Fresatura del Legno: Asportazione del Truciolo, Funzionamento e Tipologie

La fresatura, per definizione, è un’operazione ad asportazione di truciolo con cui è possibile lavorare superfici piane.

Questa operazione viene eseguita da un utensile multi-tagliente rotante chiamato fresa su una macchina utensile chiamata fresatrice. Il pezzo possiede il moto di alimentazione (avanzamento) e di appostamento, mentre il moto di taglio è fornito dalla fresa in rotazione. La fresa, ruotando, asporta trucioli dal pezzo che avanza contro di essa.

La fresatura meccanica è una lavorazione per asportazione di truciolo con cui si può ottenere una vasta gamma di superfici mediante moto rotatorio di un utensile a taglienti diversi. Abbiamo compreso che, proprio come un trapano, una testa tagliente e in rotazione, asporta trucioli di materiale fino ad ottenere la forma desiderata.

La fresatura è un processo versatile che trova impiego in una vasta gamma di situazioni e per numerose operazioni. Nel contesto delle lavorazioni di meccanica di precisione, la fresatrice è indispensabile per la sua capacità di eseguire una vasta gamma di operazioni con un’unica configurazione di lavoro. Questo processo è particolarmente adatto per la produzione di lotti limitati, prototipi e componenti progettati su misura. Viene impiegata anche per fabbricare utensili impiegati in altri processi come ad esempio gli stampi tridimensionali.

L'Asportazione del Truciolo nella Fresatura

Quando ci si occupa di lavorazioni meccaniche, come ad esempio la foratura, la tornitura e la fresatura, c'è un aspetto che deve essere gestito con estrema attenzione: l'asportazione del truciolo. Si tratta dell'eliminazione di una sezione del materiale di base che permette di ottenere il risultato finale. In altre parole, il truciolo non è altro che il materiale di scarto prodotto durante la lavorazione meccanica dei materiali - come legno e ferro - attraverso processi di asportazione come la tornitura, la fresatura o la foratura.

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Il concetto fondamentale è che l'utensile non taglia il materiale in modo netto, ma provoca una deformazione plastica del materiale davanti al tagliente. La lama avanza e comprime l'oggetto della lavorazione fino a creare un punto di rottura: si ha un piano inclinato dove il materiale si separa dal pezzo e viene spinto verso l'alto dall'utensile.

Il truciolo è il materiale che viene prodotto. Possiamo dire che quest'operazione permette a chi si occupa del processo in esame di ottenere il risultato sperato. Non possiamo valutare il truciolo e la sua forma in termini assoluti perché tutto può cambiare in base al materiale. Però alcuni parametri possono essere un campanello d'allarme o sinonimo di efficienza lavorativa. In primo luogo, dalla forma del truciolo determiniamo la qualità della lavorazione. Ma questo elemento ci può aiutare a capire anche se l'utensile ormai è usurato e deve essere cambiato, così come possono determinare la buona riuscita della lavorazione.

Fasi della Lavorazione per Asportazione di Truciolo

• Sgrossatura: Questa è la fase iniziale dove si rimuove rapidamente il materiale in eccesso dal pezzo grezzo. Utilizzando frese robuste e potenti, si mira a ridurre volumi significativi di materiale in modo efficiente ed economico.
• Semifinitura: In questa fase intermedia, si procede con una rimozione più controllata del materiale per avvicinarsi alle dimensioni finali del pezzo.
• Finitura: Dopo la sgrossatura, segue la fase di finitura che mira a raggiungere le dimensioni finali e a ottenere una superficie liscia e precisa. Qui si utilizzano frese più precise e controllate per rimuovere una quantità minore di materiale, rispettando le tolleranze dimensionali e il grado di rugosità specificato nel disegno tecnico.

Ogni fase del processo di fresatura richiede una pianificazione accurata e l’utilizzo di strumenti e frese specificamente progettati per ottenere risultati ottimali.

Formazione e Gestione del Truciolo

I parametri che concorrono nella formazione di un truciolo sono differenti. Un angolo di spoglia dell'utensile più grande semplifica lo scorrimento e riduce la deformazione, ma un ruolo da protagonista nella formazione del truciolo ce l'ha la velocità di taglio. Questo parametro, infatti, influenza la temperatura nella zona di taglio e il comportamento del materiale.

