Disambiguazione – "Fresa" rimanda qui. Se stai cercando altri significati, vediFresa (disambigua).
Lafresatrice è unamacchina utensile usata per la lavorazione in forme complesse di partimetalliche o di altrimateriali comelegno emarmo.[1]
Spesso viene chiamata anche impropriamente "fresa", un termine che indicherebbe solo gli utensili da utilizzare su questo tipo di macchine[1] (dal francesefraise, fragoletta, a causa della forma particolare di queste punte). In alcuni casi può anche essere denominata "fresalesatrice": si tratta di tipi particolari di fresatrice, oggi molto diffusi, in grado di effettuare operazioni dialesatura grazie alla grande precisione nel controllo del movimento e alla stabilità della testa motorizzata.
La primissima fresatrice fu pensata e creata daEli Whitney, ma purtroppo a causa della società di quel tempo, non riuscì a catturare l'interesse di industriali e finanziatori, a causa dell'elevato prezzo della macchina; in pochi furono disposti ad aggiungerla ai propri macchinari.
Solo con il coinvolgimento dell'ingegnereJoseph Brown, nel1862 si riuscì a suscitare un vivo interesse trasversale per essa, dopo il lungo periodo di silenzio nei riguardi della fresatrice, creando così il primo prototipo di fresatrice universale attiva negliStati Uniti.
La progettazione della "Universal Milling Machine" di Brown che fu esposta all'esposizione diParigi nel1867 fu un enorme successo in tutto il mondo.
Si può dire, quindi, che Whitney abbia posto solo le basi per la creazione della fresatrice, ma sia lungi dall'essere il fautore principe del successo di questa tra lemacchine utensili più utilizzate nell'industria meccanica.
Nella sua forma più semplice una fresatrice è costituita da unmotore, solitamente piuttosto piccolo, su cui è fissato, tramite unmandrino, un utensile dotato di bordi taglienti (fresa[2]) che ruotano sull'asse della fresa stessa.
L'asportazione di truciolo avviene attraversomoto di taglio rotatorio dell'utensile[1] emoto di avanzamento traslatorio (generalmente del pezzo).[1][2] Ilmoto di appostamento è impresso sul pezzo all'inizio di ogni passata.[2] Il principio di funzionamento è quindi simile a quello deltrapano, ma le fresatrici sono progettate per svolgere l'azione di taglio sul lato dell'utensile invece che sulla punta, quindi erodendo ilmateriale invece che forandolo.
La forma deltruciolo dipende dal tipo di materiale lavorato e dall'utensile utilizzato. In generale materialiduttili (ad esempioacciaio) danno trucioli più lunghi e uniti, mentre materiali piùfragili danno trucioli più sbriciolati.[2]
Le fresatrici devono essere in grado di spostarsi sulla superficie del pezzo, questo può essere fatto in generale in due modi:
Il primo sistema è il più utilizzato per macchine di piccole dimensioni, mentre per quelle maggiori a più di tre assi, comunemente dette "centri di lavoro", si usa il secondo metodo.
Le fresatrici possono essere controllate manualmente o con sistemi computerizzati: in questo caso la macchina viene definita "a controllo numerico", o "CNC" (controllo numerico computerizzato).
Le fresatrici CNC più moderne sono dotate di sistemi automatici per la sostituzione degli utensili, in grado di rendere interamente automatizzato il processo produttivo: questo permette partendo dal materiale grezzo di arrivare ad un pezzo finito anche senza intervento umano, rendendo le lavorazioni più veloci ed economiche.
Il pregio principale delle fresatrici è di avere pochissimi limiti di forme realizzabili nelle lavorazioni e di poter svolgere con un solo programma di lavoro diverse operazioni complesse comprendentiforature, rettifiche, alesature, tagli, arrotondamenti, ecc.
