Che cos’è la fresatura?
All’interno del gruppo sovraordinato della tecnologia di produzione, la fresatura appartiene ai processi produttivi di taglio con un tagliente geometricamente determinato. Ciò significa semplicemente che tutte le dimensioni geometriche e le proporzioni di un utensile sono note. Un’ulteriore caratteristica consiste nel fatto che nella fresatura il cosiddetto “movimento di taglio” viene svolto dall’utensile, mentre il pezzo si fa carico del moto di avanzamento. Il movimento relativo tra l’utensile e il pezzo derivante dalle due variabili garantisce infine la rimozione del truciolo.
Un altro elemento caratteristico della fresatura è che i taglienti della fresatrice non sono impegnati per l’intera corsa, bensì ogni rivoluzione dell’utensile è accompagnata da almeno un’interruzione del taglio per ogni tagliente. Il termine tecnico corrispondente è proverbiale, in quanto viene definito “taglio interrotto”. Il costante “dentro e fuori” significa che i taglienti devono sopportare carichi alternati meccanici e termici continui.
I carichi che devono essere assorbiti adeguatamente da questo sistema dinamico composto da pezzo, utensile e macchina utensile sono enormi e, in ultima analisi, decisivi per la capacità concorrenziale. Questo triangolo dinamico di forze determina la precisione dei componenti, la qualità delle loro superfici e l’economia del processo di lavorazione a macchina. È in questo inoltre che risiede il fascino del processo di fresatura, ovvero nel fatto che da una tabula rasa vengono ricavati, “come fosse burro”, contorni da semplici a complessi, materiali da morbidi a estremamente duri e superfici da ruvide a lisce.
Processo di fresatura
Nell’ambito della fresatura esistono però delle differenze assolutamente reali. Ad esempio, l’Istituto tedesco per la standardizzazione (DIN) divide i processi di fresatura secondo la tipologia di superficie del pezzo prodotto, i cinematismi del processo di taglio e il profilo dell’utensile di fresatura:
- Fresatura frontale: la fresatura frontale consiste in un moto di avanzamento in linea retta allo scopo di produrre superfici piatte e si differenzia in fresatura frontale e fresatura frontale circonferenziale.
- Fresatura a vite: la fresatura a vite si riferisce a quei processi di fresatura in cui vengono create superfici elicoidali sul pezzo tramite moto di avanzamento elicoidale (ad es. filettature e viti cilindriche).
- Dentatura a creatore: la dentatura a creatore è uno dei processi di fabbricazione più importanti per la produzione di ingranaggi. Nella dentatura a creatore, una fresa con un profilo di riferimento esegue un movimento a dentatura in contemporanea al moto di avanzamento. In tale processo, l’utensile e il pezzo sfregano l’uno contro l’altro durante il processo di taglio, in modo simile a quanto avviene in un ingranaggio a vite senza fine.
- Fresatura di profili: la fresatura di profili impiega un utensile con una forma legata al pezzo. Viene usata per creare superfici profilate rette (moto di avanzamento rettilineo), simmetriche rotanti (moto di avanzamento circolare) e curve in modo arbitrario su un piano (moto di avanzamento controllato).
- Fresatura di forme: la fresatura di forme contempla un moto di avanzamento controllato su un piano o spazialmente, creando in tal modo un pezzo della forma desiderata.
Oltre a questi processi basilari, la fresatura si differenzia in fresatura di contorni e fresatura a taglio discorde a seconda della direzione in cui ruota e avanza l’utensile. Nella fresatura di contorni, la direzione di rotazione della fresa e il movimento del pezzo nell’area dell’impegno utensile sono nella stessa direzione. Nella fresatura discorde, invece, la direzione di rotazione della fresa e il movimento del pezzo nell’area dell’impegno utensile vanno in direzioni opposte.
In un confronto diretto, lo spessore del truciolo nella fresatura di contorni diminuisce progressivamente tra l’ingresso e l’uscita del tagliente, il che riduce la forza di taglio ed evita gli effetti dovuti alle vibrazioni. Inoltre, non si verificano vibrazioni durante la lavorazione. Ciò significa che con la fresatura di contorni è possibile ottenere delle finiture di superficie migliori. Per questo motivo tale processo viene usato preferibilmente per le operazioni di finitura.
Uno svantaggio è però rappresentato dal fatto che i taglienti della fresa si tuffano all’interno del pezzo con uno spessore di truciolo massimo. Con la fresatura discorde, invece, i taglienti della fresa emergono dal pezzo con uno spessore di truciolo massimo. Ne conseguono processi di compressione e frizione durante l’uscita e questo causa un’usura elevata dell’utensile.
Che cos’è la fresatura CNC
Il fatto che il processo di fresatura in tutti i suoi possibili cinematismi abbia plasmato l’industria manifatturiera fino ai tempi moderni e certamente continuerà a plasmarla è dovuto principalmente allo sviluppo del controllo NC (CNC). Dalla metà degli anni ‘50 in poi, la tecnologia NC e in seguito CNC sono riuscite gradualmente a rendere la complessità e la produttività del processo di fresatura sempre più indipendente dalle abilità manuali degli esseri umani. Soprattutto la fresatura CNC multi-asse fino alla lavorazione a macchina di sfere con superfici a forma libera sarebbe stata inconcepibile senza il supporto “intelligente” del controllo NC. Inoltre, la tecnologia CNC ha dischiuso il vasto campo dell’ automazione ai processi delle cellule di produzione flessibili e dei sistemi di produzione interconnessi abilitandoli inoltre alla produzione di massa, ad esempio nella produzione di motori per l’industria automobilistica.