Quando il truciolo assume una forma a nastro o spirale lunga, parliamo sempre di un materiale duttile e la sintesi è che i parametri di taglio sono corretti e il tagliente versa in buone condizioni. Questa condizione può essere pericolosa perché il truciolo lungo e a spirale si avvolge intorno al pezzo o all'utensile. Quando il rompitruciolo funziona bene si ottengono spirali che si spezzano ogni 5-10 cm, e questo è un bene.

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Se il truciolo, invece, è discontinuo o frammentato, la velocità di taglio può essere troppo bassa o il tagliente ha una geometria inadeguata, oppure ancora c'è un eccesso di vibrazioni o di irregolarità nell'avanzamento. Ma se il truciolo prima ha una spirale lunga e omogenea e poi cambia, diventando frammentato, c'è qualcosa che non va. È consigliabile fermare la lavorazione e controllare perché vuol dire che i parametri sono sballati. Un vecchio trucco da meccanico è conservare in officina dei campioni di trucioli che descrivono situazioni differenti - taglio ottimale, tagliente usurato, parametri inadeguati - così da poter confrontare rapidamente e capire se c'è qualcosa che non va o se tutto procede al meglio.

La Fresatrice: Tipi e Funzionamento

La fresatrice è il macchinario adibito alla fresatura, formata da un basamento, la tavola dove viene fissato il pezzo da fresare e un montante sul quale è alloggiato il mandrino azionato da un motore elettrico. Il basamento funge da supporto principale, sulla quale è posizionata la tavola dove il pezzo da lavorare è fissato.

Le fresatrici possono essere classificate in due categorie principali in base all’orientamento dell’utensile, in fresatrici orizzontali e fresatrici verticali.

Fresatrici Verticali

Le fresatrici verticali sono macchine utensili in cui il mandrino è disposto verticalmente. Questa macchina utensile è costituita da un basamento inferiore su cui è connesso un montante verticale. All’estremità del montante è collegata la testa della macchina, inclinabile rispetto ad un asse orizzontale. Al di sotto della testa si trova la tavola portapezzo su cui si staffa il pezzo da lavorare, tipicamente serrato in una morsa. La tavola si muove nello spazio tramite delle guide a coda di rondine ed è connessa a una slitta. I tre assi sono movimentati da viti trapezoidali.

Fresatrici Orizzontali

La struttura delle fresatrici orizzontali è simile a quella delle fresatrici verticali, sempre con basamento e montante verticale, ma in questo caso l’asse del mandrino è orizzontale. Dal montante sporge il mandrino a cui viene collegato l’albero portafrese per mezzo di un accoppiamento conico. Dall’altro lato, invece, l’albero porta-frese viene sostenuto da uno slittone superiore che ne evita l’eccessiva flessione durante la fresatura. Questa macchina ha un campo di utilizzo abbastanza limitato e ristretto e viene usata principalmente per la spianatura di piastre e l’esecuzione di scanalature.

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Fresatrici Universali

La fresatrice universale è la diretta evoluzione della fresatrice ad asse orizzontale. In questa macchina, la tavola è inclinabile a piacere per mezzo di una piattaforma girevole. Spesso questa fresatrice fa uso di un divisore sincronizzato con gli avanzamenti della tavola, il che permette di fresare forme elicoidali (molto utile per esempio nella lavorazione di ruote dentate elicoidali). Grazie alla possibilità di inclinare la tavola e grazie ai vari accessori di cui dispone, questa macchina esegue fresature complesse. La struttura di questa macchina utensile è simile a quella della fresatrice orizzontale, con il basamento che sostiene il montante e, superiormente, lo slittone su cui si può montare l’albero portafrese oppure collegare la testa verticale.

Fresatrici a Controllo Numerico (CNC)

Le fresatrici a controllo numerico sono la versione automatica delle fresatrici manuali precedentemente menzionate. Le fresatrici CNC sono, normalmente, ad asse verticale e sono azionate da un controllo numerico che ne aziona gli assi. Grazie alle istruzioni contenute nel part-program, è possibile eseguire la stessa lavorazione in modo ripetitivo su grandi lotti, senza introdurre variabilità nel processo a causa del fattore umano. L’intervento dell’operatore è necessario per il cambio pezzo e, nel caso di fresatrici senza magazzino utensile, anche per eseguire manualmente il cambio utensile. L’operatore staziona davanti al pannello di controllo, da cui controlla e programma la macchina.

