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FRESATRICI A CONTROLLO NUMERICO, CARATTERISTICHE E VANTAGGI

La fresatura CNC, o fresatura a controllo numerico, è un processo di lavorazione che impiega controlli computerizzati ed utensili da taglio rotanti multipunto per rimuovere progressivamente il materiale dal pezzo e produrre una parte o un componente meccanico progettato su misura.

Si tratta di un processo adatto alla lavorazione di una vasta gamma di materiali, come metallo, plastica, vetro e legno, ed alla produzione di pezzi meccanici e di prodotti realizzati per mezzo della meccanica di precisione.

Fresatura CNC: che cos’è ed a cosa serve?

La fresatura è un tipo di lavorazione meccanica che utilizza delle frese per modellare un pezzo, fissato il più delle volte su un piano che si muove. Anche se alcune fresatrici hanno frese mobili.

Originariamente era un’attività manuale svolta dagli operai, oggi invece la maggior parte della fresatura viene realizzata dai macchinari a controllo numerico CNC, i quali utilizzano un computer per supervisionare l’intero processo.

I vantaggi della fresatura CNC sono notevoli perché questa garantisce maggiore precisione, accuratezza e velocità di produzione.

La fresatura CNC è un processo di lavorazione eseguito per la produzione di pezzi ad alta precisione e tolleranza, prototipi, pezzi unici e piccole e medie serie. Le parti meccaniche vengono lavorate con tolleranze che vanno da 0,02 millimetri a 0,12 millimetri, alcune fresatrici possono raggiungere tolleranze superiori ad 1 micron.

La versatilità della fresatura CNC permette di impiegarla in un’ampia gamma di lavorazioni, tra cui scanalature, smussi, filetti e tasche.

Generalmente la fresatura è un processo secondario o di finitura di un componente meccanico precedentemente lavorato, serve a dar maggiore definizione o a realizzare i dettagli come ad esempio fori, scanalature e filetti.

Questa lavorazione a volte serve anche a modellare un pezzo dall’inizio alla fine. In entrambi i casi, il processo di fresatura rimuove gradualmente il materiale fino a dare la forma desiderata al componente meccanico.

In primo luogo, l’utensile asporta il materiale tagliandone piccole parti, ovvero i trucioli, dal pezzo da lavorare per dargli la forma approssimativa. Poi, il pezzo viene sottoposto al processo di fresatura con un’accuratezza ed una precisione maggiori, fino ad ottenere il componente meccanico con le sue esatte caratteristiche e specifiche.

In genere, un pezzo completato richiede diversi passaggi di lavorazione per ottenere la precisione e le tolleranze desiderate. Per i pezzi più complessi dal punto di vista geometrico, possono essere necessarie più impostazioni della macchina CNC per completare il processo di produzione.

Una volta che l’operazione di fresatura è completata ed il pezzo è prodotto secondo le specifiche del progetto, il pezzo fresato passa alle fasi di finitura e post-lavorazione della produzione.

Attrezzature e componenti delle fresatrici a Controllo Numerico

Il processo di fresatura CNC impiega una serie di applicazioni software, utensili e macchinari di fresatura a seconda dell’operazione che deve essere eseguita.

Come la maggior parte dei processi di lavorazione CNC, il processo di fresatura CNC usa il software CAD per produrre il disegno iniziale del pezzo ed il software CAM che lo interpreta e genera il programma CNC. Questo consiste in una serie di istruzioni di lavoro necessarie per il movimento degli assi della fresatrice. Il programma CNC viene poi caricato sulla fresatrice CNC per avviare ed eseguire il processo di fresatura.

