Vi siete mai chiesti come fanno i macchinisti a ottenere superfici perfettamente piane sui pezzi in metallo? Questo articolo svela i segreti delle frese per spianatura, esplorando la loro selezione, il numero di denti, gli angoli degli utensili e gli inserti di fresatura. Scoprite come questi utensili trasformano i materiali grezzi in componenti di precisione, garantendo una qualità e un'efficienza di produzione di prim'ordine. Immergetevi per imparare gli elementi essenziali che possono elevare le vostre capacità di lavorazione!
L'utensile principale per la lavorazione di pezzi piani è una fresa per spianatura, dotata di taglienti lungo la circonferenza e la faccia terminale. Il tagliente della faccia terminale è considerato un tagliente secondario.
La fresa per spianatura ha in genere un grande diametro, quindi quando si sceglie la fresa, è comune separare i denti e il corpo della fresa per garantire un uso a lungo termine.
(1) Per la lavorazione di piccole superfici piane, selezionare un utensile o una fresa con un diametro superiore alla larghezza del piano per ottenere una fresatura a passaggio singolo. I risultati ottimali si ottengono quando il diametro della fresa frontale è da 1,3 a 1,6 volte la larghezza della superficie di lavorazione. Questo intervallo garantisce una rimozione efficiente del materiale, riducendo al minimo la deflessione e le vibrazioni dell'utensile.
(2) Quando si lavorano grandi aree planari, sono necessarie più passate con una fresa di dimensioni adeguate. Il diametro della fresa è vincolato dalle specifiche della macchina utensile, dalla profondità e dalla larghezza di taglio desiderate, nonché dalle geometrie dell'inserto e del portautensili. Nella scelta della dimensione ottimale della fresa per le operazioni a più passate, si devono considerare fattori quali la potenza della macchina, la rigidità e le capacità di erogazione del refrigerante.
(3) Per le superfici dei pezzi piccoli e sparsi, optare per una fresa di diametro inferiore. Per massimizzare la velocità di asportazione del materiale e la durata dell'utensile, è necessario che il diametro della fresa sia pari a 2/3 del diametro del pezzo da lavorare. Ciò si traduce in un diametro della fresa pari a circa 1,5 volte la larghezza fresata, per garantire un'efficiente formazione ed evacuazione del truciolo.
Quando si utilizza la fresatura convenzionale (up), il corretto rapporto tra diametro dell'utensile e larghezza di taglio assicura un angolo di taglio vantaggioso quando la fresa entra nel pezzo. Questo approccio riduce al minimo il rischio di incrudimento e migliora la qualità della finitura superficiale.
Se le capacità della macchina utensile non sono in grado di mantenere il rapporto di taglio ideale in modo costante, si può considerare di dividere la profondità di taglio assiale in più passate. Questa strategia consente di preservare il rapporto ottimale tra diametro della fresa e larghezza di taglio, migliorando la stabilità del processo e la durata dell'utensile e mantenendo la precisione dimensionale.
Il numero di denti di una fresa è un fattore critico per l'ottimizzazione dei processi di lavorazione, in quanto influisce direttamente sull'efficienza produttiva, sulla qualità della finitura superficiale e sulle prestazioni di taglio complessive. Ad esempio, una fresa a denti radi di 100 mm di diametro presenta in genere 6 denti, mentre una variante a denti fitti dello stesso diametro può avere 8 o più denti. Questa variazione della densità dei denti influenza in modo significativo la formazione del truciolo, l'evacuazione e la dinamica di taglio.
Le frese sono generalmente classificate in tre categorie in base alla densità dei denti:
La scelta della densità dentale comporta un attento bilanciamento di diversi fattori:
Il passo dei denti, che determina il numero di denti impegnati nel taglio simultaneo, è un fattore cruciale. Per mantenere la stabilità di taglio ed evitare impatti dannosi alla fresatura, è indispensabile garantire che almeno un dente sia sempre impegnato nel taglio. Questo impegno continuo riduce il rischio di danni all'utensile e di sovraccarico della macchina.
Inoltre, il passo del dente deve consentire una corretta formazione ed evacuazione del truciolo. Uno spazio insufficiente per i trucioli può portare all'impaccamento dei trucioli, danneggiando potenzialmente sia i taglienti che la superficie del pezzo. Al contrario, una disposizione eccessivamente rada dei denti può comportare un aumento delle forze di taglio per dente e una riduzione della qualità della superficie.
L'angolo di taglio dell'utensile può essere posizionato come angolo di spoglia positivo, negativo o nullo rispetto al piano radiale e al piano assiale. L'angolo di spoglia zero, in cui l'intero tagliente impatta contemporaneamente sul pezzo, non è generalmente utilizzato.