Nella fresatura CNC, l’operatore inserisce le istruzioni nel computer che gestisce la macchina. Il sistema CNC interpreta queste istruzioni e guida l’utensile lungo il percorso definito. Durante il processo, l’operatore supervisiona la macchina, garantendo che funzioni correttamente e intervenendo solo in caso di problemi.

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. In Weerg, ad esempio, vengono utilizzate le HERMLE C-42u che permettono questo tipo di lavorazione su 5 assi, rendendo praticamente fattibile ogni progetto con le dovute accortezze in termini di design della parte finita.

La Fresa: Utensile e Materiali

La fresa stessa è l’utensile chiave installato sulla fresatrice per rimuovere il materiale in eccesso. Si tratta di un cilindro con denti taglienti lungo la sua circonferenza esterna. La fresa installata sulla fresatrice permette l’asportazione del truciolo; si tratta di un utensile cilindrico a sezione circolare con denti taglienti dispositivi lungo la circonferenza esterna. Lo spazio tra i denti taglienti è il passo della fresa, a seconda del numero e della disposizione lungo la circonferenza esterna. Normalmente, comunque, si tratta di utensili cilindrici con i taglienti disposti sulla periferia esterna.

Le frese sono di diversa forma e tipologia a seconda della lavorazione da eseguire. Esistono le frese a candela per fresare tasche e scanalature, le frese a spianare per eseguire spianature di piastre, le frese a coda di rondine per eseguire le omonime lavorazioni e le frese a disco per eseguire scanalature laterali. Questa tipo di fresa è una fresa hm elicoidale integrale. Un’alternativa economica è anche la fresa a coltellino intercambiabile: basta avere i coltellini di scorta o ordinarli al bisogno. Ogni tagliente ha una funzione diversa.

Materiali dei Taglienti

Fatta una mini panoramica dei vari legni, bisogna considerare che in base al tipo di legno che si ha davanti cambierà anche il tipo di materiale che dovrà avere il tagliente della vostra fresa. A seconda della tipologia di materiale e di lavorazione da eseguire, si selezionano la dimensione, il numero di taglienti, gli angoli di spoglia del tagliente e il materiale della fresa. La scelta della fresa corretta è strettamente legata alle caratteristiche degli inserti da combinare con il corpo fresa per ottenere risultati ottimali.

Materiale del Tagliente	Caratteristiche	Colore Distintivo	Durata Relativa	Utilizzo Tipico
Acciaio	Si riconosce dalla mancanza di una placchetta saldata; pesa meno del metallo duro a parità di dimensioni.	Stesso colore della fresa	Standard	Lavorazioni generiche e meno esigenti.
Metallo Duro (WIDIA)	Il più comune e usato, utilizzato per quasi tutte le lavorazioni. Principalmente usato per frese da hobbistica.	Non specificato (facilmente riconoscibile)	Standard	Uso generale, hobbistica, versatile.
Diamante Policristallino	Materiale molto duro, adatto per lavorazioni ripetute (produzione in serie) e materiali duri. Le placchette sono saldo brasate.	Nero	Superiore di 40 volte rispetto ad altri tipi.	Produzione in serie, lavorazione di legni duri.

Sapere che tipo di legno andremo a fresare è determinante per scegliere il giusto tipo di materiale della fresa. Una volta individuata la fresa e scelto il giusto tagliente, è consigliabile scegliere in base all’asportazione richiesta, il tipo di attacco (S, o codolo di attacco). Gli attacchi delle frese per CNC possono variare molto di più rispetto a quelle manuali.

Parametri di Lavorazione nella Fresatura

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. Ad esempio, per lavorare acciaio dolce con una fresa in Widia, la velocità di taglio può arrivare a 140 m/min, e fino a 200 m/min se la fresa è dotata di ricoperture come il nitruro di titanio.

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). 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.

