In meccanica, la fresatura è una lavorazione sottrattiva, che avviene quindi per asportazione di truciolo, permettendo di ottenere a partire da un pezzo grezzo di maggiori dimensioni, una vasta gamma di particolari o di semilavorati. Si tratta di una delle più diffuse lavorazioni meccaniche che si realizzano a livello industriale.
La fresatura si realizza mediante un utensile a più taglienti laterali chiamato per l’appunto fresa, che è costruito in acciaio temperato ad elevata resistenza (tipicamente HSS) eventualmente dotato di riporti in widia (una lega di carbonio e tungsteno a elevatissima durezza) e che può avere sagoma cilindrica, conica, sferica o semisferica, ma anche a sezione trapezoidale isoscele (cono troncato). La fresa viene messa in movimento rotatorio mediante un elettromandrino, ossia un mandrino tipo quello dei trapani o d’altro genere, azionato da un motore elettrico.
Betelli Srl, esegue la fresatura CNC vicino Milano e realizza particolari meccanici con precisione e rapidità, attraverso lavorazioni di fresatura CNC con macchine tipo fresa CNC di ultima generazione. La nostra realtà è in grado di proporre rondelle, guarnizioni industriali, distanziali e svariati altri articoli tecnici. Ma entriamo ora maggiormente nel merito di come funziona la fresatura, con particolar riguardo alla fresatura CNC.
Sommario:
Fresatura CNC: caratteristiche di una lavorazione meccanica della massima precisione
Come funziona la fresatura: la fresatrice
La fresa: come avviene la lavorazione
Che cos’è la fresatura CNC per alluminio
Attività svolte da una fresatrice CNC
Fresatura e tornitura CNC dell’alluminio: differenze
Betelli: la Fresatura CNC a Milano
Come funziona la fresatura: la fresatrice
Per comprendere appieno come funziona la fresatura, partiamo dalla conoscenza della macchina utensile utilizzata per realizzare questa tipologia di lavorazione meccanica.
Lo strumento con cui si effettua la fresatura è, come il nome stesso suggerisce, la fresatrice. Nella sua versione canonica, questa macchina utensile è costituita da:
- un basamento (detto anche tavolo o piano di lavoro) dove viene fissato il pezzo da fresare;
- un montante, sul quale è alloggiato l’elettromandrino che imprime alla fresa il moto rotatorio attraverso la macchina utensile riesce ad asportare il materiale dal pezzo in lavorazione e che ne controlla l’avanzamento nelle direzioni previste.
In base all’orientamento e alla direzione in cui si muove l’utensile si possono classificare le fresatrici meccaniche in:
- fresatrici orizzontali;
- fresatrici verticali.
Le prime hanno il mandrino montato orizzontalmente e il pezzo viene lavorato facendo spostare sul piano orizzontale, lungo una sola direzione, la fresa mentre questa è in rotazione; in questo modo i lati taglienti dell’utensile asportano il materiale in eccesso, quasi piallando la superficie del pezzo in lavorazione.
L’utensile rotante viene fatto scorrere da sinistra a destra, scendendo ad ogni passaggio di una misura stabilita dall’operatore sulla base della durezza del materiale da fresare, della resistenza della fresa, del grado di finitura della superficie desiderato e delle qualità del liquido refrigerante utilizzato per evitare, causa l’inevitabile surriscaldamento dovuto al taglio e all’attrito, di “bruciare” la fresa (che perderebbe la sua tempra e diverrebbe inutilizzabile) o il pezzo in lavorazione.
Nelle fresatrici verticali, invece, l’elettromandrino viene fatto scendere e l’utensile penetra il pezzo in lavorazione, ovvero entra in un foro o una cava esistente oppure lavora lateralmente. Se la fresa è conica, viene fatta scendere per svasare un foro o alesarlo (ovvero attribuirgli l’esatto diametro stabilito).
Se è cilindrica, invece, mentre scende si sposta orizzontalmente su un solo asse. Se la fresa è sferica o semisferica (in questo caso serve a realizzare cavità di pari forma) sale e scende, spostandosi lateralmente solo se occorre ottenere cave ovali o rettangolari con lati stondati.
In tutti i casi si tratta di frese 2D, ossia capaci di spostarsi su due piani.
Per mettere in atto le lavorazioni meccaniche, esiste anche la fresa 3D che è una vera e propria fresa CNC (fresatrice a controllo numerico) in grado di spostare l’utensile su tre piani: verticale, orizzontale in larghezza e orizzontale in profondità e vengono utilizzate, oltre che in meccanica, in medicina e protesica per ottenere protesi dentarie e ortopediche partendo da un modello tridimensionale realizzato al computer con un CAD (la stessa tecnica si utilizza nelle lavorazioni meccaniche avanzate) da cui viene generato il file di controllo della macchina a controllo numerico nel formato standard noto come G-code.
