GENERALITÀ
II rendimento del lavoro dipende soprattutto dall’efficienza degli utensili; quelli propri delle fresatrici sono chiamati frese.
La fresa è l’assieme di vari utensili chiamati denti disposti sulla circonferenza, ricavati integralmente dal blocco oppure fissati meccanicamente o con saldatura al blocco stesso.
Possono essere a gambo integrale, oppure forate per il montaggio su albero portafresa.
CLASSIFICA DELLE FRESE
A) Rispetto alla forma dei denti
- A denti di sega (fresati): per superfici piane e scanalature, con dentature speciali: tipo: N-D-T (vedi 3°), sono preferibili quelle elicoidali si affilano sempre sul dorso (figura 3) UNI 3901.
- A denti spogliati (profilo costante) : per superfici e scanalature curve, mantengono sempre lo stesso profilo, sono più costose e di minor rendimento, si affilano radialmente (figura 4).
B) Rispetto alla forma della fresa:
A) Cilindriche:
- Frontali a due tagli con foro (figura 2F) UNI: 3903.
- Frontali a due tagli con gambo conico (figura 2G) UNI: 3913.
- Frontali a due tagli con gambo cilindrico: UNI: 3912.
- A disco con foro di: 1-2-3 tagli, fisse oppure registrabili, preferibili a denti elicoidali (figure 1/4): UNI: 3904 3905-3906.
B) Ad angolo:
- Piano conica (45°-50°-55°-60°-70°) figura 2H (3908-3911).
- Biconica simmetrica (45°-60°-90°) figura 1E (3907).
- Biconica asimmetrica (48°-12°, ecc..) 3909.
C) Sagomate:
- In genere a profilo costante e di forme relazionate con il lavoro da eseguire (figura 1F).
D) A denti riportati (quando il diametro supera i 100-150 mm.):
- Con denti di placchette saldate (UNI 3899).
- Con denti fissati meccanicamente (sono di grande rendimento ed economiche) (figura 2N e figura 8).
PARTICOLARITÀ DI COSTRUZIONE
Le frese cilindriche a denti acuti possono avere i denti diritti (paralleli all’asse) specie quelle di piccolo spessore, ma in genere hanno i denti elicoidali con inclinazioni e passi diversi e cioè:
Esecuzione « N »: denti inclinati sino a 15°; il passo fra un dente e l’altro è piuttosto ridotto. Servono per fresare acciai semiduri, ghisa e leghe di rame. Si usano nelle fresatrici di media potenza e sono di scarso rendimento (figura 1.A).
Esecuzione « D »: con pochi denti robusti e profondi di grande passo e di forte inclinazione; lavorano, con grande rendimento, materiali duri e tenaci (leghe di rame crudi su fresatrici di grande potenza (figura 2F).
Esecuzione « T»: hanno pochissimi denti molto inclinati. Si usano per fresare alluminio e materiali sintetici a grande velocità.
NOTA
1) Le frese a denti elicoidali facilitano l’asportazione del truciolo, eliminando gli urti e sforzi violenti sui denti, perché il loro tagliente entra gradualmente a contatto con il materiale.
Producono però una spinta assiale proporzionale all’inclinazione del dente e per eliminarla, quando è possibile, si uniscono in gruppi di due frese con eliche di senso contrario (Vedi articolo: montaggio delle frese).
2) Se non vi sono esigenze particolari conviene usare frese di piccolo diametro, perché:
- Sono meno costose.
- Rendono di più.
- Esigono minore sforzo dall’albero portafrese.
ANGOLI CARATTERISTICI DELLE FRESE
Le frese a profilo costante devono avere il fronte del dente perfettamente radiale al centro (figura 4); si affilano sul fronte del dente.
Nelle frese fresate l’angolo di spoglia superiore (γ – figura 3) ha un valore medio di 12°; quello di spoglia inferiore (α) varia da 3° a 10″ (vedi articolo: affilatura delle frese).
In questo tipo di frese, affilando la testa dei denti diminuisce:
- L’altezza del dente.
- Il diametro della fresa.
- Le capacità di alloggiare i trucioli.
MODO DI LAVORARE DELLE FRESE
Se il pezzo avanza contro il petto dei denti della fresa che asportano il truciolo si ha la fresatura in opposizione detta pure bidirezionale (figure 5-6) e lo sforzo di taglio cresce gradualmente perché la sezione del truciolo aumenta sino al distacco.
La tavola mantiene la vite sempre in tensione, però il pezzo tende a staccarsi dalla tavola; il fissaggio dovrà quindi essere rigido e sicuro. Inoltre i taglienti della fresa tendono a rifiutare il truciolo perciò strisciano in parte sulla superficie e si logorano più facilmente.
Se il pezzo avanza verso il dorso dei denti della fresa che asportano il truciolo si ha la fresatura in concordanza detta pure unidirezionale (figura 7) e lo sforzo di taglio è maggiore all’inizio.
Questo metodo è migliore del precedente, perché i denti non strisciano ma ha il difetto di prendere sotto il pezzo, pertanto si può soltanto adottare su fresatrici robuste e munite di dispositivo per la ripresa dei giuochi nella vite.
La fresatura con frese ad asse perpendicolare alla superficie è migliore di quella tangenziale, anche perché lo spessore del truciolo varia pochissimo dall’entrata all’uscita (figura 6).
Inoltre: il maggior numero di denti in presa, l’albero portafresa assai corto ed altri positivi fattori permettono maggiori avanzamenti e profondità di passata.
Per poter eseguire il lavoro in una sola passata il diametro della fresa deve essere maggiore della larghezza del pezzo, ed il suo centro spostato da quello del pezzo, affinché l’angolo d’entrata (α) sia maggiore dell’angolo d’uscita (β).
In fase di sgrossatura, per evitare che i taglienti striscino sulla parte lavorata, si può inclinare leggermente l’asse della fresa (figura 10) ma per ottenere superfici piane è necessaria la perfetta perpendicolarità dell’asse della fresa.
L’incrocio delle linee di fresatura garantisce questa perpendicolarità (figura 9).
POTENZA DI TAGLIO
Si può ritenere che, tanto con le frese che lavorano tangenzialmente come con quelle frontali, lo sforzo di taglio i (Ft) sia eguale alla pressione specifica della fresa sul pezzo (ps) per la sezione del truciolo (s), e cioè: F t = ps x s. Una formula pratica per il calcolo della potenza di fresatura è la seguente:
dove:
- p = profondità di passata.
- b = larghezza della fresatura.
- a = velocità di avanzamento in mm/min.
- B = coefficiente del materiale della fresa.
- C = coefficiente degli utensili.
- E = coefficiente dello stato della macchina.
- c = rendimento specifico del taglio equivalente al volume in cnt’/min. per 1CV.
Valore dei coefficienti
I fattori che concorrono a determinare la potenza di taglio sulle fresatrici, sono molto numerosi e variabili per cui si può dire che ad ogni tipo di lavorazione ci dovrebbe essere una formula specifica.
Le case costruttrici per stabilire la potenza del motore, sì attengono alle condizioni più sfavorevoli e maggiorano sempre di un 25 % la potenza calcolata da installare.
(Vedi anche diagramma dell’articolo: fresatrice: scelta delle condizioni di lavoro).
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