Le fresatrici sono macchine strutturalmente molto solide, perché devono assorbire le notevoli vibrazioni generate dalla testa motorizzata senza permettere a questa di oscillare o scuotersi. Quando si procede a lavorazioni su materiali duri o con velocità molto elevate (che arrivano a decine di migliaia di giri al minuto) si utilizzano liquidilubrificanti per ottimizzare il raffreddamento della punta e per ridurre gli sforzi.Il lubrificante ha anche la funzione di trattenere le polveri e i trucioli per farli defluire in modo controllato, evitando che aumentino il consumo delle frese o ne intacchino il filo tagliente.
Ci sono due tipi principali di fresatrice, a seconda che l'asse di rotazione della fresa sia orizzontale o verticale:[3]
A questi si aggiungono i "centri di lavoro", le macchine a 4 o più assi.
Gli attuali limiti di precisione dei moderni centri di lavoro concontrollo numerico computerizzato (CNC) si spingono sino all'ordine delmicron (0,001 millimetri), anche se per raggiungere una tale precisione sono necessarie particolari condizioni di lavoro quali un ambiente climatizzato, una base pavimentale di appoggio ben salda, sonde termiche sugli assi, righe ottiche, ecc.
I centri di lavoro con 4 o più assi sono indicati per lavorazioni di alta precisione in quanto consentono un minor numero di serraggi pezzo rispetto alle tradizionali frese a 3 assi. Bisogna infatti considerare che ogni volta che si ha necessità di modificare la posizione del pezzo da lavorare si produce un'inevitabile perdita di precisione del posizionamento relativo tra le lavorazioni eseguite prima e dopo il cambiamento di posizionamento del pezzo.
I centri di lavoro a 4 o più assi consentono invece, proprio in virtù del maggior numero di assi controllati simultaneamente, di completare le lavorazioni necessarie per 3 o più facce contemporaneamente. Nel caso di un centro di lavoro a 5 assi è possibile lavorare fino a 5 facce con un unico serraggio del pezzo, rimanendo naturalmente esclusa dalla lavorazione la faccia utilizzata per lostaffaggio.
Gli utensili (per vari materiali, in particolare metallo, legno e plastica) utilizzati su centri di lavoro sono standardizzati; lo sono anche quelli per le fresatrici tradizionali, anche se in misura minore.
Le fresatrici possono montare frese e punte che comprendono il gambo d'attacco al mandrino e i taglienti su un monoblocco (integrale) o di tipo "a inserti", che prevedono l'inserimento di blocchetti taglienti in materialetecnoceramico owidia oacciaio super rapido (HSS). Questo secondo tipo è usato per lavorazioni di pezzi di grandi dimensioni e materiali molto duri, mentre il primo è diffuso soprattutto nel mondo dellaprototipazione rapida o ad alta velocità.
I tipi più comuni di frese sono:
Iportautensili a loro volta possono montare blocchetti di forma diversa: i più comuni sono quelli quadrati, triangolari, romboidali, ottagonali.
NegliUSA lostandard di fissaggio più diffuso per i portautensili è il CAT.Gli utensili CAT, chiamati anche "con flangia a V" sono i più vecchi e i più comuni; furono inventati dallaCaterpillar Inc. diPeoria (Illinois) per standardizzare i tipi di utensili utilizzati sulle loro macchine. Sono disponibili in una gamma di misure, nominate CAT-30, CAT-40, CAT-50, etc. Il numero si riferisce alla dimensione delcono; sono comunque disponibili adattatori per avere varie misure su un unico attacco.
Più recente è il sistema BT ToolinG, molto simile al precedente si differenzia essendo simmetrico rispetto all'asse dirotazione. Sono più stabili e bilanciati e possono lavorare a regimi più veloci.
InEuropa il sistema principale è l'HSK. Considerato il migliore per le alte velocità, si caratterizza per avere il sistema di bloccaggio dei taglienti in una cavità interna del portautensili.Con l'aumentare dellavelocità di rotazione la presa sui blocchetti taglienti aumenta, rendendo l'aderenza maggiore e più sicura.
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