Tecnologia Meccanica

FRESATURA

Introduzione

La fresatura è estremamente diffusa in ambito industriale poiché permette di ottenere superfici e forme di elevata complessità. Nel caso della tornitura abbiamo un forte vincolo dal punto di vista delle geometrie ottenibili, legato al fatto che il pezzo, ricevendo il moto di taglio ed essendo messo in rotazione, consente la realizzazione di forme assialsimmetriche. Nel caso della fresatura, essendo il moto di taglio non più conferito al pezzo ma all'utensile, quel vincolo fondamentale viene meno e di conseguenza si è in grado di realizzare superfici estremamente complesse sfruttando il movimento relativo opportuno tra utensile e pezzo (es. sedi per chiavette o linguette).

Nella fresatura, il moto di taglio (rotatorio) è sempre fornito all'utensile, che prende il nome di fresa. Essa viene posta in rotazione intorno al proprio asse. La velocità di taglio, a differenza della tornitura, dipenderà dal diametro.

esterno della fresa. Dunque, fissati i giri (n) della fresa, la velocità di taglio non cambierà (nella tornitura cambia in base alla quota diametrale al quale ci si riferisce), a meno di piccole variazioni dovute a fenomeni di usura, che fanno arretrare il tagliente, a cui corrisponderà una piccola variazione (trascurabile). Gli altri due moti, il moto di alimentazione e il moto di appostamento, a seconda della soluzione costruttiva della macchina e dell'asse, possono essere conferiti al pezzo o all'utensile. Al moto di alimentazione associamo il parametro avanzamento. Rispetto alla tornitura, in fresatura gli utensili sono pluritaglienti, dunque il termine avanzamento è attribuito a tutto il corpo dell'utensile e indica di quanto si sposta la fresa per ogni rivoluzione completa. Questo avanzamento può essere poi ripartito per ogni singolo dente, in questo caso si parla di avanzamento per dente (indicato con fz) e lo stimiamo come rapporto traz

a=aavanzamento dell'utensile e numero di denti ( ). Riguardo il moto diz zappostamento, il parametro fondamentale è la profondità di passata, che va a definire quanto materiale viene rimosso per ogni spostamento relativo dell'utensile rispetto al pezzo. La profondità di passata si va a definire in direzione ortogonale alla superficie lavorata. È possibile definire due schemi di fresatura, distinti dalla relazione geometrica che sussiste tra l'asse dell'utensile e la superficie lavorata.

Frontale: l'asse dell'utensile durante la lavorazione è ortogonale alla superficie lavorata.

Periferica: l'asse dell'utensile durante la lavorazione è parallelo alla superficie lavorata.

Per caratterizzare completamente il sistema e capire quanto materiale si sta asportando, si necessita un altro parametro geometrico che è la larghezza di fresatura. Questa misura indica la porzione di tagliente che va in presa.

all'interno del pezzo, indirezione ortogonale alla profondità di passata e parallelamente alla superficie lavorata. La fresatrice La fresatrice è la macchina utilizzata per effettuare operazioni di fresatura. Le macchine fresatrici sono state sviluppate secondo diversi criteri costruttivi, in modo da rendere più agevoli specifiche lavorazioni. Tra le macchine fresatrici tradizionali è possibile distinguere tre schemi fondamentali: la fresatrice a testa orizzontale, la fresatrice a testa verticale e la fresatrice universale. Ciò che varia tra un sistema e l'altro è la parte terminale della macchina. Gli elementi comuni tra le varie tipologie sono: - Basamento: è l'elemento che va al suolo, tipicamente su una fondazione opportuna, in modo da ridurre la trasmissione di vibrazioni dall'ambiente esterno verso la macchina e viceversa (per fresatrici piccole e leggere, dei pezzi di legno sono sufficienti). - Vasca di raccolta del fluido.

lubro-refrigerante: essa è posta sotto alla mensola• ed alla tavola portapezzo.

Montante: è realizzato con struttura cava, in modo da consentire• l'alloggiamento di tutti i sistemi che servono per generare, trasferire e regolare idiversi movimenti. A differenza del tornio, nel caso della fresatrice non si hasoltanto un motore, ma almeno due: un motore primario, che serve pertrasmettere il moto all'utensile ed un motore secondario, che serve a trasferireil moto di alimentazione e appostamento alla mensola o alla tavola portapezzo.Il motore primario ha una potenza maggiore del secondario, poiché fornisce ilmoto di taglio (che richiede potenze molto maggiori rispetto al moto diappostamento e alimentazione). La trasmissione del moto di taglio avvienetramite assi dotati di pulegge e cinghie (simile al tornio), la trasmissione deglialtri due moti avviene grazie a sistemi vite-madrevite.

