Ogni settimana riceviamo decine di richieste di assistenza da parte di hobbisti e piccoli artigiani che si interrogano sulla corretta configurazione della loro fresatrice, in particolare riguardo all'adeguatezza per l'uso di nuove frese o alla scelta della macchina giusta. Altri invece sono desiderosi di iniziare a fresare il legno, ma non sanno quale fresatrice scegliere. Se anche tu ti trovi in questa situazione, o stai affrontando problemi legati alla velocità della tua fresatrice, sappi che ti capisco. La gestione della velocità e di altri parametri operativi è cruciale per ottenere risultati ottimali e preservare la macchina e gli utensili.
Comprendere Potenza, Coppia e Velocità di Rotazione
La potenza che la fresatrice assorbe dalla rete elettrica si calcola come il prodotto fra la tensione di rete e la corrente assorbita:
P = V x I (assorbita)
Questa potenza assorbita è pari al valore che la fresatrice deve generare durante la lavorazione del pezzo di legno, che possiamo calcolare come il prodotto fra la Coppia e la velocità di rotazione:
P = C x V (generata)
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La coppia C è lo sforzo di torsione che la fresatrice trasmette alla fresa per farla ruotare quando è affondata nel pezzo di legno. La velocità di rotazione V è pari ai giri al minuto (RPM) del mandrino. Devi sapere che la coppia C aumenta se, a parità di legno lavorato, la profondità di passata aumenta. È fondamentale tenere conto della curva di potenza della macchina, poiché il suo rendimento potrebbe diminuire in caso di giri al minuto troppo bassi.
L'Importanza della Velocità di Avanzamento e dei Giri (RPM)
Nel mondo dell'industria del legno e della lavorazione dei materiali, le macchine a controllo numerico (CNC) hanno un ruolo fondamentale e rappresentano la migliore soluzione per la precisione ed efficienza. Tuttavia, uno degli aspetti più critici nell'utilizzo di queste macchine è la gestione della velocità di avanzamento e numero di giri (RPM) delle frese, che può influenzare notevolmente il risultato finale del lavoro. La velocità di avanzamento, o feed rate, rappresenta la velocità con cui la fresa si sposta attraverso il materiale durante l'operazione di fresatura. Questo parametro è cruciale perché influisce direttamente sulla qualità del lavoro e sulla durata della fresa stessa.
Come Calcolare i Parametri di Taglio su Tornio e Fresa – Formule Essenziali per la Lavorazione CNC
Conseguenze di Velocità e Avanzamenti Inadeguati
- Surriscaldamento o Rottura della Fresa: Una velocità di avanzamento troppo elevata può causare la rottura dell’utensile oppure un numero di giri superiore a quelli massimi può surriscaldare e rovinare l’utensile, dato l’enorme attrito che viene prodotto durante la lavorazione. Questi errori possono rovinare velocemente la fresa che dovrà essere sostituita.
- Superficie Ruvida o Scarsa Qualità del Taglio: Se la velocità di avanzamento non è calcolata adeguatamente tra: materiale da lavorare, macchinario e fresa utilizzata, il risultato finale del lavoro sarà inevitabilmente compromesso.
Cause Comuni di Avarie e Malfunzionamenti
I problemi di velocità e prestazioni di una fresatrice possono derivare da molteplici fattori, spesso interconnessi. Comprendere queste cause è il primo passo per trovare le soluzioni adeguate.
Vibrazioni
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. Un suono irregolare è un campanello di allarme che indica qualche tipo di malfunzionamento o anomalia.
Le principali cause di vibrazioni includono:
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- Fissaggio debole dell'utensile o del pezzo.
- Pezzo debole in senso assiale.
- Sporgenza utensile eccessivamente elevata.
- Avanzamento tavola irregolare.
- Dati di taglio non corretti.
- Insufficiente stabilità della macchina.
- Mandrino debole, specialmente nella fresatura di spallamento retto.
