Angolo di registrazione e spessore del truciolo nelle operazioni di fresatura

L'angolo di registrazione (KAPR) è l'angolo tra il tagliente principale dell'inserto e la superficie del pezzo e incide su spessore del truciolo, forze di taglio e durata utensile.

Gli angoli di registrazione più comuni sono di 90, 45 e 10 gradi, oltre a quelli degli inserti rotondi.

Quando si riduce l'angolo di registrazione, si riduce anche lo spessore del truciolo, h_ex, per un determinato avanzamento, f_z. Questo assottigliamento del truciolo fa sì che il materiale si distribuisca maggiormente su una parte più grande del tagliente.

Inoltre, angoli di registrazione più piccoli assicurano un'entrata più graduale nel pezzo, con conseguente riduzione della pressione radiale e protezione del tagliente. Tuttavia, le maggiori forze assiali aumentano la pressione sul pezzo.

Fresatura con angolo di registrazione di 90 gradi

Il campo di applicazione principale di una fresa a 90 gradi è la fresatura di spallamenti retti.

La fresa a 90 gradi genera soprattutto forze radiali, nella direzione di avanzamento. Ciò significa che la superficie lavorata non è esposta a forze assiali elevate e ciò favorisce la fresatura di pezzi con struttura debole, pareti sottili o fissaggio instabile.

Fresatura con angolo di registrazione di 45 gradi

La fresa a 45 gradi è adatta alle applicazioni di spianatura di tipo generale. Generando forze di taglio radiali e assiali ben bilanciate, è meno esigente in termini di potenza della macchina.

Questo tipo di frese è particolarmente indicato per la fresatura di materiali a truciolo corto che si "sfaldano" facilmente se si esercitano forze radiali eccessive sulla quantità di materiale, in progressiva diminuzione, lasciato alla fine del taglio.

La graduale entrata nel taglio limita la tendenza alle vibrazioni durante le operazioni di fresatura con lunghe sporgenze o attacchi/accoppiamenti più piccoli o deboli.

La formazione di un truciolo più sottile consente di ottenere un'elevata produttività in molte applicazioni, grazie alla possibilità di raggiungere velocità di avanzamento tavola elevate pur mantenendo un carico moderato sul tagliente.

Fresatura con angolo di registrazione di 60–75 gradi

Si tratta di frese di spianatura per applicazioni speciali che offrono profondità di taglio maggiori rispetto alle frese di spianatura per applicazioni generali. Le forze assiali sono minori rispetto a una fresa di spianatura a 45 gradi e la robustezza del tagliente è maggiore rispetto a una fresa a 90 gradi.

Fresatura con angolo di registrazione di 10 gradi

L'angolo di registrazione di 10 gradi viene utilizzato sulle frese ad avanzamenti elevati e su quelle a tuffo. Il truciolo sottile generato consente di raggiungere avanzamenti molto elevati per dente, f_z, con piccole profondità di taglio e, conseguentemente, avanzamenti tavola molto alti, v_f.

La forza di taglio assiale dominante è diretta verso il mandrino e lo stabilizza. Ciò è positivo per setup lunghi e deboli, poiché limita la tendenza alle vibrazioni.

Questo tipo di fresa si rivela efficace nell'esecuzione di fori quando si usano tre assi e nella fresatura a tuffo di cavità o in tutti i casi in cui è necessaria una fresa più lunga.

Fresatura con inserti rotondi o frese con grande raggio di punta

Una fresa con inserti rotondi è adatta ad applicazioni generiche di fresatura e si dimostra efficiente per le operazioni di sgrossatura.

Il raggio di punta consente di avere un tagliente molto robusto, adatto a elevate velocità di avanzamento tavola grazie alla formazione di trucioli più sottili da parte del tagliente lungo. Grazie a questo effetto di assottigliamento dei trucioli, queste frese sono adatte per la lavorazione del titanio e di leghe resistenti al calore.

A seconda delle variazioni della profondità di taglio, a_p, l'angolo di registrazione può variare da zero a 90 gradi, modificando la direzione della forza di taglio lungo il raggio tagliente e, conseguentemente, la pressione risultante durante l'operazione di fresatura.

Spessore massimo del truciolo nelle operazioni di fresatura

Lo spessore massimo dei trucioli è uno dei parametri più importanti per un processo di fresatura produttivo ed affidabile. Per una lavorazione efficace, è necessario mantenere h_ex a un valore corretto in rapporto alla fresa utilizzata.

• Un truciolo sottile, con un valore h_ex troppo basso, è tra le cause più comuni di scarse prestazioni e, quindi, bassa produttività. Questo può incidere negativamente su durata utensile e formazione del truciolo
• Un valore h_ex troppo alto sovraccarica il tagliente, a volte fino alla rottura

L'assottigliamento dei trucioli permette un maggiore avanzamento

Nelle tre situazioni che seguono, l'avanzamento per dente può essere aumentato grazie all'effetto di assottigliamento dei trucioli:

1. Utilizzo di frese a tagliente diritto con angoli di registrazione inferiori a 90°.
2. Utilizzo di inserti rotondi o con grande raggio, a basse profondità di taglio, a_p.
3. Fresatura periferica con piccolo impegno radiale, a_e/D_e.

Calcolo dello spessore del truciolo per inserti a tagliente diritto

Con le frese a 90 gradi, l'avanzamento per dente è pari allo spessore massimo del truciolo (f_z=h_ex). Quando si diminuisce l'angolo di registrazione, aumentare l'avanzamento per dente in modo da mantenere lo stesso spessore del truciolo.

KAPR=90°

KAPR=45°

KAPR=10°

Esempio:
Se h_ex massimo = 0.1 mm e KAPR = 45°
Avanzamento consigliato, f_z = 1.4 x 0.1 = 0.14 mm/dente

Ecco di quanto può essere aumentato l'avanzamento per dente sulla fresa a 10 gradi ad avanzamenti elevati. Questo è possibile perché il truciolo si assottiglia di un fattore di quasi sei volte.

Calcolo dello spessore del truciolo per inserti rotondi e raggiati

Lo spessore del truciolo (h_ex) varia con gli inserti rotondi e dipende dall'angolo di registrazione. Quando il rapporto a_p/i C è basso, è possibile aumentare notevolmente l'avanzamento per portare lo spessore del truciolo al livello desiderato.

Le migliori prestazioni si ottengono quando l'angolo di registrazione rimane sotto i 60 gradi e la profondità di taglio non supera il 25% del diametro dell'inserto. Per profondità di taglio superiori, è più vantaggioso usare un inserto quadrato a 45 gradi.

Gli inserti rotondi hanno una maggiore capacità di generare trucioli di spessore massimo rispetto alle soluzioni con tagliente diritto, grazie alla forma più robusta dell'inserto e alla maggiore lunghezza di taglio.

Gli inserti rotondi si distinguono per il fatto che lo spessore del truciolo cambia in base alla profondità di taglio. Di conseguenza, a basse profondità di taglio è necessario aumentare l'avanzamento per ottenere trucioli del corretto spessore.

Calcolo dello spessore del truciolo nelle operazioni di fresatura periferica

Il valore h_ex varia in base al diametro della fresa e all'impegno di lavoro, la penetrazione radiale di una fresa, a_e/DC. Se questo parametro è inferiore al 50%, lo spessore massimo del truciolo sarà inferiore rispetto af_z.

L'avanzamento può essere aumentato del valore di modifica nella tabella che segue in base al rapporto a_e/DC.Esempio:

DC 20 mm – a_e = 2 mm, a_e/DC = 10%

h_ex = 0.1 mm, f_z = 0.17 mm/dente