La fresa: come avviene la lavorazione
La lavorazione solitamente si svolge in più passaggi, che permettono, partendo dalla sgrossatura, di arrivare alla finitura:
- la prima consiste nell’asportare velocemente con la fresa una grande quantità di materiale nel modo più rapido ed economico possibile, senza curarsi dell’aspetto finale della parte fresata (rugosità, asperità della superficie) perché esso verrà conferito dalla fase di finitura;
- la seconda è la finitura e consente, tramite l’asportazione precisa di una minore massa di metallo, di ottenere un lavorato conforme al progetto per dimensioni, tolleranze e rugosità delle superfici, le quali saranno lisce.
Ecco quindi come funziona la fresatura, una delle qualità della quale è la possibilità di ottenere parti ottimamente rifinite e con superfici lisce, esenti da rugosità.
Nelle fresatrici, il pezzo di partenza da fresare viene fissato al tavolo della macchina utensile in vari modi: principalmente mediante una morsa molto stabile e che chiaramente non viene toccata durante l’avanzamento dell’utensile, perché il pezzo deve sporgere rispetto a esso almeno della parte che sarà asportata.
Tecnicamente parlando è una fresatura anche la lavorazione meccanica eseguita al lapidello su ferro e sue leghe, che è una macchina utensile che mediante un robusto e spesso disco fortemente abrasivo fatto scendere e scorrere sulla superficie del pezzo, ne asporta materiale fino a raggiungere l’altezza e la qualità dello spessore desiderate.
Fresatura: a cosa serve
Abbiamo già anticipato come nelle lavorazioni meccaniche la fresatura sia molto diffusa ma a cosa serve in concreto?
- Mediante il processo di fresatura è possibile asportare materiale, utile poi per ottenere varie superfici (piane, forate, scanalate ecc.).
- La fresatura permette di lavorare moltissimi materiali, metallici e non: si utilizza per ottenere pezzi in alluminio, plastica, gomma (sia espansa che compatta), acciaio, ferro e altre leghe metalliche; trova applicazione anche nella lavorazione del legno.
- La fresatura è una delle lavorazioni meccaniche più versatili, anche se presenta il limite di non poter realizzare sottosquadri, ossia lavorazioni nella parte inferiore del pezzo in zone più interne rispetto alla parte più sporgente di lato.
Le fresatrici un tempo erano puramente meccaniche e l’operatore eseguiva manualmente il passaggio e l’avanzamento dell’utensile, determinando la discesa per ogni passaggio; in qualche caso avevano un’automazione meccanica che consentiva di regolare la discesa e l’avanzamento della fresa.
Fresatura CNC
Oggi è predominante l’utilizzo della fresa CNC (in cui la sigla “CNC” sta per “Controllo Numerico Computerizzato”), ossia una categoria di macchine automatiche comandate da un computer che, partendo da un file del modello da realizzare, tramite comandi G-code indirizza il movimento dell’elettroutensile sul materiale nei due (X, Y, cioè solo orizzontale) ovvero sui tre assi (X, Y, Z, ossia orizzontale più verticale), arrestando la fresatrice solo quando il pezzo è finito.
Le fresatrici CNC esistono in molti formati e anche per piccole lavorazioni non di serie.
La fresatura CNC per alluminio (o leghe a base di alluminio) e quella per ferro trovano grande applicazione nel settore delle rondelle industriali.
Che cos’è la fresatura CNC per alluminio
Nel momento in cui si parla di fresatura CNC per alluminio, ci si riferisce a una tipologia di lavorazione meccanica che si avvale dell’utilizzo di frese CNC, quindi a controllo numerico. Con simili tipologie di macchine utensili è possibile forgiare un pezzo finito mediante un meccanismo automatizzato capace di rimuovere il materiale a partire da un blocco. Come abbiamo avuto modo di evidenziare almeno in parte nei precedenti paragrafi del nostro articolo, si tratta quindi di una modalità evoluta di fresatura.
Oggi come oggi, il controllo numerico è considerato come la migliore rappresentazione di automazione programmabile. Nel caso specifico, il processo viene controllato dal numero, dalle lettere e dai simboli. Quando si utilizzano utensili come la fresatrice, questa modalità di automazione programmabile viene sfruttata al fine di implementare una gamma di funzionalità all’interno delle macchine.
