatrici CNC a 3 assi sono tradizionalmente utilizzate per ottenere lavorazioni con alta precisione. Tuttavia, i centri di lavoro CNC possono avere più assi di movimento, permettendo lavorazioni ancora più complesse. Queste macchine possono inclinare il mandrino su uno o più assi rotativi, o combinare un asse di rotazione del mandrino con un asse di inclinazione della tavola.
La fresatura di profili di viti senza fine e rotori pone requisiti particolarmente elevati alle macchine e al processo. L'attenzione è rivolta all'alta precisione, alla finitura superficiale e all'economicità, al fine di soddisfare le specifiche tecniche dei componenti. Le viti senza fine e rotori sono caratterizzati da forme complesse e strutture elicoidali. Per poter produrre questi profili con precisione, le macchine devono garantire processi di fresatura estremamente precisi. Ciò è possibile grazie a sistemi di azionamento altamente dinamici che assicurano un movimento preciso del mandrino portautensili e del pezzo in lavorazione, anche a velocità di taglio elevate. Durante la fresatura di profili si verificano notevoli forze di taglio, soprattutto quando si lavorano pezzi pesanti o di grandi dimensioni come rotori e alberi a vite. Per resistere a queste forze e consentire una fresatura di precisione, le macchine EMAG SU sono dotate di un basamento molto resistente. Un elevato grado di automazione delle macchine è essenziale per una produzione economica di lotti. L'automazione riduce i tempi non produttivi, poiché i componenti vengono caricati e scaricati senza intervento manuale.
EMAG SU offre un'ampia gamma di soluzioni per la fresatura di profili di viti e rotori, tutte progettate per garantire la massima precisione e flessibilità: CLC 260 H-FR e CLC 500 H-FR: le fresatrici a profilo orizzontale sono state sviluppate appositamente per la lavorazione di viti e rotori di grandi dimensioni. La testa di fresatura è dotata di una trasmissione a cinghia per una coppia elevata sul mandrino di fresatura. La CLC 300 FR è una fresatrice verticale per profili, caratterizzata da un design compatto. Una caratteristica fondamentale della CLC 300 FR è il suo avanzato sistema di carico. La macchina è dotata di un caricatore ad anello che consente l'alimentazione automatica e precisa dei componenti.
Parametri di Lavorazione Fondamentali
Nodo cruciale nel processo di fresatura è stabilire i parametri di lavorazione.
- Velocità di taglio (vc): La velocità di taglio (vc) è la velocità relativa tra la superficie da lavorare e l’utensile durante il taglio, espressa in metri al minuto (m/min). Questo parametro dipende dal materiale della fresa (o degli inserti dei taglienti) e dalla durezza del materiale da lavorare.
- Velocità di rotazione della fresa (n): La velocità di rotazione della fresa (n) è il numero di giri che la fresa compie al minuto, ed è calcolata dividendo la velocità di taglio (vc) moltiplicata per 1000 per la circonferenza della fresa (il prodotto del diametro Ø per π).
- Avanzamento (vf): L’avanzamento (vf) è la distanza che la fresa (o il pezzo) percorre durante ogni singola rotazione dell’utensile. L’avanzamento per singolo tagliente è stabilito da tabelle fornite dai produttori di utensili ed è espresso in micron o in centesimi di millimetro.
- Profondità di taglio assiale: La profondità di taglio assiale indica la profondità di lavoro della fresa nel pezzo lungo il proprio asse. Maggiore è la profondità, minore deve essere la velocità di avanzamento per evitare danni all’utensile o al pezzo.
- Profondità di taglio radiale: La profondità di taglio radiale misura la profondità dell’utensile nella superficie in lavorazione lungo il raggio.
Vantaggi e Svantaggi della Fresatura di Forma
Vantaggi della fresatura di forme
- Versatilità: Puoi usare le fresatrici di forma per diversi tipi di materiali come acciaio, plastica, ceramica e persino materiali compositi.
- Precisione di alto livello: Uno dei maggiori vantaggi dell'uso della fresatura di formatura è il suo elevato livello di precisione.
- Forme intricate: La fresatura di forme svolge un ruolo importante nell'aiutare i produttori a creare forme molto difficili. Questo processo di lavorazione può aiutarti a creare superfici curve e forme dettagliate in modo accurato, creando superfici molto difficili con meno stress.
- Lavorazione in un'unica passata: Gli utensili per fresatura di forma consentono di creare design complessi in un unico passaggio.
Contro della fresatura di forma
- Difficile da configurare: È molto difficile impostare le frese di forma poiché il processo richiede più tempo.
- Più rifiniture: La lavorazione o la fresatura di forme producono una finitura decente, in genere bassa fino a 0.8 μm. Per livelli più alti, avrai comunque bisogno di una finitura extra.
- Usura: Durante le operazioni, solitamente c'è un contatto tra il pezzo in lavorazione e l'utensile da taglio.
- Tempo di lavorazione prolungato: Potrebbe richiedere più tempo, soprattutto quando si vogliono forme difficili da ottenere.
- Compatibile solo con forme 2D e 2.5D: A differenza di alcuni processi di lavorazione che lavorano con forme 3D, la fresatura di forma può lavorare solo con forme 2D e 2.5D.
Applicazioni della Fresatura di Forma
Di seguito sono riportate le applicazioni più importanti nei diversi settori:
- Produzione di ingranaggi: È possibile utilizzare la fresatura di forma durante la produzione di ingranaggi per facilitare il taglio di profili precisi dei denti degli ingranaggi.
- Settori ad alta precisione: Puoi usare questo processo in settori che richiedono alta qualità e precisione, come nella produzione di dispositivi medici, nell'industria automobilistica e nell'industria aerospaziale.
Guida per Fresature Circolari Fai-da-te
Oggi mi riallaccio a quell’argomento e a quella fresatrice in particolare, perché ho realizzato una guida per le fresature circolari. Questo tipo di guida, chiamata anche Router jig per chi ama i termini Americani, è appositamente realizzata per diventare una specie di compasso. L’ho realizzata appunto perché per il progetto del bidone porta attrezzi dovevo realizzare una base circolare e mi è stata veramente utilissima. Il progetto è molto semplice e per realizzarlo si possono utilizzare strumenti come un trapano a colonna, un seghetto alternativo, punte forstner e scalpelli. Per sottolineare la semplicità di questa guida per le fresate circolari non serve nemmeno che vi faccia un elenco dei materiali perché vi basterà avere un pezzo di multistrato (meglio se di betulla) da 700 X 140 X 12 e un manico inutilizzato che, se non avete, potete benissimo sostituire con un cilindro in legno da utilizzare come manopola. Per cominciare ho tagliato il pezzo di multistrato a misura e per rendere la mia guida per le fresature circolari più efficiente ho realizzato gli agganci rapidi. In questo modo potrò agganciare e sganciare la fresatrice rapidamente. Per chi non avesse questa possibilità può realizzare i fori in corrispondenza di quelli presenti nella base della fresatrice in modo da avvitarla al pezzo in multistrato. Fatta questa prima parte ho realizzato la fresata centrale in cui far scorrere il manico o perno. Ho quindi utilizzato la fresatrice e la guida di appoggio per realizzare l’alloggiamento del bullone. Per terminare la guida per le fresature circolari metto un metro nella parte sotto in modo da avere un punto di riferimento per il raggio da realizzare.
SEGA CIRCOLARE - La GUIDA DEFINITIVA per tagli dritti | Falegnameria, fai da te e legno
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