Spianatura

Le operazioni di spianatura includono:

• Spianatura generale
• Fresatura ad avanzamenti elevati
• Spianatura pesante
• Finitura con inserti raschianti

Spianatura generale

Che cosa serve per il successo delle operazioni di spianatura?

La spianatura è la più comune operazione di fresatura e può essere eseguita utilizzando un'ampia gamma di utensili. Le frese con angolo di registrazione di 45º sono quelle utilizzate più diffusamente, ma anche le frese con inserti rotondi, le frese per spallamenti retti e le frese a disco vengono utilizzate in determinate condizioni. Scegliere la fresa giusta per l'operazione in oggetto per ottimizzare la produttività (v. informazioni seguenti sulla scelta degli utensili).

Scelta degli utensili

Panoramica sulle frese per spianatura

Il seguente diagramma illustra la principale area di applicazione per diversi tipi di fresa in termini di profondità di taglio (a_p) e avanzamento per dente (f_z).

Direzione delle forze di taglio generate da diversi angoli di registrazione.

Frese per spianatura e frese a tuffo a 10° - 65°

Quest'ampia gamma di frese viene utilizzata soprattutto per le operazioni di spianatura, ma anche le frese con angoli di registrazione molto ridotti adatte alla fresatura a tuffo appartengono a questo gruppo.

Frese a 45°

• Scelta prioritaria per operazioni generiche
• Riduzione delle vibrazioni con lunghe sporgenze e setup deboli
• L'effetto di assottigliamento dei trucioli migliora la produttività

Frese a 90°

• Componenti con pareti sottili
• Componenti con fissaggio instabile
• Dove è richiesta la forma a 90°

Frese con inserti rotondi e raggio grande

Le frese con inserti rotondi sono molto versatili e sono utilizzate sia per operazioni di spianatura difficili che per le operazioni di profilatura, prestandosi molto bene anche alle lavorazioni in rampa.

• Frese per uso generale
• Tagliente più robusto
• Più taglienti per inserto
• Particolarmente adatte alle leghe resistenti al calore e ai materiali ISO S
• Uniformità dell'azione di taglio

Scelta del metodo - Esempio

Spianatura

Consigli applicativi

Spianatura intermittente di superfici che presentano interruzioni

Evitare di fresare sulle interruzioni

• Se possibile, evitare di fresare sulle interruzioni (fori o cave). I tagli intermittenti sono impegnativi per i taglienti dell'utensile, poiché provocano entrate multiple e uscite sfavorevoli
• In alternativa, ridurre l'avanzamento consigliato del 50% sull'area del pezzo contenente le interruzioni per mantenere sottili i trucioli nel taglio di uscita

Spianatura di sezioni a pareti sottili e tendenti

• Prendere in considerazione la direzione delle forze di taglio principali rispetto alla stabilità del pezzo e del fissaggio
• Nella fresatura di componenti deboli a livello assiale, utilizzare una fresa per spallamenti a 90°, che direziona la maggior parte delle forze di taglio in senso assiale
• In alternativa, utilizzare una fresa per spianatura ad azione di taglio leggera
• Evitare profondità di taglio assiali inferiori a 0.5–2 mm per minimizzare le forze assiali
• Usare una fresa a passo largo per ottenere il numero minore possibile di denti nel taglio
• Usare taglienti affilati e positivi (-L) per ridurre al minimo le forze di taglio
• Utilizzare una fresa a passo differenziato come soluzione ottimale

Bordatura di sezioni sottili con frese per spianatura

• Nelle operazioni di spianatura sui bordi di sezioni sottili, la fresa deve trovarsi in posizione decentrata. Il taglio diventa più fluido e le forze di taglio vengono direzionate in maniera più uniforme lungo la parete, riducendo così il rischio di vibrazioni
• Scegliere un passo della fresa che faccia in modo che più di un inserto sia mantenuto in presa in ogni momento
• Usare la geometria d'inserto più leggera possibile (leggera invece di media e media invece di pesante)
• Selezionare un raggio di inserto più piccolo e un tratto piano parallelo più corto per ridurre il rischio di vibrazioni in componenti con pareti sottili
• Usare dati di taglio bassi, riducendo profondità di taglio (a_p) e avanzamento per dente (f_z)

Checklist e suggerimenti per l'applicazione

Interpolazione nel taglio

• Considerare la stabilità della macchina utensile, la misura e il tipo di mandrino (verticale o orizzontale) e la potenza disponibile
• Utilizzare un diametro della fresa superiore del 20-50% a quello del pezzo
• Quando si posiziona la fresa, considerare il massimo spessore dei trucioli per ottimizzare l'avanzamento
• Collocare la fresa in posizione decentrata per ottenere, all'uscita, il truciolo più sottile
• Applicare la fresatura concorde per una buona formazione dei trucioli, da quello spesso a quello sottile
• Programmare la fresa per interpolare nel taglio o ridurre l'avanzamento per ottenere un'entrata fluida

Mantenere la fresa costantemente impegnata.