Si tratta di un tipo di tecnologia in grado di offrire un elevato grado di flessibilità nel suo utilizzo, aprendosi a un’ampia serie di operazioni che possono essere eseguite a velocità elevata. Una caratteristica che permette di rendere la produzione di massa decisamente più economica.
Allo stato attuale delle cose, la fresatura a controllo numerico è una modalità di lavorazione che viene sempre più richiesta per creare componenti in alluminio. Il motivo è semplice. Essendo un tipo di lavorazione che viene controllata mediante appositi programmi informatici capaci di gestire la fresa CNC, consente di raggiungere il massimo livello di precisione.
Il fatto che la fresatura CNC per alluminio richieda tempi di realizzazione davvero rapidi rende questa modalità di lavorazione ancor più in uso, in considerazione dell’elevato grado di produttività che è in grado di garantire, con il correlato impatto positivo derivante in termini di risparmio di tempo e, di conseguenza, di denaro.
Attività svolte da una fresatrice CNC
Una macchina a elevata precisione come può esserlo la fresatrice CNC è capace di adempiere a una serie di attività complesse in fase di lavorazione dei materiali. Tra i compiti più importanti eseguibili da una fresatrice CNC possiamo ad esempio ricordare:
- il monitoraggio costante del funzionamento della macchina utensile;
- le visualizzazioni del pannello di controllo;
- il confronto delle diverse letture effettuate durante il monitoraggio, in modo tale da rilevare ogni eventuale malfunzionamento;
- l’esame delle componenti elettroniche per i difetti;
- la rimozione e la sostituzione degli utensili da taglio smussati:
- il regolamento della velocità nonché dell’avanzamento della macchina utensile;
- la gestione dei comandi della fresa nei casi in cui la programmazione automatica presenti delle problematiche o quando persistano dei malfunzionamenti nelle macchine di produzione;
- l’inserimento delle istruzioni di controllo così da poter avviare le varie operazioni;
- il calcolo della velocità della macchina;
- il calcolo di altri parametri quali la posizione e la dimensione dei tagli.
Come abbiamo avuto modo di precisare in più occasioni la fresatura CNC, in virtù delle sue funzionalità, garantisce la massima precisione nella produzione dei pezzi lavorati. Per ovviare a qualsiasi imprevisto, a ogni modo, le lavorazioni avvengono in genere sotto adeguata supervisione di personale tecnico specializzato che può intervenire in caso di necessità, così da apportare rapide correzioni durante la produzione delle componenti. In questo modo, il risultato finale è della migliore qualità ottenibile.
Fresatura e tornitura CNC dell’alluminio: differenze
Nel ventaglio delle lavorazioni meccaniche, accanto alla fresatura anche la tornitura è una modalità altrettanto utilizzata e diffusa. Ma di fatto che cosa distingue le due diverse metodiche di lavorazione? Come è facile intuire, a differenziare la fresatura e la tornitura CNC è prima di ogni altra cosa il tipo di macchina utensile usata. Fresatura e la tornitura CNC si distinguono inoltre:
- in base al processo mediante il quale avviene la lavorazione;
- in base alla tipologia di componenti che le due modalità operative permettono di creare.
Mentre nella fresatura CNC si usano macchine utensili da taglio rotativi, per l’appunto le frese, nella tornitura CNC si utilizza il tornio rotante, strumento in grado di penetrare nel materiale (nel caso specifico l’alluminio) così da realizzare fori, scanalature e incavi.
Proprio come accade con la fresatura CNC, anche la tornitura CNC dell’alluminio permette di ottenere la massima precisione, dando vita a pezzi dalle forme geometriche anche decisamente complesse. Non a caso, il funzionamento del processo di lavorazione è analogo a quello della fresatura CNC. Il tutto avviene cioè attraverso l’utilizzo di un sistema di controllo computerizzato che consente di gestire la linea di taglio in modo automatico.
Betelli: la Fresatura CNC a Milano
Betelli Srl, dal 1960 opera a Lacchiarella, in provincia di Milano, nella produzione di guarnizioni industriali, rondelle, distanziali e o-ring. Ricorrendo alla fresatura CNC, Betelli offre una produzione a livello di guarnizioni industriali, rondelle, distanziali e articoli tecnici di ottima qualità.
Betelli opera tramite fresatura CNC con avanzatissime macchine a ben 3 assi e proprio grazie alla fresatura CNC l’azienda è in grado di ricavare particolari a disegno da lastre in vari spessori e di qualsiasi materiale, anche personalizzati su specifica del cliente.
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