Mensola: può scorrere lungo l'asse Z, andando a scivolare

su una guida a coda di rondine ricavata direttamente sul montante. Tavola portapezzo: è dotata di guide a T rovesciata, che alloggiano le attrezzature (morse, morsetti ecc.) per fissare il pezzo. La tavola portapezzo, tramite il sistema vite-madrevite, può traslare lungo l'asse X. Questi due moti (di mensola e tavola portapezzo) possono essere comandati sia manualmente (tramite i volantini) che automaticamente. È possibile, come nel caso della tornitura, alimentare la lavorazione in modo automatico lungo un solo asse. Slittone: presente in fresatrici verticali e orizzontali, supporta il mandrino o altre attrezzature in base alla tipologia di fresa. Può essere dotato di un moto di alimentazione lungo l'asse Y. Gli elementi caratterizzanti delle varie tipologie sono: Fresatrice verticale: il moto di taglio, tramite ingranaggi conici, viene convertito dall'asse "naturale", che è orizzontale, ad un asse

verticale.Fresatrice orizzontale: l'asse del mandrino non viene variato. Le frese vengono fissate su un elemento che viene definito albero portafrese. Questo albero vainserito direttamente all'interno del mandrino e viene supportato da unoslittone.

Fresatrice universale: grazie alla presenza di una serie di teste orientabili, si ha la possibilità di ruotare la posizione della testa della in modo da portarel'utensile in lavorazione con angoli differenti.

Le frese

L'utensile è pluritagliente, immaginabile come l'unione di diverse geometriecorrispondenti a diversi utensili monotaglienti. Possiamo individuare, per ognitagliente, un petto, un fianco principale, dei fianchi secondari, quindi un taglienteprincipale e dei taglienti secondari. Gli angoli fondamentali derivano dal Cerchio diMerchant. I taglienti delle frese possono seguire diversi profili geometrici: possonoessere dritti o seguire un avvolgimento elicoidale. Nelle frese a denti dritti,

la fase di attacco e la fase di distacco tra i denti e il sovrametallo avviene istantaneamente lungo tutta la lunghezza del dente che va in presa. Nel caso di un dente elicoidale, la penetrazione del tagliente all'interno del sovrametallo è graduale, come la fase di distacco, ciò si traduce in una riduzione degli urti e delle vibrazioni (una lavorazione che ha più stabilità porta a finiture superficiali migliori). Tipologie di denti I denti di una fresa possono essere di due tipologie: - Denti fresati: sono i più comuni, consentono di eseguire diverse tipologie di lavorazioni e di utilizzare una notevole gamma di angoli della normale (α, β, γ). Le frese a denti fresati vengono generalmente classificate in base alla tipologia di materiale da lavorare, facendo riferimento all'esecuzione. L'esecuzione fa riferimento alla durezza del materiale che lavoriamo. Quindi, definiamo esecuzione di tipo T per materiali teneri, esecuzione...N per materiali di normaledurezza, esecuzione di tipo D per materiali duri. Tra le diverse tipologie di esecuzione variano il numero di denti e gli angoli α, β, γ. Per regola generale, quanto più è tenero il materiale da lavorare tanto minore sarà il numero di denti (in modo da lasciare ampio spazio tra dente e dente onde evitare l'impastamento dei trucioli). Per agevolare l'asportazione si aumenta l'angolo γ, inoltre viene aumentato anche l'angolo α in modo da ridurre gli effetti negativi dovuti al ritorno elastico e quindi allo strisciamento del materiale sul fianco dell'utensile. L'aumento di α e γ comporta una riduzione di β e quindi una sezione resistente minore, ma lavorando materiali teneri ciò non rappresenta un problema. Nell'esecuzione di tipo D, per la lavorazione di materiali duri, bisogna realizzare il tagliente conferendogli una sezione resistente adeguata, dunque.siriducono α e γ. La riduzione di α non è un problema perché un materiale duro ha generalmente un ritorno elastico contenuto. Si ha un incremento delle forze che si scaricano sul tagliente, per questo motivo, con esecuzione di tipo D si fa in modo che l'asportazione venga ripartita su numero di denti quanto più elevato possibile. L'esecuzione di tipo N è intermedia tra le due, con numero di denti intermedio e con α e γ che si vanno a posizionare in una fascia media rispetto alle esecuzioni T e D. Per le frese a denti fresati, a valle dei fenomeni di usura, per ripristinare la capacità di taglio del nostro utensile vengono eseguite operazioni di riaffilatura, il fianco dell'utensile viene rettificato ed il diametro dell'utensile viene ridotto. A denti spogliati: trovano applicazione nel momento in cui dall'operazione di fresatura bisogna ottenere lo stesso profilo. Per queste frese, il fianco di

Ogni singolo dente è realizzato seguendo un profilo a spirale di Archimede che converge verso il centro dell'utensile, quindi per ogni singolo tagliente si ha una diversa spirale di Archimede che converge nel centro. Il petto di ogni tagliente deve seguire esattamente la direzione radiale, quindi un angolo, questo comporta condizioni di asportazione gravose di conseguenza si devono adottare dei parametri di lavorazione più bassi. La riaffilatura è differente rispetto alle frese a denti fresati, in questo caso l'utensile viene ripristinato asportando materiale dal petto e preservando sempre l'andamento della giacitura radiale del petto stesso. Man mano che la lavorazione procede, si avrà formazione di labbro di usura fino a ridurre la capacità di taglio, per ripristinare queste due caratteristiche andiamo a rimuovere tutto il materiale, fino a eliminare il labbro di usura, lavorando di rettifica direttamente sul fianco.

dell'utensile.

Tipi di fres