• Applicare la fresatura concorde per una buona formazione dei trucioli, da quello spesso a quello sottile
• Utilizzare la programmazione del percorso utensile per evitare entrate e uscite
• Evitare il più possibile l'entrata e l'uscita frequenti dal pezzo. Possono creare sollecitazioni sfavorevoli sul tagliente o causare interruzioni e tendenza alle vibrazioni. Si consiglia di programmare un percorso utensile che mantenga la fresa in totale contatto, invece di eseguire diverse passate parallele. Quando si cambia direzione, includere un piccolo percorso utensile radiale per mantenere la fresa in movimento e costantemente impegnata

Fresatura ad avanzamenti elevati

Che cosa serve per il successo delle operazioni di fresatura ad avanzamenti elevati? Nella lavorazione dell'alluminio e talvolta della ghisa con inserti CBN o in ceramica è possibile utilizzare velocità di taglio superiori a 1000 m/min, ottenendo un avanzamento tavola (vf) molto elevato. Questo tipo di lavorazione è denominato lavorazione ad alta velocità (HSM).

Nella fresatura di materiali a truciolo corto, come la ghisa grigia, è possibile utilizzare una fresa per spianatura con passo stretto e ottenere così un elevato avanzamento tavola. Nelle superleghe HRSA dove la velocità di taglio è generalmente ridotta, un passo stretto aumenta l'avanzamento tavola.

È possibile eseguire la spianatura con avanzamento per dente molto elevato (fino a 4 mm/dente) quando si utilizzano frese con piccoli angoli di registrazione o frese con inserti rotondi, a causa dell'effetto di assottigliamento dei trucioli. Sebbene la profondità di taglio sia limitata a meno di 2.8 mm, l'avanzamento estremo lo rende un metodo di fresatura estremamente produttivo. Alcune soluzioni specifiche sono ottimizzate per garantire elevati avanzamenti a profondità di taglio assiali ridotte. Un piccolo angolo di registrazione rappresenta la condizione necessaria per applicare un avanzamento elevato, rapido e leggero.

Scelta degli utensili

Frese ad avanzamenti elevati

Frese con inserti rotondi

Valore di HF medio

Frese ad avanzamenti elevati:

• Frese per spianatura ad avanzamenti elevati molto produttive con angolo di registrazione di 10°, che consente un avanzamento per dente (f_z) molto elevato
• Avanzamenti elevati a basse profondità di taglio (a_p)
• Utensili ad alta precisione ottimizzati per la lavorazione ad alta velocità dell'acciaio temprato
• Dalla sgrossatura alla semifinitura di contorni e configurazioni asimmetriche ad avanzamenti molto elevati

Nota: per le frese con inserti rotondi e raggiati, il valore a_p dovrebbe essere mantenuto ben al di sotto del massimo raccomandato per consentire la fresatura ad alta velocità

Frese con inserti rotondi:

• Maggior effetto di assottigliamento dei trucioli con taglio assiale ridotto
• Uniformità dell'azione di taglio
• Frese per uso generale per condizioni pesanti o leggere

Consigli applicativi

Frese con piccolo angolo di registrazione

Le frese con angoli di registrazione molto ridotti consentono un notevole aumento dell'avanzamento (f_z) grazie all'effetto di assottigliamento dei trucioli quando il valore a_p è ridotto.

Con un piccolo angolo di registrazione, lo spessore massimo del truciolo viene notevolmente ridotto. Ciò consente di ottenere avanzamenti estremamente elevati senza sovraccaricare gli inserti.

Nota: evitare di lavorare a fondo contro uno spallamento a 90°, poiché l'effetto di un angolo di entrata ridotto sarà annullato e la profondità di taglio aumenterà sensibilmente.

Come sempre, l'avanzamento deve essere ridotto e adattato alle condizioni specifiche e al fine di evitare le vibrazioni, che possono danneggiare gli inserti.

Frese con inserti rotondi

Lo spessore del truciolo (hex) varia con gli inserti rotondi e dipende dalla profondità di taglio (a_p). Quando si utilizzano tecniche di fresatura ad avanzamenti elevati con una fresa a inserti rotondi, la profondità di taglio dovrebbe essere mantenuta bassa (max. 10% del diametro dell'inserto (iC), altrimenti l'effetto di assottigliamento dei trucioli sarà ridotto e si dovrà ridurre l'avanzamento, v. illustrazione).