La scelta dell'angolo della fresa per spianatura influisce sulla modalità di contatto della fresa con il piano. Per minimizzare l'impatto sulla fresa, ridurre i danni alla fresa ed evitare la modalità di contatto con la faccia stuv, è importante considerare sia l'angolo di taglio della fresa che l'angolo geometrico della fresa per spianatura.
L'angolo di taglio è determinato dalla combinazione dell'angolo di spoglia radiale e assiale.
Gli utensili con angoli di avanzamento assiali e radiali negativi (denominati "doppio negativo") sono utilizzati principalmente per la lavorazione di sgrossatura di ghisa e acciaio fuso, ma la macchina utensile deve avere una potenza elevata e una rigidità sufficiente. La lama "doppia negativa" ha un tagliente forte e può gestire grandi carichi di taglio, ma anche la macchina utensile, il pezzo e l'attrezzatura devono avere un'elevata rigidità.
Gli utensili con angoli di avanzamento assiali e radiali positivi (detti "doppi positivi") aumentano l'angolo di taglio, rendendo il taglio più leggero e l'asportazione dei trucioli più agevole, ma la resistenza del tagliente è debole.
Questa combinazione è ideale per la lavorazione di materiali morbidi e materiali come l'acciaio inossidabile, l'acciaio resistente al calore, l'acciaio ordinario e la ghisa. Deve essere utilizzata quando la macchina utensile ha una bassa potenza, il sistema di processo ha una rigidità insufficiente e si verificano tumori da accumulo di trucioli.
La combinazione di angolo di spoglia radiale negativo e angolo di spoglia assiale positivo aumenta la forza del tagliente con l'angolo di spoglia radiale negativo e produce una forza di taglio con l'angolo di spoglia assiale positivo. Questa combinazione offre una forte resistenza agli urti e un tagliente affilato, rendendola adatta alla fresatura pesante di acciaio, acciaio fuso e ghisa.
L'angolo di spoglia radiale positivo e l'angolo di spoglia assiale negativo fanno sì che i trucioli si spostino al di sotto del centro, graffiando la superficie lavorata e causando una scarsa rimozione dei trucioli.
La scelta della preparazione dell'inserto di fresatura è un fattore critico nelle operazioni di fresatura piana. La scelta tra inserti pressati e rettificati dipende dalle specifiche esigenze di lavorazione, e ciascun tipo offre vantaggi distinti per le diverse applicazioni.
Gli inserti stampati sono più convenienti per le operazioni di sgrossatura e presentano una resistenza superiore dei bordi, che li rende resistenti agli urti e in grado di gestire velocità di avanzamento elevate e grandi profondità di taglio. Questi inserti sono caratterizzati da geometrie rompitruciolo ingegnerizzate sulla faccia di spoglia, che riducono efficacemente le forze di taglio, minimizzano l'attrito tra utensile, pezzo e trucioli e riducono il consumo di energia. La natura robusta degli inserti pressati li rende ideali per la rimozione di materiale pesante in applicazioni di precisione meno impegnative.
Tuttavia, gli inserti pressati presentano limitazioni nella qualità della finitura superficiale e nell'accuratezza dimensionale. La variazione dell'altezza dell'inserto quando è montato sul corpo della fresa può essere significativa e può influire sull'uniformità della superficie lavorata. Nonostante questi inconvenienti, gli inserti pressati rimangono ampiamente utilizzati in produzione grazie alla loro economicità e alla loro durata in scenari di lavorazione grossolani.
Per le operazioni di fresatura di finitura, gli inserti rettificati sono la scelta preferita. Questi inserti offrono una precisione dimensionale superiore, che si traduce in un posizionamento preciso del tagliente, in una maggiore accuratezza di lavorazione e in valori di rugosità superficiale inferiori. Le moderne tecniche di rettifica consentono di creare geometrie rompitruciolo ottimizzate e angoli di spoglia positivi sugli inserti rettificati, consentendo un'efficiente evacuazione del truciolo e forze di taglio ridotte anche a velocità di avanzamento e profondità di taglio inferiori.
I recenti sviluppi nella progettazione di inserti per la lavorazione di finitura si concentrano sulla creazione di ampi angoli di spoglia positivi combinati con scanalature rompitruciolo rettificate con precisione. Questa configurazione consente un taglio efficace con piccoli avanzamenti e basse profondità di taglio, fondamentali per ottenere finiture superficiali di alta qualità. Tuttavia, è importante notare che quando si utilizzano inserti in metallo duro con avanzamenti e profondità di taglio molto ridotti, c'è il rischio che la punta dell'utensile sfreghi contro il pezzo se l'angolo di spoglia è insufficiente. Questo può portare a un'usura prematura dell'utensile e a una riduzione della durata dell'inserto.
Per ottimizzare le prestazioni degli inserti di fresatura, considerare i seguenti fattori:
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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