Sistemi di Produzione (Tecnologia meccanica)

La fresa

La fresa è l'utensile che utilizziamo per lavorazioni di fresatura. È un utensile pluritagliente, ossia un utensile costituito dalla realizzazione di diversi denti su unico corpo di base. I principi che ci consentono di analizzare ogni singolo dente sono sempre gli stessi: possiamo immaginare ogni dente come se fosse un singolo utensile monotagliente che ruotando va ad asportare materiale. Andando ad identificare una sezione normale, possiamo ben vedere l'angolo di spoglia inferiore α, l'angolo di taglio β compreso tra fianco e petto (che è sempre la superficie su cui si forma e scorre il truciolo) e infine l'angolo di spoglia superiore γ, compreso tra il petto e il piano di riferimento nella sezione normale.

Le frese possono essere realizzate secondo due diversi criteri che portano alla definizione di frese a denti fresati e frese a denti spogliati. Quasi tutte le frese rientrano nella prima categoria.

vengono dimensionate in base alla cosiddetta esecuzione, che caratterizza l'associazione tra una determinata fresa, gli angoli che utilizziamo per la sezione normale e la tipologia di materiale che vogliamo lavorare, distinguendo i materiali in duri, teneri e normali. A seconda del materiale lavorato, avremo diversi angoli di spoglia ottimali selezionati. Esecuzione T: I materiali teneri tipicamente non presentano grossi problemi dal punto di vista della lavorabilità, ossia dell'asportazione, e le forze in gioco sono forse relativamente basse. Al tempo stesso, sono materiali che a valle dell'asportazione si sibiscono un ritorno elastico abbastanza accentuato. Per evitare lo strisciamento del fianco dell'utensile sulla superficie lavorata a causa del ritorno elastico, per frese a denti fresati con esecuzione di tipo T, l'angolo α viene generalmente preso con valori abbastanza grandi, in modo da allontanare il fianco dalla superficie lavorata. Al tempo stesso,essendo un materiale facilmente lavorabile, possiamo ridurre le forze in gioco andando ad aumentare l'angolo γ. Un angolo γ relativamente grande e forze piccole ci consentono di utilizzare sulla fresa un numero di denti relativamente ridotto: essendo le forze non troppo elevate non c'è bisogno di ripartirle tra numero di denti elevati, ma possiamo far lavorare in maniera notevole anche pochi denti. Esecuzione D: Per i materiali duri c'è bisogno di un angolo β più importante, si minimizza l'angolo γ facendo tendere il petto verso la direzione radiale, quindi assumendo valori sempre positivi ma contenuti. I materiali duri hanno un ritorno elastico abbastanza scarso, per cui possiamo aumentare anche la sezione resistente dell'utensile (β) abbassando la posizione del fianco e minimizzando l'angolo α. Esecuzione N: Per i materiali normali siamo in una condizione intermedia, per cui angoli α e γ non troppo elevati permettono di ottenere buoni risultati di lavorazione.

grandine troppo piccoli.Quasi tutte le frese rispondono a questi criteri costruttivi e a una specifica modalità di esecuzione.

Le frese a denti spogliati sono una categoria particolare di frese, caratterizzate geometricamente da unandamento preciso di petto e fianco.

Il petto deve avere sempre una giacitura corrispondente al raggio della fresa; questo corrisponde adaffermare che abbiamo un angolo γ pari a zero (γ è compreso tra il profilo del petto e la direzione radiale, quando queste due coincidono γ=0), con tutti gli svantaggi dovuti alla riduzione di γ e una aumento delleforze in gioco durante la lavorazione.

Il fianco di ogni singolo dente viene sagomato in modotale da seguire una spirale di Archimede che convergeverso il centro dell’utensile (tante spirali quanti sono idiversi denti, tutti convergenti verso il centro).

Una fresa del genere viene realizzata in questo modoperché, seguendo la spirale di Archimede e conservandola

giacitura radiale del petto, anche a valle delle diverse affilature, il profilo del dente (quindi tagliente principale e taglienti secondari al lato) resta sempre lo stesso.

La fresa a denti spogliati viene anche definita fresa a profilo costante in quanto il profilo del dente resta sempre lo stesso affilatura dopo affilatura, mantenendo sempre la condizione, quindi affilando sul petto, di giacitura del petto perfettamente radiale.

Frese del genere consentono di lavorare in grande serie realizzando sempre la stessa forma sulla superficie che andiamo a lavorare. Esempi sono lavorazioni di ruote dentate (la forma dei denti resta sempre la stessa), realizzazione di profili concavi piuttosto che convessi. La sagomatura del dente, per come è realizzata questa fresa, consente di avere sempre la stessa geometria, a fronte di parametri di lavoro leggermente più bassi, ma l'importante è avere una repitibilità geometrica della superficie lavorata.

Con le frese a denti fresati,

Dette anche frese a denti di sega, non abbiamo il vincolo di affilare sul petto ma molto più semplicemente, quando la fresa è usurata, si ripristina il tagliente lavorandola sul fianco. Il diametro della fresa in questo caso si riduce, per cui non possiamo mantenere sempre lo stesso profilo.

Le frese a denti fresi si distinguono in due categorie: le frese cilindriche e le frese cilindriche frontali, che si differenziano in base al posizionamento dei denti, ovvero dove sono posizionati gli spigoli taglienti della fresa.