Nota: quando si utilizzano frese con inserti rotondi, è importante ridurre l'avanzamento quando ci si avvicina a una parete/spallamento, poiché la profondità di taglio aumenta improvvisamente.

Inserti robusti per la sgrossatura generale

Con gli inserti rotondi, lo spessore del truciolo e l’angolo di registrazione variano con la profondità di taglio. Le prestazioni migliori si ottengono quando la profondità di taglio è inferiore al 25% del diametro dell'inserto (iC).

Spianatura pesante

Che cosa serve per il successo delle operazioni di spianatura pesante?

Le applicazioni di spianatura pesante includono la sgrossatura pesante di semilavorati forgiati o laminati a caldo, pezzi fusi e strutture saldate in grosse fresatrici a portale e macchine per fresatura o centri di lavorazione potenti. Devono essere rimosse grandi quantità di materiale, generando elevate temperature e forze di taglio, che pongono esigenze specifiche per gli inserti per fresatura:

• Carichi pesanti sul tagliente principale alla profondità di taglio completa
• Usura "angolare" dovuta alle scaglie abrasive quando la profondità di taglio si avvicina a zero

Un angolo di registrazione di 60º è ottimale per una fresa per lavorazioni pesanti. Questa soluzione fornisce:

• Buone capacità in termini di profondità di taglio, forze di taglio piuttosto costanti ed effetto di assottigliamento del truciolo che consente elevate velocità di avanzamento
• La tolleranza assiale del design consente all'inserto di avere un tratto piano parallelo molto ampio, che genera buone finiture superficiali

Scelta degli utensili

Frese per spianatura pesante

Frese per spianatura pesante a 60°

• Progettate per un'efficiente manipolazione dell'utensile, che garantisce brevi tempi passivi e una sostituzione del tagliente sicura e rapida nella macchina
• Capacità di profondità di taglio fino a 18 mm per una buona asportazione truciolo e la lavorazione di superfici irregolari e ondulate
• Elevata produttività – velocità di avanzamento di 0.4 – 0.7 mm per dente
• Tratto piano parallelo molto ampio per buoni risultati di semifinitura
• Angolo dell'inserto robusto in grado di resistere alle scaglie superficiali abrasive a basse profondità di taglio
• Robustezza della fresa per la massima sicurezza in tagli molto complessi

Frese per spianatura media a 45-90°

• Frese per spianatura per lavorazioni di media intensità che offrono capacità di taglio molto leggero
• In grado di sostenere profondità di taglio di 6–8 mm entro un intervallo di avanzamento di 0.2 – 0.6 mm
• Per condizioni difficili in grossi centri di lavorazione
• Utilizzabili con inserti raschianti per la fresatura di superfici con buone finiture
• Scelta prioritaria per lavorazioni medie di spianatura e fresatura di spallamenti

Frese con inserti rotondi grandi

• Frese per lavorazioni medie con taglienti robusti per condizioni difficili, ad esempio la fresatura attraverso croste e interruzioni. La geometria dell'inserto rotondo garantisce un'azione di taglio fluida
• In condizioni favorevoli, possono essere utilizzati otto taglienti
• La profondità di taglio massima è di 10 mm. Lo spessore massimo del truciolo consigliato varia sensibilmente, fino a 0.55 mm per dente, a seconda della geometria dell'inserto e della profondità di taglio

Consigli applicativi

Nelle applicazioni pesanti, si utilizzano frese con inserti grandi con ampi diametri. La velocità di taglio è normale, ma elevati valori di a_p, f_z e a_e rendono queste operazioni molto produttive.

Entrata nel taglio

Considerate le difficili condizioni spesso legate alla fresatura pesante, l'ingresso nel pezzo diventa importante.

• Se possibile, programmare il percorso utensile per interpolare nel taglio
• Diversamente, ridurre l'avanzamento finché la fresa non è completamente impegnata

Dimensione e posizione della fresa

Nella fresatura pesante, dove occorre eseguire numerose passate per fresare un'ampia superficie, è importante seguire le raccomandazioni relative a:

• Posizione e impegno della fresa
• Dimensione della fresa in relazione alla capacità della macchina utensile
• Percorso utensile, per evitare uscite sfavorevoli

Prestare attenzione alle alte temperature

La fresatura pesante e complessa genera elevate temperature. Quando si utilizzano tavole magnetiche per bloccare il componente, i grandi volumi di trucioli prodotti rimangono spesso intorno alla fresa. Ciò provoca un'evacuazione truciolo interrotta o parziale e la rimacinazione dei trucioli, pericolosi per la durata utensile. Per evitarlo, mantenere l'area di lavoro priva di trucioli. Prevenire lo sfregamento degli spigoli vulnerabili dell'inserto contro croste e scaglie abrasive aumentando la profondità di taglio per spostare il punto di contatto superficiale più vicino al tagliente principale e più robusto dell'inserto.

