La fresatura è un processo di lavorazione meccanica di precisione che può presentare diverse sfide. Molti problemi riscontrati, come vibrazioni, scarsa finitura superficiale, usura anomala degli utensili o rotture, possono essere collegati a impostazioni errate dei parametri di taglio, inclusa la velocità di rotazione del mandrino (giri al minuto) e la velocità di avanzamento. Tali inconvenienti possono talvolta far sembrare che le 'velocità 1 e 2' di una fresatrice non funzionino correttamente, quando in realtà potrebbero essere i parametri di lavorazione a necessitare di aggiustamenti.
Problemi Comuni nella Fresatura e Soluzioni Generali
Identificare la causa principale dei problemi di fresatura è fondamentale per ottenere risultati ottimali e prolungare la vita degli utensili e della macchina.
Vibrazioni e Superfici Scarsamente Rifinite
La presenza di vibrazioni è una delle complicanze più frequenti da cui conseguono la realizzazione di superfici poco rifinite e scarsamente precise, una minore durata dei taglienti e la generazione di intense sollecitazioni delle parti critiche della macchina. Le cause possono essere molteplici e spesso interconnesse.
- Fissaggio debole: Un pezzo non adeguatamente fissato è una fonte comune di vibrazioni.
- Sporgenza utensile eccessivamente elevata: Una sporgenza eccessiva dell'utensile può amplificare le vibrazioni.
- Pezzo debole in senso assiale: Se il pezzo stesso manca di stabilità assiale, possono generarsi vibrazioni.
- Fresatura di spallamento retto con mandrino debole: Un mandrino con insufficiente rigidità o potenza può portare a instabilità.
- Insufficiente stabilità: In generale, una configurazione instabile dell'intero sistema fresatrice-utensile-pezzo può causare vibrazioni.
Per risolvere il problema si possono selezionare frese e inserti positivi e con taglio leggero oppure scegliere il diametro della fresa più piccolo possibile. I possibili metodi di intervento includono anche: usare frese con passo largo e differenziato, bilanciare le forze di taglio radiali e assiali, ridurre al minimo la sporgenza e usare una geometria dell’inserto con taglio leggero. In alternativa, si può selezionare una geometria a L con un piccolo raggio di punta e un tratto piano parallelo limitato oppure ancora un inserto a grana fine non rivestito. È anche utile usare la fresatura discorde per la finitura o frese di grandi dimensioni per stabilizzare il processo.
Problemi Legati ai Trucioli e all'Usura dell'Utensile
La gestione dei trucioli e l'usura dell'utensile sono aspetti critici che influenzano la qualità della superficie e l'efficienza della lavorazione.
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- Rimacinazione dei trucioli: Questo problema si osserva nell’esecuzione di cave dal pieno e di tasche (soprattutto quando il materiale lavorato è il titanio) oppure nella fresatura di cavità e tasche profonde. La causa principale è la presenza di un ostacolo comune in caso di esecuzione di cave complete, soprattutto con materiali che tendono a generare trucioli lunghi.
- Formazione di tagliente di riporto: Si tratta di una particolare tipologia di deformazione che causa insufficiente controllo di truciolo, finitura superficiale inadeguata e rottura dell’inserto. Avviene specificatamente nel caso di superleghe HRSA/acciaio inossidabile.
- Microfessurazioni e sgretolamento del tagliente: Si tratta di piccole microfessurazioni perpendicolari al tagliente con sgretolamento dello stesso e finitura superficiale non soddisfacente. In conseguenza a questo particolare tipo di usura, la finitura superficiale risulta insoddisfacente e il tagliente può sgretolarsi. Parliamo di un tipo di usura con finitura superficiale insoddisfacente e rischio di rottura del tagliente.
Irregolarità nell'Avanzamento e Dati di Taglio
L'avanzamento e i dati di taglio sono parametri fondamentali che devono essere attentamente calibrati per ogni lavorazione.
- Avanzamento tavola irregolare: Un avanzamento non costante può portare a variazioni nella qualità della superficie e a sollecitazioni irregolari sull'utensile.
- Dati di taglio: Va sempre tenuto conto della curva di potenza, poiché il rendimento della macchina potrebbe diminuire in caso di giri al minuto troppo bassi. La scelta corretta della velocità di taglio, della velocità di avanzamento e della profondità di passata è cruciale per prevenire problemi.
- Taglio in tirata: Questo tipo di lavorazione, dove la fresa "tira" il pezzo, può essere problematico in alcune circostanze e richiede attenzione ai parametri.
- Sbordatura del pezzo: Quando il pezzo tende a "sbordare", ovvero a deformarsi o a sollevarsi, è spesso indicativo di forze di taglio eccessive o di un fissaggio insufficiente.