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. La profondità di taglio radiale misura la profondità dell’utensile nella superficie in lavorazione lungo il raggio. La scelta corretta di ulteriori componenti meccaniche può ottimizzare la produttività e ridurre al minimo gli errori. Materiale della fresa: l’efficienza del taglio è influenzata dal materiale della fresa e dalla presenza di rivestimenti che ne migliorano le prestazioni. Densità dei taglienti: la densità dei taglienti dipende dal materiale da lavorare. Tipo di truciolo: il tipo di truciolo prodotto influisce sulla scelta dei parametri di lavoro.

La tipologia degli inserti può essere monolaterale o bilaterale. Il numero di denti della fresa (densità) rappresenta il numero di inserti per millimetro o pollice. Il tipo di passo può essere costante o differenziato.

Fresatura del Legno: Applicazioni e Scelta dello Strumento

La fresatrice per legno è un utensile elettrico progettato per lavorare il legno con precisione e versatilità, quindi indispensabile nei laboratori di falegnami, artigiani e appassionati di fai da te. Il suo scopo è principalmente quello di rimuovere trucioli dalle superfici, permettendo di ottenere finiture precise e di alta qualità. Questo elettroutensile permette infatti di eseguire una vasta gamma di lavorazioni, dai tagli di precisione alla creazione di dettagli decorativi, trasformando semplici pezzi di legno in manufatti dalla finitura precisa.

A livello professionale, la fresatrice viene spesso impiegata per la produzione di mobili, porte, finestre e componenti di costruzione, offrendo la possibilità di realizzare giunzioni, bordi decorativi e intarsi di alta qualità. Le scanalature e gli incastri sono fondamentali per garantire connessioni robuste e precise per l'assemblaggio di mobili e strutture. I bordi decorativi, invece, possono aggiungere un tocco di originalità a mobili e agli oggetti di legno, migliorandone l'aspetto visivo.

Per gli appassionati del fai da te la fresatrice apre un mondo di possibilità creative. Che si tratti di realizzare mensole, cornici decorative o di eseguire finiture e intagli, una fresatrice consente di ottenere risultati professionali senza la necessità di un laboratorio completo. La capacità di eseguire lavori di precisione e di personalizzare ogni progetto secondo le proprie preferenze rende questo strumento un alleato prezioso anche per chi ama lavorare il legno nel tempo libero. Ovviamente la scelta del modello più adatto alle proprie esigenze è cruciale per massimizzare i vantaggi di questo strumento.

Funzionamento della Fresatrice per Legno

La fresatrice è un utensile elettrico progettato per lavorare il legno attraverso un meccanismo di rotazione ad alta velocità. Il cuore del suo funzionamento è il motore, che alimenta un mandrino rotante su cui viene montata una punta di fresatura. In molte fresatrici la velocità del mandrino può essere regolata per adattarsi al tipo di legno e alla lavorazione specifica. Quando la fresatrice è in funzione, l'operatore la guida lungo il pezzo di legno seguendo la linea di taglio desiderata. La punta di fresatura rimuove materiale dal legno, creando il taglio, la scanalatura o il profilo decorativo desiderato.

Tipologie di Fresatrici per Legno

Sul mercato puoi trovare diversi modelli di fresatrici, ognuna con caratteristiche e funzioni distintive, più o meno adatte per lavorare determinati materiali o per eseguire specifiche lavorazioni.

• Fresatrice Verticale: Forse la più comune e versatile tra le tipologie disponibili. Il suo mandrino è posizionato verticalmente rispetto al piano di lavoro, consentendo di eseguire una varietà di operazioni come tagli di precisione, scanalature, contornature e profilature. Questo tipo di fresatrice è ideale per lavori che richiedono un elevato grado di precisione e dettaglio. Viene ampiamente utilizzata per creare bordi decorativi, incastri e per la realizzazione di dettagli elaborati sui pezzi di legno. Inoltre, è dotata di meccanismi di regolazione fine per il controllo della profondità di taglio, il che la rende perfetta per lavori artigianali e di falegnameria di alta qualità.
• Fresatrice Orizzontale: Si distingue per il mandrino posizionato orizzontalmente, parallelo al piano di lavoro. Questa configurazione la rende particolarmente adatta per lavorazioni che richiedono l'asportazione di grandi quantità di materiale, come la fresatura di superfici piane e la realizzazione di scanalature profonde. Le fresatrici orizzontali sono spesso utilizzate nell'industria del legno per lavori pesanti e per la produzione di componenti strutturali. Grazie alla loro robustezza e stabilità, queste macchine possono eseguire tagli profondi e lavorazioni su legni duri con maggiore efficienza rispetto alle fresatrici verticali. Sono dotate di tavoli di lavoro ampi e di supporti aggiuntivi per mantenere il pezzo di legno stabile durante la lavorazione, il che è essenziale per ottenere risultati uniformi su pezzi di grandi dimensioni.