Nota: quando si montano gli inserti multitaglienti nella fresa, usare dei guanti per evitare lesioni dovute al calore.

Finitura con inserti raschianti

Come ottenere una buona finitura superficiale nelle operazioni di spianatura

Con gli inserti standard combinati a uno più inserti raschianti, è possibile ottenere un'eccellente finitura superficiale. Nelle frese di grande diametro con passo stretto e meccanismi di regolazione, gli inserti raschianti lavorano meglio ad alti avanzamenti per giro (f_n).

L'avanzamento per giro può essere aumentato di circa quattro volte, pur mantenendo una buona finitura superficiale. Gli inserti raschianti possono essere utilizzati nella spianatura della maggior parte dei materiali per ottenere buone strutture superficiali, anche in condizioni sfavorevoli.

Scelta degli utensili

Frese

Gli inserti con tagliente raschiante sono disponibili in diverse lunghezze (Bs) e spesso in versione destra e sinistra per ogni inserto. Le qualità sono disponibili per la maggior parte dei materiali. Le sedi regolabili sono diffuse in applicazioni specifiche, in cui la fresa viene sviluppata appositamente per le operazioni di finitura o si offrono soluzioni con cassette.

Consigli applicativi

Nelle operazioni di finitura con una grande fresa di spianatura, l'avanzamento (f_z) deve generalmente essere mantenuto ridotto. Tuttavia, utilizzando una fresa con inserti raschianti, è possibile aumentare l'avanzamento di 2-3 volte senza sacrificare la finitura superficiale.

Finitura a specchio ad elevati avanzamenti

A: solo inserti standard

B: con un inserto raschiante

C: f_n = avanzamento/giro

• Quando il valore f_n supera l'80% della lunghezza del tratto piano parallelo (Bs) con inserti standard, un tagliente raschiante migliora la finitura superficiale
• Quando si utilizzano frese con diametri più grandi e un elevato numero di inserti, l'esigenza di inserti raschianti per mantenere la finitura superficiale diventa essenziale all'aumento dell'avanzamento per giro (f_n)
• Il runout assiale della fresa, che dipende da inclinazione del mandrino, dimensione della fresa, montaggio e precisione della regolazione incide sull'ondulazione della superficie lavorata. Il tratto raschiante "coronato" compensa questo effetto e genera una superficie priva di gradini. Un avanzamento per giro limitato al 60% del tratto raschiante garantisce che questo avvenga
• Un tratto raschiante sporge al di sotto degli inserti di fresatura di circa 0.05 mm, quando è montato in frese con sedi inserto fisse. Per le frese con cassette, il tagliente raschiante può essere regolato in posizione con grande precisione. La protrusione sottopone gli inserti raschianti a carichi maggiori rispetto agli inserti convenzionali, il che può causare vibrazioni. Pertanto, i raschianti devono essere usati per la lavorazione leggera a profondità di taglio moderate e in numero limitato
• La profondità di taglio deve essere limitata per contenere le forze assiali e ridurre il rischio di vibrazioni. Nella finitura, la profondità di taglio assiale consigliata è di 0.5 – 1.0 mm
• Prestare particolare attenzione quando si monta un inserto raschiante e posizionare correttamente il tagliente lungo

Esempio:

• La larghezza del tratto piano parallelo (Bs) sull'inserto è di 1.5 mm
• Ci sono 10 inserti nella fresa e l'avanzamento per dente (f_z) è di 0.3 mm. L'avanzamento per giro (f_n) sarà dunque di 3 mm (due volte la lunghezza del tratto piano parallelo)
• Per garantire una buona finitura superficiale, l'avanzamento per giro dovrebbe essere pari a un massimo dell'80% di 1.5 mm = 1.2 mm
• Un inserto raschiante corrispondente avrà un tratto piano parallelo con una larghezza di circa 8 mm
• Risultato: l'avanzamento per giro può essere aumentato da 1.2 mm al 60% di 8 mm = 4.8 mm

Nota: è necessario prendere in considerazione altre limitazioni, come la potenza della macchina.

Checklist e suggerimenti per l'applicazione

Suggerimenti per ottenere una “finitura a specchio”:

• Utilizzare elevate velocità di taglio e/o inserti Cermet per ottenere una superficie lucida
• Utilizzare fluido da taglio oppure olio nebulizzato per i materiali con tendenza all'incollamento ISO M e S
• Gli inserti rivestiti in PVD con taglienti affilati e un valore a_p di 0.5 – 0.8 mm offrono la migliore finitura superficiale
• Cercare di usare la stessa qualità negli inserti raschianti utilizzati come inserti da lavoro