Spianatura in fresatura – La guida completa

La spianatura è una delle operazioni di fresatura più comuni nell’industria della lavorazione dei metalli.

L’obiettivo principale è ottenere superfici piane su un pezzo, spesso come preparazione per lavorazioni successive o per ottenere una finitura superficiale precisa.

Nonostante l’apparente semplicità dell’operazione, ottenere risultati ottimali richiede la selezione accurata di utensili, parametri di taglio e tecniche di fresatura adeguati.

In questa guida, esploreremo le diverse tecniche di spianatura, con particolare attenzione agli utensili da taglio e alle migliori pratiche per ottimizzare la produttività, ridurre le vibrazioni e ottenere una finitura superficiale di alta qualità.

Tipologie di operazioni di Spianatura

Esistono diverse varianti della spianatura, ognuna delle quali si adatta a specifiche applicazioni in base al materiale e alle condizioni della macchina utensile.

1. Spianatura Generale

La spianatura generale è la più diffusa e può essere eseguita con una vasta gamma di utensili.

Le frese più comuni sono quelle con angolo di registrazione a 45°, ma è possibile utilizzare angoli di registrazione che vanno dai 90° fino ai 10° o anche utensili rotondi, in relazione al tipo di macchina che abbiamo a disposizione.

• Scelta degli utensili: Le frese con angolo di 45° sono preferite per ridurre le vibrazioni in situazioni con lunghe sporgenze o setup instabili. Tuttavia, le frese a 90° vengono impiegate quando è richiesta una forma precisa a spallamento retto.

2. Spianatura Pesante

La spianatura pesante è utilizzata quando è necessario rimuovere grandi quantità di materiale, ad esempio su pezzi forgiati, laminati a caldo o fusi.

Questa operazione richiede utensili robusti e macchine potenti, poiché le forze di taglio e le temperature sono elevate.

• Angolo di registrazione ottimale: Un angolo di registrazione di 60° offre la migliore combinazione tra profondità di taglio e stabilità. Gli inserti devono essere resistenti per sopportare carichi pesanti e l’usura abrasiva.
• La macchina deve essere in grado di sopportare la potenza richiesta dalla lavorazione

3. Fresatura ad Avanzamenti Elevati

Questa tecnica, chiamata anche High Feed Milling, permette di ottenere produttività estremamente elevate riducendo la profondità di taglio e aumentando l’avanzamento per dente.

Utensili con piccoli angoli di registrazione (es. 10°) o inserti rotondi vengono utilizzati per consentire avanzamenti fino a 4 mm per dente, sebbene la profondità di taglio sia limitata a circa 2,8 mm.

• Utensili ideali: Frese con angoli di 10° o inserti rotondi. Questo riduce lo spessore del truciolo, consentendo velocità di avanzamento estreme senza compromettere la qualità.

4. Finitura con Inserti Raschianti

Quando si desidera ottenere una finitura superficiale di alta qualità, gli inserti raschianti sono la scelta migliore. Questi utensili, con geometrie specifiche, consentono di ottenere superfici lisce anche a velocità di avanzamento elevate, riducendo la rugosità superficiale.

• Consigli applicativi: Utilizza inserti raschianti combinati con inserti standard per massimizzare la resa della superficie. L’avanzamento per giro può essere aumentato fino a quattro volte rispetto agli inserti convenzionali.

Scelta dell’angolo di registrazione dell’utensile per la Spianatura

La scelta dell’angolo di registrazione degli utensili per la spianatura in fresatura dipende da diversi fattori: tipo di materiale, geometria del pezzo, setup della macchina, stabilità del fissaggio e requisiti di finitura superficiale.

Di seguito, un esempio concreto di come scegliere l’angolo di registrazione dell’utensile in base a queste variabili.

1. Angolo di Registrazione di 25-65°

Questo intervallo di angoli è ideale per applicazioni che richiedono alta produttività e lavorazioni continue.