Come Scegliere la Fresatrice per Legno Adatta

La scelta della fresatrice per legno più adatta alle tue esigenze richiede una valutazione attenta di diversi aspetti, sia tecnici che funzionali. Una fresatrice ben scelta non solo migliorerà l’efficienza e la qualità del tuo lavoro, ma ti garantirà anche una maggiore sicurezza durante le operazioni.

• Potenza del Motore: La potenza è un fattore cruciale. Per lavori pesanti, come l'incastro delle serrature, è necessario un motore potente (intorno ai 2000 Watt). Per operazioni meno impegnative, come la rifinitura dei bordi o lavorazioni di precisione, puoi optare invece per una fresatrice meno potente (anche da 1000 Watt).
• Velocità Regolabile: La possibilità di regolare la velocità è fondamentale per adattarsi ai diversi tipi di lavorazione e materiali. Le frese piccole raggiungono in genere velocità più elevate (circa 20.000 giri al minuto), mentre quelle più grandi lavorano meglio a velocità inferiori (circa 10.000 giri al minuto).
• Profondità di Taglio: La profondità di taglio dovrebbe essere facilmente regolabile. Una buona fresatrice avrà una battuta di profondità affidabile, che rimane stabile durante l'uso.
• Funzionalità Aggiuntive e Accessori: Valuta la disponibilità di accessori che possano rendere il lavoro più confortevole e preciso, e funzionalità extra che ne migliorano l’usabilità e la precisione.

Confronto tra Fresatura e Tornitura

Ci sono diverse operazioni tecniche che permettono di lavorare sull'asportazione del truciolo, un passaggio che determina il risultato desiderato. Iniziamo dalla più comune: la foratura, ovvero effettuare un foro cieco o passante nel materiale. Poi abbiamo la tornitura con relativa attività di sgrossatura, finitura, filettatura e la fresatura utilizzata per effettuare zone piane, scanalature, cave, profili complessi, ingranaggi. Da non dimenticare la rettifica per lavorazioni millimetriche e la brocciatura.

La tornitura è un processo di lavorazione industriale utilizzato per creare rondelle, distanziali, guarnizioni industriali e altri articoli tecnici, principalmente da metalli. Nel processo di tornitura, il pezzo di metallo viene fissato su un tornio che lo fa ruotare ad alta velocità. Mentre il pezzo ruota, un utensile tagliente si muove in modo controllato, incidendo e modellando il metallo per ottenere la forma e le dimensioni desiderate.

La fresatura, invece, è un processo in cui l’utensile rotante, chiamato fresa, si muove rispetto al pezzo di lavoro che rimane statico. La fresa rimuove materiale dal pezzo per creare la forma desiderata. La principale differenza tra tornitura CNC e fresatura CNC consiste nel principio di lavorazione della macchina utensile: ai fini pratici di questa guida, possiamo tenere a mente che con il tornio si producono pezzi di base cilindrica e assialsimmetrici, mentre con la fresatrice si possono realizzare pezzi di qualsiasi forma.

• Tornitura: Il pezzo di lavoro è mobile e ruota mentre l'utensile tagliente si muove linearmente.
• Fresatura: L'utensile rotante (fresa) si muove rispetto a un pezzo di lavoro statico.

In sintesi, mentre la tornitura è utilizzata principalmente per pezzi cilindrici e per operazioni che richiedono la rotazione del materiale, la fresatura è ideale per lavorazioni su superfici piane e per creare forme complesse con un utensile in movimento. Noi della ditta PRE-MEC garantiamo per tutti i nostri clienti e per tutte le nostre lavorazioni un ottimo rapporto qualità/prezzo. Eseguiamo lavorazioni con torni e centri di lavoro a controllo numerico (CNC). Siamo specializzati nella realizzazione di pezzi particolari per l’industria!

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