Di seguito una tabella riassuntiva dei problemi comuni e delle possibili soluzioni.
| Problema | Possibili Cause | Soluzioni Proposte |
|---|---|---|
| Vibrazioni / Finitura Scarsa | Fissaggio debole, sporgenza utensile eccessiva, pezzo/mandrino debole, instabilità | Frese positive/taglio leggero, diametro fresa più piccolo, frese con passo largo, bilanciare forze, ridurre sporgenza, fresatura discorde |
| Rimacinazione Trucioli | Ostacolo in cave complete, materiali che generano trucioli lunghi | Ottimizzare evacuazione trucioli, strategie di passata adeguate |
| Formazione Tagliente Riportato | Superleghe HRSA/acciaio inossidabile, parametri di taglio non ottimali | Inserti specifici, dati di taglio corretti |
| Microfessurazioni / Sgretolamento | Usura eccessiva, sollecitazioni anomale, materiale utensile inadeguato | Scelta dell'inserto, velocità di taglio e avanzamento adeguati |
| Rendimento Macchina Basso | Giri al minuto troppo bassi (curva di potenza) | Regolare i giri/minuto in base al materiale e utensile |
Caso Specifico: Problemi con la Fresatura del Legno e Lavorazioni su Due Facce
Molte delle sfide generali si manifestano anche nella lavorazione del legno con frese CNC, con alcune specificità legate al materiale e al tipo di lavorazione.
Utensili Rotti e Scelta del Materiale
La rottura degli utensili è un problema frustrante e costoso. Un utente ha riscontrato rotture con diverse frese, incluse quelle per Dremel e una fresa elicoidale positiva da 3mm, utilizzando 2mm per passata su tavolette di pino.
Quale può essere la causa di tutte queste frese rotte? Le possibili cause possono essere molteplici: la pinza del kress potrebbe essersi allentata o danneggiata dopo un uso continuo, il tipo di legno o il tipo di fresa potrebbero non essere adatti. Il pino tende a impastare di più se si riscalda e questo è dovuto anche alla velocità di avanzamento, alla profondità di passata e alla scarsa evacuazione dei trucioli. L'abete che si compra al Brico è spesso un "legnaccio" e potrebbe causare problemi. È sconsigliabile usare pino o abete di bassa qualità per test complessi, soprattutto quando si desidera una precisione elevata. L'esperienza suggerisce che con piccoli diametri e parametri adeguati (come velocità di 3 mt/min e asportazione in Z a pieno diametro di 3/5 mm) non si dovrebbero avere rotture con frese di qualità come le CMT.
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Per affrontare il problema delle frese rotte, è fondamentale valutare il materiale: l'abete, ad esempio, potrebbe essere una fonte di delusioni. In questa fase, non è necessario acquistare frese costose per fare delle prove, ma è importante che siano adatte al tipo di legno e ai parametri di taglio. La scelta di una fresa elicoidale positiva è generalmente buona per il legno, in quanto il tagliente elicoidale serve per agevolare il taglio, in base al materiale che si fresa, gli utensili da taglio hanno una diversa inclinazione rispetto alla superficie che vanno a “mangiare”.
Lavorazioni su Due Facce e Problemi di Allineamento
Un'altra sfida comune, specialmente nella realizzazione di oggetti 3D con lavorazioni su due facce, è il disallineamento.
Un utente ha notato che le facce non coincidono nonostante il pezzo sia perfettamente allineato con gli assi, fissato bene al piano e con il punto zero al centro del grezzo. Si crea una sorta di anello o un leggero scalino/dislivello sul fianco tra i due lembi. Il problema potrebbe non essere legato alla fresa, che non c'entra niente in questo contesto, ma piuttosto a impostazioni o allineamenti della macchina o del software CAM. Potrebbe essere che non si abbiano gli allineamenti precisi delle spine o delle battute quando si gira il pezzo, oppure che la fresa non sia perfettamente perpendicolare al piano XY.
Per le lavorazioni su due facce, se le facce non combaciano, il punto zero al centro è una pratica consigliata da alcuni software (come Vectric), poiché permette di garantire che il pezzo parta sempre dallo stesso punto. Tuttavia, se devi fare una formella fronte retro in cui al centro c’è un bassorilievo, dopo la prima sgrossatura si perde lo zero di riferimento della Z. Inoltre, bisogna essere sicuri che lo zero sia esattamente al centro del pezzo su entrambe le facce, poiché basta anche 1 mm di traslazione che, sulle dimensioni dell'oggetto, si notano quando si va a rifilare l’esterno.
Per risolvere i problemi di allineamento, si possono adottare diverse strategie:
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- Verificare la perpendicolarità della fresa: Assicurarsi che la fresa sia perfettamente perpendicolare al piano di lavoro (XY).
- Allineamento fisico del pezzo: Utilizzare spine o battute precise per l'allineamento quando si gira il pezzo.
- Metodi alternativi per lo zero pezzo: Non è strettamente necessario avere lo zero pezzo esattamente al centro. Si potrebbe fare un forellino passante in una zona qualsiasi dove non passa la fresa e poi usarlo come zero pezzo. Dato che, essendo le due facce diverse, si devono fare comunque due percorsi CAM diversi, si può cambiare l’origine a piacimento nel CAM.
- Martire con fori di riferimento: Ancora meglio sarebbe prendere un martire fissato sul piano di lavoro e creare con la CNC quattro fori a distanza nota disposti a rettangolo sui quali inserire una boccola filettata o una vite. Poi, sul pezzo grezzo, prima della lavorazione definitiva, si realizzano con la CNC gli stessi quattro fori passanti. Questo metodo garantisce un allineamento estremamente preciso tra le due facce.
Il problema del "punto zero che si sposta" è critico. Se un foro passante creato per lo zero si sposta di qualche millimetro quando si gira la tavoletta e si ridefinisce l'origine, ciò indica un problema di coerenza nel sistema di riferimento o nella procedura di riposizionamento. La precisione è fondamentale: anche piccole imprecisioni nel riposizionamento dello zero possono compromettere l'intera lavorazione su due facce.