Le frese cilindriche tagliano solo in corrispondenza della superficie esterna cilindrica, laddove sono posizionati i denti, che possono essere dritti o elicoidali.

Nel caso di frese cilindriche frontali, gli spigoli taglienti non sono posizionati soltanto in corrispondenza della superficie cilindrica esterna, ma anche sulla base della fresa. A seconda della lavorazione da effettuare, possiamo scegliere tra frese semplici a manicotto, frese a inserti riportati (usate).

per sgrossespianature) frese a codolo cilindrico o conico (per lavorazioni di cave, sedi), frese sferiche (che presentano l'estremità tagliente arrotondata con un determinato raggio di raccordo (per lavorazione di stampi).

Sia le frese cilindriche che le cilindriche frontali possono presentare denti dritti, quando i denti camminano parallelamente all'asse di rotazione della fresa, o elicoidali, quando il tagliente segue un profilo ad elica e si avvolge nella rotazione.

Le frese a denti dritti sono più semplici da realizzare e da affilare, dunque sono più economiche. Durante l'asportazione, il tagliente andrà in contatto con il pezzo per tutta la sua lunghezza nello stesso istante, per cui esso o andrà in presa o si distaccherà in modo brusco, provocando vibrazioni e altri problemi durante l'asportazione.

Le frese a denti elicoidali, sia per la complessità geometrica che per l'affilatura, hanno un costo superiore. Tuttavia,

L'asportazione risulta più stabile e regolare: durante il processo, ogni spigolo tagliente va in presa nel pezzo un po' alla volta, a partire dalla parte più sporgente fino ad entrare tutto nel pezzo, e lo stesso avviene per il distacco. Mentre si distacca il resto del tagliente, un altro dente già sta andando in presa. Il contatto utensile-pezzo è più stabile.

Con tutti i tipi di frese cilindriche e cilindriche frontali, ad eccezione delle semisferiche, possiamo realizzare superfici con una certa planarità. Geometrie più complesse possono essere realizzate con frese a disco a tre tagli o con le frese per scanalatura a T.

Le frese a disco a tre tagli lavorano con azione periferica, asportando il materiale con tutti i denti contemporaneamente (anche qui i denti possono essere dritti o elicoidali con i relativi vantaggi e svantaggi). Un esempio di fresa a disco a tre tagli è la fresa registrabile: due frese montate su un unico asse.

registrabili nel senso di distanza tra un tagliente e un altro. L'utilizzo di queste frese permette di compensare fenomeni di usura del tagliente: se i taglienti si usurano, si possono allontanare le due frese in modo da poter continuare a lavorare con lo stesso utensile per un tempo maggiore.

L'azione periferica di queste frese è simile a quella vista per le frese a codolo conico con azione frontale. Confrontando le due lavorazioni, con le quali le superfici ottenute sono le stesse, possiamo individuare vantaggi e svantaggi. Nel caso di fresa a codolo con azione frontale posso cambiare direzione e sagomare la cava secondo geometrie più o meno complesse. Tuttavia, a parità di cava realizzabile, questo tipo di fresa è strutturalmente debole ed è sollecitata in maniera significativa durante l'asportazione, cosa che non avviene per la fresa a tre tagli ad azione periferica, per la quale il corpo della fresa reagisce caricandosi l'asportazione.

senza problemi, ottenendo produttività molto superiori (essendo un utensile più robusto è possibile spingere i parametri di lavoro in maniera maggiore rispetto a quello che consente una fresa a codolo). La fresa a tre tagli però non consente la stessa libertà di variazione di percorso. Possibili rigature dovute a taglienti secondari che strisciano sulla superficie lavorata (firma di lavorazione) possono essere evitate lavorando con i parametri opportuni, utilizzando frese ben affilate e, nel caso, inclinando leggermente l'asse della fresa (ad esempio, di 1 grado) in modo da sollevare la parte posteriore e lavorare con la parte anteriore in maniera leggermente più penetrante nel pezzo. Le frese per scanalature a T consentono di ottenere degli slarghi in cavità già realizzate (la prima gola deve essere realizzata o con una fresa a codolo o con una periferica). Le frese ad angolo si distinguono per la geometria del loro corpo: lasuperficie non è più cilindrica ma è troncoconica (piano-conica o biconica con azione periferica a seconda della superficie che si vuole realizzare). LA FRESATRICE La fresatrice è la macchina che si utilizza per eseguire l'azione di fresatura. Ce ne sono di diverse tipologie; lo schema rappresentato è il classico schema di fresatrice universale, in cui la macchina ha uno sviluppo verticale a partire dal basamento, posizionato o direttamente sul pavimento o su una opportuna fondazione in modo da evitare la trasmissione di vibrazioni. Dal basamento, in particolare in opposizione al lato in cui si dovrebbe trovare l'operatore, parte un montante verticale. Il montante verticale è una struttura generalmente realizzata in acciaio o in ghisa, di rigidezza adeguata e cava all'interno in modo da consentire la sistemazione di tutti gli elementi che servono per ottenere e trasmettere il moto. Nel caso della fresatrice, a differenza del tornio, nonseconda delle necessità possiamo utilizzare diverse modalità di funzionamento.