Soluzioni per le Vibrazioni
Per affrontare i problemi di vibrazione, è possibile adottare diverse strategie, che spesso coinvolgono sia la scelta dell'utensile che la configurazione della macchina:
| Causa della Vibrazione | Soluzione Raccomandata |
|---|---|
| Fissaggio debole o pezzo debole in senso assiale | Usare frese con passo largo e differenziato, bilanciare le forze di taglio radiali e assiali, usare una geometria dell’inserto con taglio leggero, usare la fresatura discorde per la finitura. |
| Sporgenza utensile eccessivamente elevata | Ridurre al minimo la sporgenza dell'utensile. |
| Fresatura di spallamento retto con mandrino debole | Selezionare fresa e inserto positivi e con taglio leggero, scegliere il diametro della fresa più piccolo possibile. |
| Avanzamento tavola irregolare o insufficiente stabilità | Regolare l'avanzamento, controllare la stabilità della macchina, serrare i componenti, utilizzare cuscinetti antivibranti. |
Usura e Danni all'Utensile
La condizione della fresa influisce direttamente sulla qualità del lavoro e sulla stabilità della fresatrice. Diversi tipi di usura possono compromettere le prestazioni:
- 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.
- Taglio in Tirata: Parliamo di un tipo di usura con finitura superficiale insoddisfacente e rischio di rottura del tagliente.
- Sbordatura del Pezzo: Si tratta di piccole microfessurazioni perpendicolari al tagliente con sgretolamento dello stesso e finitura superficiale non soddisfacente.
In conseguenza a questi particolari tipi di usura, la finitura superficiale risulta insoddisfacente e il tagliente può sgretolarsi rapidamente, richiedendo la sostituzione dell'utensile.
Rimacinazione dei Trucioli
La rimacinazione dei trucioli 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. Anche in questo caso, le cause possono essere molteplici e portano a un deterioramento della finitura e a un aumento dello stress sull'utensile e sulla macchina.
Soluzioni e Migliori Pratiche per una Fresatura Efficiente
Per garantire il corretto funzionamento della fresatrice e prevenire avarie legate alla velocità, è essenziale seguire alcune “regole” e consigli pratici che provengono direttamente da esperti del settore.
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Parametri di Lavoro e Selezione Utensile
È essenziale determinare la velocità di avanzamento considerando sempre un numero di giri (RPM) adeguato alla fresa, alla macchina CNC (o fresatrice elettrica) e al tipo di lavorazione.
- Valutare il Tipo di Materiale: La velocità di avanzamento deve essere adattata al tipo di materiale che si intende lavorare. Materiali diversi richiedono velocità di avanzamento diverse. Tendenzialmente più duro e resistente è il materiale, minore sarà la velocità di avanzamento.
- Considerare il Diametro della Fresa: Il diametro della fresa influisce sulla velocità di avanzamento ottimale. Nonché la struttura stessa della fresa; le frese integrali elicoidali, ad esempio, presentano diversi tipi di eliche e diverse grandezze. Ogni fresa è progettata per una determinata lavorazione e ideale per diverse tipologie di materiali.
- La Profondità di Taglio: Questo parametro influisce sulla velocità di avanzamento.
- Consultare le Raccomandazioni del Produttore: Il manuale del produttore è la prima “guida” da valutare in caso di dubbi. Possono esserci consigli preziosi per determinare la velocità di avanzamento. I coni portautensili sono spesso marcati indicando i "Giri Max"; se si superano i giri massimi, non si possono garantire le stesse performance della velocità ottimale. Un consiglio generale è che se si aumenta la velocità di rotazione, si può aumentare anche la velocità di avanzamento.
- Sperimentare e Testare: Ricordiamo che non esiste una formula precisa ed universale per trovare la velocità di avanzamento perfetta, quindi sperimentare e fare dei test è utile per capire come lavorare al meglio.
- Monitorare la Temperatura: Sappiamo che non è di uso comune anche se dovrebbe essere uno standard. Sperimentate, sì, ma con tutte le precauzioni e gli adeguamenti, e poi monitorate attentamente il lavoro che ottenete e i dati per trovare il giusto risultato per la vostra CNC e il vostro lavoro. La capacità di adattare la velocità di avanzamento alle esigenze di uno specifico progetto è quello che distingue i professionisti; un buon lavoro di CNC è preciso, pulito ed efficiente.