L’angolo di registrazione ridotto consente un effetto di assottigliamento dei trucioli, che permette avanzamenti per dente più elevati rispetto alle frese tradizionali. Questa configurazione è adatta per:

• Materiali duri o leghe resistenti al calore (ISO S), dove l’obiettivo è ridurre lo spessore del truciolo senza sovraccaricare gli utensili. 

• Elevata stabilità della macchina, necessaria per sostenere avanzamenti estremi. 

• Fresatura concorde, il controllo dello spessore del truciolo è fondamentale per ottenere una finitura uniforme e ridurre le sollecitazioni sull’inserto.

Vantaggi:

• Migliore gestione delle forze di taglio, che vengono direzionate prevalentemente in senso assiale, favorendo una lavorazione più stabile. 

• Buona produttività grazie all’elevato avanzamento per dente e alla possibilità di mantenere alte velocità di taglio.

Svantaggi:

• Profondità di taglio ridotta, generalmente limitata a pochi millimetri, a causa dell’angolo di registrazione inferiore. Questo metodo è più indicato per lavorazioni dove è richiesta una lunga sporgenza della fresa.

2. Angolo di Registrazione di 90°

Un angolo di registrazione a 90° è indispensabile quando si lavorano componenti con pareti sottili o geometrie che richiedono precisione nei bordi e negli spallamenti.

Questo angolo dirige la maggior parte delle forze di taglio in direzione radiale, riducendo le vibrazioni e minimizzando il rischio di deformazioni del pezzo, specialmente in materiali sensibili o con fissaggi instabili. È la soluzione migliore per:

• Lavorazioni su bordi o spallamenti dove è necessaria una forma precisa e diritta. 

• Componenti con superfici delicate o instabili, dove è essenziale evitare forze assiali che potrebbero causare vibrazioni o scostamenti del pezzo in caso di lavorazione di componenti con spessori ridotti. 

Vantaggi:

• Maggiore versatilità rispetto agli utensili con angoli di registrazione minori, poiché l’utensile può essere utilizzato per altre operazioni di fresatura oltre alla spianatura. 

• La possibilità di effettuare tagli più profondi, fino a circa il 75% dell’altezza dell’inserto, garantendo una rimozione più consistente di materiale in una sola passata.

• Possibilità di utilizzo anche con macchine che non hanno un’elevata dinamica. 

Svantaggi:

• Minore produttività in termini di avanzamento per dente rispetto alle frese a basso angolo di registrazione, a causa dell’aumento dello spessore del truciolo e del carico sugli inserti.

3. Angolo di Registrazione di 10°

Un angolo di registrazione molto ridotto, come 10°, è ideale per operazioni di fresatura ad avanzamenti estremamente elevati.

Questo metodo sfrutta l’effetto di assottigliamento dei trucioli per consentire avanzamenti elevati (fino a 4 mm per dente), mantenendo le forze assiali basse e migliorando la stabilità della lavorazione.

Tuttavia, le profondità di taglio sono molto limitate, spesso inferiori a 2 mm, per sfruttare al meglio assottigliamento del truciolo.

• Questa soluzione è ideale per materiali come l’alluminio, dove la rapidità di avanzamento può compensare la limitata profondità di taglio. 

• In condizioni di elevata stabilità della macchina utensile, questa configurazione è particolarmente adatta per macchine CNC con velocità e precisione elevate. 

Vantaggi:

• Produttività alta grazie agli avanzamenti elevati per dente, che riducono notevolmente il tempo di lavorazione. 

• Forze radiali ridotte, che migliorano la stabilità complessiva della lavorazione e riducono l’usura dell’inserto. 

Svantaggi:

• Profondità di taglio molto ridotta, non adatta per la rimozione di grandi volumi di materiale, rendendola più indicata per la semifinitura o operazioni su componenti con pareti sottili o forme complesse. 

Strategie di spianatura

Un aspetto cruciale nella fresatura è la direzione delle forze di taglio, che può influire significativamente sulla stabilità del pezzo e sull’usura dell’utensile. Nell’immagine qui sotto viene mostrato un’operazione standard di Spianatura.

