marzo 05, 2021
Come funziona la fresatrice e la fresa CNCPer capire come funzionano fresatrice e fresa CNC bisogna premettere che l’acronimo significa: “Computer Numerical Control”.
Si tratta dunque di una macchina a controllo numerico computerizzato.
Ciò vuol dire che un dispositivo elettronico gestisce e coordina i movimenti dell’utensile, facendogli seguire traiettorie predefinite su specifici assi.
I vantaggi di questa macchina CNC, soprattutto rispetto alle corrispettive soluzioni tradizionali, sono:
· Precisione assoluta (fino a 100 nanometri)
· Maggior velocità
· Ripetibilità
· Adattabilità
· Agilità
· Flessibilità
Le fresatrici CNC sono le macchine su cui è installato l’utensile, ovvero la fresa.
Esse si compongono di:
· Un basamento.
Su di esso viene posizionato il pezzo da lavorare.
· Un montante.
Qui viene fissato il mandrino.
Quest’ultimo consente di serrare e tenere fermo il pezzo in lavorazione, nonché di trascinare in rotazione la fresa.
A seconda del senso in cui è montato il mandrino, si parla di fresatrici orizzontali o verticali.
· La fresa.
L’utensile è a sezione circolare ed è formato da una serie di denti taglienti.
In base alla loro disposizione, le frese si classificano in: elicoidali, piane, ad angolo doppio, a denti sfalsati, frontali, a smussare e a candela.
Queste macchine a controllo numerico possono essere:
· A 2 assi.
In tal caso, il movimento lineare riguarda X e Y, ovvero altezza e larghezza.
· A 3 assi.
Il movimento avviene su 3 dimensioni: altezza, larghezza e profondità, ovvero asse X, Y e Z.
· A 4 assi.
Al movimento di altezza, larghezza e profondità, si aggiunge la rotazione dell’utensile o del pezzo da lavorare.
· A 5 assi.
Oltre ai classici lineari X, Y e Z, vi sono due assi mi movimento aggiuntivi di rotazione.
Questi assi sono denominati A e B.
Il movimento lineare riguarda l’utensile, quello rotativo interessa il mandrino.
I due avvengono simultaneamente.
Come si fa la fresatura
A questo punto si può entrare nel merito di come si fa la fresatura, fondamentale lavorazione CNC.
Questa è realizzabile con l’ausilio della fresatrice, funzionale a modellare il pezzo grezzo, che viene fissato sul piano di lavoro.
Tramite la rotazione dell’utensile (la fresa) ad alti giri, avviene l’esportazione del materiale in eccesso, ovvero il truciolo.
Proprio per questo motivo si parla di lavorazione sottrattiva.
Grazie al CNC, per realizzare la fresatura è sufficiente impostare i parametri della macchina.
Questa lavora in seguito in totale automatismo.
Con lo stesso set-up è possibile produrre una serie di pezzi identici.
Il ciclo produttivo prevede in genere:
1. Una prima fase di sgrossatura.
Avviene una rapida esportazione di materiale, lasciando un sufficiente sovrametallo per lo stadio successivo.
2. Una seguente fase di finitura.
Avviene l’esportazione delle ultime parti in eccesso, in modo da ottenere una superficie più liscia e le dimensioni previste.
Ciò è necessario per rispettare le indicazioni del disegno tecnico in quanto a grado di rugosità delle superfici e tolleranze dimensionali.
La fresatura conosce molteplici applicazioni nella creazione di componenti meccanici.
Questo tipo di lavorazione è ideale quando si ha la necessità di creare pezzi dalla forma non simmetrica o che presentano fori e scanalature.
Di conseguenza è perfetta per la realizzazione di prototipi su misura in quantità limitata: piccole e medie serie.
I principali parametri della fresatura
A questo punto è bene introdurre i principali parametri della fresatura CNC.
Essi sono:
· La velocità di taglio.
Si tratta della rapidità del modo di taglio, ovvero della velocità relativa con cui la fresa affronta il materiale da asportare.
Per tale motivo, da questo parametro può essere ricavata la velocità di rotazione della fresa, che si misura in giri al minuto.
Essa equivale alla divisione tra la velocità di taglio (moltiplicata 1000) e la circonferenza della fresa in mm (diametro Ø per π).
La velocità di taglio dipende principalmente da due fattori: la durezza del materiale da lavorare e il materiale della fresa stessa, o dei suoi taglienti.
Generalmente la velocità va ridotta quando si tratta di materiali più duri.
· L’avanzamento del pezzo.
Generalmente questo parametro dipende dalla geometria dei taglienti e dalla loro densità.
Tant’è vero che frese con più taglienti ma di diametro maggiore devono girare più piano.
Anche l’avanzamento del pezzo può essere calcolato: bisogna moltiplicare il numero di taglienti per l'avanzamento per singolo tagliente, a sua volta moltiplicato per la velocità di rotazione della fresa.
I parametri di lavoro sono indicati secondo la simbologia ISO:
- vc = velocità di taglio (m/min)
- z = numero dei denti
- n = velocità di rotazione (giri/min)
- fz = avanzamento al dente (mm/(dente × giro))
- fn = avanzamento al giro (fz × z - mm/giro)
- vf = avanzamento al minuto (fz × z × n; Oppure fn × n - mm/min)
Cosa fa un operatore CNC
Una curiosità ricorrente consiste nel sapere cosa fa un operatore CNC nel concreto.
Ciò in quanto, come detto, si tratta di macchinari basati sull’automatismo.
Questa figura si occupa principalmente di:
· Programmare il macchinario.
Infatti, egli provvede ad inserire i corretti parametri nella macchina CNC e dunque ad inserire il programma.
· Avviare la lavorazione.
L’operatore, fissate le coordinate, inserisce il materiale da lavorare.
· Sorvegliare.
Dopo aver verificato che la produzione sia conforme al progetto, bisogna monitorare che la lavorazione proceda come deve.
Dunque l’operatore CNC deve controllare che forma e dimensione dei pezzi rientrino nei parametri richiesti.
Oltre a ciò deve supervisionare per assicurarsi che non vi siano malfunzionamenti.
· Mansioni finali.
Al termine, questa figura professionale può occuparsi di piccole manutenzioni degli utensili, come la loro pulizia.
Per essere qualificati in quanto tali, generalmente gli operatori CNC si attengono ad un percorso formativo.
Usualmente conseguono un diploma di istruzione tecnica (specialmente come perito meccanico o come perito elettrotecnico) e frequentano un corso di specializzazione per l'utilizzo dei macchinari CNC.