Manutenzione di Utensili e Macchine
Una corretta manutenzione e preparazione sono fondamentali per prevenire problemi di velocità e usura.
- Condizioni della Fresa: La fresa è in buone condizioni? Si consiglia di sostituire l’utensile con uno nuovo dopo diverse affilature. Una fresa usurata o che è stata affilata tante volte non può lavorare al meglio.
- Pulizia di Pinza e Mandrino: La pinza e il mandrino sono puliti? Sono stati montati correttamente?
- Corretto Serraggio dell’Utensile: Ci sono delle normative europee da rispettare sulla corretta stretta della fresa sulla pinza, la EN847-1 per esempio delinea i requisiti di sicurezza degli utensili da fresatura e delle lame circolari per la lavorazione del legno. Questa normativa definisce qual è la lunghezza minima di serraggio dell’utensile sotto il quale non si può lavorare. È consigliabile che le frese abbiano un apposito segno per il corretto serraggio.
- Presetting degli Utensili: Per aumentare l’efficienza della macchina CNC, il settaggio della fresa prima di montarla è la via giusta da seguire. Non sottovalutate l’importanza di settare adeguatamente le frese prima del montaggio e controllarle dopo diverso tempo per avere dei dati precisi sulla loro integrità.
- Lubrificare le Parti Mobili: Una corretta lubrificazione è essenziale per ridurre l'attrito e il rumore nella macchina.
- Stringere i Componenti Allentati: Con il passare del tempo, le vibrazioni della macchina possono causare l'allentamento di bulloni e altri componenti. Controllare e serrare periodicamente.
- Allineare la Macchina: Il disallineamento dei componenti della macchina può portare a tagli irregolari e aumento delle vibrazioni, con conseguente aumento del rumore e problemi di velocità.
Riduzione del Rumore e delle Vibrazioni
Il rumore eccessivo non solo crea un ambiente di lavoro scomodo, ma può anche diminuire la produttività e portare a problemi di salute per i dipendenti. Il rumore deriva dall'interazione tra l'utensile da taglio e il pezzo in lavorazione e dalle vibrazioni della macchina.
Per mitigare rumore e vibrazioni, considerate le seguenti azioni:
- Scegliere gli Utensili da Taglio Giusti: L'utilizzo di utensili da taglio di alta qualità, affilati e adeguatamente dimensionati per il lavoro da svolgere, può ridurre significativamente il rumore. Strumenti non affilati o inappropriati possono causare maggiori attriti e vibrazioni, con conseguente funzionamento più rumoroso.
- Regolare i Parametri di Taglio: La regolazione fine della velocità di taglio, della velocità di avanzamento e della profondità di taglio può fare una grande differenza. Il taglio a velocità o avanzamento troppo elevati può causare rumore eccessivo e usura dell'utensile.
- Utilizzare il Liquido Refrigerante: L'applicazione di refrigerante durante il processo di taglio aiuta a ridurre l'attrito e il calore, che a loro volta possono ridurre i livelli di rumore.
- Utilizzare Cuscinetti Antivibranti: Posizionare dei cuscinetti antivibranti sotto la macchina può aiutare ad assorbire e smorzare le vibrazioni, riducendo il rumore trasmesso al pavimento e all’ambiente circostante.
- Costruire un Involucro Acustico: Per una riduzione del rumore più significativa, prendete in considerazione la costruzione di una cabina insonorizzata personalizzata attorno alla fresatrice.
- Investire in un Motore più Silenzioso: Se il motore della vostra macchina è una delle principali fonti di rumore, potreste prendere in considerazione l'idea di passare a un motore più moderno e silenzioso.
- Migliorare il Sistema di Azionamento: Anche l’aggiornamento del sistema di trasmissione, ad esempio l’utilizzo di una trasmissione a cinghia o a ingranaggi più efficiente e più silenziosa, può aiutare a ridurre il rumore.