Applicare la Fresatura Concorde per una Buona Formazione dei Trucioli, da Quello Spesso a Quello Sottile

La fresatura concorde è essenziale per garantire una formazione dei trucioli efficace e controllata, particolarmente utile nelle operazioni di spianatura su superfici estese.

In questa configurazione, l’utensile penetra nel pezzo creando trucioli che si formano da uno spessore massimo iniziale, riducendosi progressivamente fino a uno spessore minimo in uscita.

Questo processo di taglio da spesso a sottile ha numerosi vantaggi: riduce le forze di taglio esercitate sull’utensile, migliora la qualità della finitura e minimizza le vibrazioni, mantenendo stabili i parametri di lavorazione. Inoltre, il truciolo più sottile in uscita si stacca più facilmente, prevenendo accumuli di materiale e calore sull’utensile e preservando la sua affilatura per tempi più lunghi.

Applicare la fresatura concorde, quindi, favorisce una maggiore stabilità dell’utensile e un’usura controllata, prolungando la vita utile degli inserti e migliorando l’efficienza complessiva del processo. 

Programmare la Fresa per Interpolare nel Taglio o Ridurre l’Avanzamento per Ottenere un’Entrata Fluida

Un aspetto cruciale per ottimizzare la lavorazione e ridurre i carichi improvvisi sull’utensile è ottenere un’entrata fluida nel pezzo.

La programmazione della fresa per interpolare progressivamente nel taglio, o ridurre temporaneamente l’avanzamento iniziale, può mitigare gli effetti negativi delle entrate dirette, che spesso causano impatti bruschi e sollecitazioni elevati sul tagliente.

L’interpolazione permette alla fresa di entrare nel materiale in modo graduale, adattando progressivamente il carico di taglio e migliorando la stabilità complessiva della lavorazione.

Questa tecnica è particolarmente vantaggiosa quando si lavora su materiali duri o su componenti delicati, poiché riduce le sollecitazioni dinamiche e diminuisce il rischio di vibrazioni.

Ridurre l’avanzamento iniziale, per poi aumentarlo progressivamente una volta che l’utensile è pienamente impegnato, è un altro modo per garantire un avvio senza scosse e migliorare la durata degli inserti.

Evitare Entrate e Uscite Frequenti dal Pezzo: Mantenere la Fresa in Contatto Continuo

Per ottenere una fresatura di qualità e ridurre le sollecitazioni meccaniche, è consigliabile limitare al massimo le entrate e le uscite frequenti dell’utensile dal pezzo.

Ogni entrata e uscita rappresenta un punto di transizione che può generare sollecitazioni sfavorevoli sul tagliente, oltre a favorire vibrazioni indesiderate e possibili interruzioni.

Le uscite frequenti causano anche un’interruzione del truciolo, riducendo la stabilità del taglio e compromettendo la finitura superficiale. Per evitare questi problemi, è preferibile programmare un percorso utensile continuo che mantenga la fresa costantemente impegnata nel pezzo.

Questo approccio permette di eseguire passate più fluide e omogenee, senza interruzioni. Quando è necessario cambiare direzione, è consigliato includere un percorso utensile radiale di collegamento, per mantenere la fresa in movimento e impegnata nel taglio, minimizzando così i rischi di sollecitazioni irregolari e prolungando la vita dell’utensile.

Strategie di spianatura ottimizzate in Fusion CAD/CAM

Nel video scoprirai come impostare al meglio la strategia di spianatura in Fusion 360 CAM.

Conclusione

La spianatura in fresatura è un processo essenziale per ottenere superfici di alta qualità e garantire la precisione delle lavorazioni successive.

Con la giusta combinazione di utensili, tecniche e parametri di taglio ottimizzati, è possibile migliorare notevolmente la produttività e la qualità delle superfici lavorate.

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Immagini gentilmente fornite da Sandvik Coromant Italia