Componenti della fresatrice CNC

Le componenti della fresatrice CNC sono le seguenti:

  • Computer, che monitora tutte le fasi del processo produttivo.
  • Programma CAD e CAM, necessari per generare ed impartire le istruzioni in sequenza ai componenti della fresatrice.
  • Interfaccia fra pc e macchina, utilizzata dall’operatore per caricare ed iniziare il programma CNC.
  • Colonna, componente della fresatrice che fornisce supporto e struttura a tutti gli altri componenti del macchinario. Può includere ulteriori componenti interni che supportano il processo di fresatura, come i serbatoi dell’olio e del refrigerante.
  • Piano di lavoro, componente sul quale è posto il pezzo da lavorare o il dispositivo di fissaggio. A seconda del tipo di macchina utilizzata, questo componente è regolabile in senso orizzontale, verticale, in entrambe le direzioni o in nessuna delle due.
  • Mandrino, è sostenuto dalla colonna e serve a far funzionare l’utensile impiegato. All’interno della colonna, un motore elettrico aziona la rotazione del mandrino.
  • Utensile per eseguire il lavoro, è il componente della fresatrice tenuto dal mandrino che esegue l’operazione di rimozione del materiale. Il processo di fresatura può impiegare un’ampia gamma di utensili, a seconda delle specifiche di fresatura di cui tener conto, come il materiale da fresare, la qualità della finitura superficiale richiesta, l’orientamento della macchina. Gli utensili possono variare in base al numero, alla disposizione e alla spaziatura dei loro denti, nonché al materiale, alla lunghezza, al diametro e alla geometria. Alcuni tipi di fresatrici orizzontali utilizzano utensili piani, a forma sollevata, a denti sfalsati e a doppio angolo, mentre le fresatrici verticali impiegano utensili a punta piatta e a sfera, smussatrici, frontali e a torsione.
Le tipologie di fresatrici a controllo numerico 

In generale le fresatrici CNC si suddividono in fresatrici orizzontali e verticali, oltre a differenziarsi in base al numero di assi di movimento.

Nelle fresatrici verticali, il mandrino della macchina è orientato verticalmente, mentre nelle fresatrici orizzontali il mandrino è orientato orizzontalmente.

Le macchine orizzontali impiegano anche dei perni per un ulteriore supporto e stabilità durante il processo di fresatura. Hanno capacità di supporto per utensili da taglio multipli, come nella fresatura a gruppi e a cavalletto.

I controlli per le fresatrici verticali e orizzontali dipendono dal tipo di macchina utilizzata. Per esempio, alcune macchine possono alzare ed abbassare il mandrino e muovere lateralmente il piano di lavoro, mentre altre macchine hanno mandrini fissi e piani di lavoro che si muovono sia orizzontalmente, verticalmente e in rotazione.

Quando si deve decidere se utilizzare l’uno o l’altro tipo di fresatrice, i centri a controllo numerico devono considerare che tipo di fresatura fare, il numero di superfici da fresare e le dimensioni e la forma del componente meccanico da produrre. Per esempio, i componenti più pesanti sono più adatti ad una lavorazione eseguita mediante fresatura orizzontale.

La maggior parte delle fresatrici CNC sono a 3 o 5 assi, lavorando in genere lungo gli assi XYZ e, quando possibile, intorno agli assi di rotazione. Gli assi X e Y designano il movimento orizzontale (da un lato all’altro e avanti e indietro, rispettivamente, su un piano piatto), mentre l’asse Z rappresenta il movimento verticale (su e giù).

L’asse W rappresenta il movimento diagonale su un piano verticale. Nelle fresatrici CNC di base, il movimento orizzontale è possibile in due assi (XY), mentre i modelli più recenti permettono di avere assi di movimento aggiuntivi, come le macchine CNC a 3, 4 e 5 assi.

A seconda del tipo di fresatrice utilizzata, l’utensile, il piano di lavoro del macchinario oppure entrambi i componenti possono essere dinamici. I piani di lavoro dinamici si muovono lungo gli assi XY, ma sono anche in grado di muoversi su e giù per regolare la profondità di taglio e ruotare lungo l’asse verticale o orizzontale per una maggiore gamma di taglio.

Per le fresature che richiedono un utensile dinamico, oltre al suo movimento rotatorio intrinseco, la lavorazione si muove perpendicolarmente lungo più assi, permettendo alla circonferenza dell’utensile, piuttosto che solo alla sua punta, di tagliare lungo il pezzo.