In fresatura uno dei processi fondamentali nella lavorazione dei metalli e di altri materiali è la velocità di avanzamento (o avanzamento), assieme alla velocità di taglio, è una delle principali variabili operative che influisce sulla qualità e sull’efficienza del processo.
Comprendere e ottimizzare la velocità di avanzamento è cruciale per ottenere lavorazioni precise e per ridurre i tempi e i costi di produzione.
In questo articolo, esploreremo in dettaglio cos’è la velocità di avanzamento, come calcolarla, e quali sono i fattori che la influenzano.
Cos’è la Velocità di Avanzamento?
La velocità di avanzamento, spesso indicata come “f” (feed rate in inglese), è la velocità alla quale l’utensile di fresatura si muove rispetto al pezzo da lavorare.
Questo parametro influisce direttamente sullo spessore del truciolo,, infatti se aumentiamo l’avanzamento, aumenterà in proporzione lo spessore del truciolo che verrà asportato del pezzo in lavorazione e viceversa.
È generalmente misurata in millimetri per minuto (mm/min) o in pollici per minuto (in/min), ed influisce direttamente sulla qualità della superficie lavorata, sulla durata dell’utensile e sulla produttività complessiva del processo di fresatura.
Formula della Velocità di Avanzamento
- Avanzamento per dente (fz): La quantità di materiale che ogni dente dell’utensile asporta per ogni rotazione. È misurata in millimetri per dente (mm/z).
- Numero di denti (z): Il numero totale di denti sull’utensile di fresatura.
- Velocità di rotazione (n): La velocità alla quale l’utensile ruota, misurata in giri al minuto (rpm).
La relazione tra questi componenti è data dalla formula:
f = fz x z x n
Dove:
– ( f ) è la velocità di avanzamento (mm/min o in/min)
– ( fz ) è l’avanzamento per dente (mm/z)
– ( z ) è il numero di denti sull’utensile
– ( n ) è la velocità di rotazione (rpm)
Esempio di calcolo della Velocità di Avanzamento
Per calcolarla è necessario conoscere i parametri specifici del processo di fresatura. Consideriamo un esempio pratico:
– Avanzamento per dente (fz): 0.1 mm/dente
– Numero di denti sull’utensile (z): 4
– Velocità di rotazione (n): 1000 rpm
Utilizzando la formula, la velocità di avanzamento sarà:
f= 0.1mm/dente × 4denti × 1000rpm= 400mm/min
Fattori che Influenzano la Velocità di Avanzamento
Numerosi sono i fattori che ne influenzano la scelta, tra cui:
1. Materiale del pezzo: Generalmente materiali più duri richiedono velocità di avanzamento più basse per evitare l’usura rapida dell’utensile e garantire una buona finitura superficiale
2. Materiale dell’utensile: Utensili realizzati con materiali più resistenti possono operare a velocità di avanzamento più elevate.
3. Tipo di lavorazione: La fresatura di finitura richiede velocità di avanzamento più basse rispetto alla fresatura di sgrossatura per ottenere una superficie più liscia.
4.Condizioni della macchina: La rigidità e la potenza della macchina utensile influenzano la massima velocità di avanzamento utilizzabile.
5. Profondità di taglio radiale: Una minor profondità di impegno radiale della fresa comporta una riduzione dello spessore del truciolo, che deve essere compensata aumentando la velocità di avanzamento.
6. Geometria dell’utensile: Più è piccolo l’angolo di registrazione del tagliente, più il truciolo sarà sottile, quindi per non perdere produttività e riportare lo spessore del truciolo ai valori ottimali sarà necessario aumentare l’avanzamento.
Effetti di una Velocità di Avanzamento troppo alta o troppo bassa
Velocità di Avanzamento Troppo Alta
Quando la velocità di avanzamento è eccessivamente alta, possono insorgere vari problemi che compromettono la qualità della lavorazione e la durata dell’utensile.
Ecco alcuni dei principali effetti negativi:
1. Forze di Taglio e Vibrazioni Aumentate:
Descrizione: Un avanzamento rapido comporta maggiori forze di taglio, che possono superare la capacità dell’utensile e della macchina utensile.
Conseguenze: Le vibrazioni eccessive possono causare una scarsa qualità della superficie, con segni di vibrazione visibili sul pezzo lavorato. Inoltre, le vibrazioni possono danneggiare la macchina utensile nel tempo.
2. Usura Accelerata dell’Utensile:
Descrizione: L’aumento delle forze di taglio e del calore generato accelera l’usura dell’utensile.
Conseguenze: La durata dell’utensile si riduce drasticamente, portando a frequenti sostituzioni e aumentando i costi operativi.
3. Rischio di Rottura dell’Utensile:
Descrizione: Le forze eccessive possono superare la resistenza dell’utensile.
Conseguenze: Questo può portare alla rottura improvvisa dell’utensile, causando interruzioni nel processo di lavorazione e possibili danni al pezzo lavorato e alla macchina utensile.
4. Qualità della Superficie Compromessa:
Descrizione: Un avanzamento troppo rapido può portare a una superficie lavorata di bassa qualità.
Conseguenze: Le superfici possono presentare segni di strappo o vibrazione, richiedendo ulteriori lavorazioni di finitura per raggiungere la qualità desiderata.
Velocità di Avanzamento Troppo Bassa
Anche una velocità di avanzamento troppo bassa può causare problemi significativi, influenzando negativamente l’efficienza e la qualità del processo di fresatura:
1. Efficienza di Rimozione del Materiale Ridotta:
Descrizione: Un avanzamento lento significa che meno materiale viene rimosso per unità di tempo.
Conseguenze: I tempi di lavorazione si allungano, riducendo l’efficienza produttiva e aumentando i costi di lavorazione.
1. Usura per Attrito:
Descrizione: Un avanzamento lento aumenta il tempo di contatto tra l’utensile e il pezzo lavorato, generando più attrito.
Conseguenze: L’usura per attrito accelera l’usura dell’utensile, soprattutto alle basse velocità di taglio, e può causare surriscaldamento dell’utensile e del pezzo lavorato.
2. Rischio di Bave:
Descrizione: A velocità di avanzamento molto basse, l’utensile potrebbe non tagliare il materiale in modo netto.
Conseguenze: Questo può portare alla formazione di bave, piccole protuberanze o strappi sul bordo del pezzo lavorato, che richiedono ulteriori operazioni di rifinitura.
3. Calore Concentrato:
Descrizione: Un avanzamento lento può causare una concentrazione di calore in una zona ristretta.
Conseguenze: Questo può portare a deformazioni termiche del pezzo lavorato e a un deterioramento delle proprietà meccaniche dell’utensile.
Ottimizzazione della Velocità di Avanzamento
Ottimizzare la velocità di avanzamento è essenziale per bilanciare qualità, durata dell’utensile e produttività. Ecco alcune linee guida:
1. Inizia con le raccomandazioni del produttore: I produttori di utensili performanti forniscono sempre delle tabelle di riferimento per lo spessore del truciolo consigliato in base al materiale del pezzo, alla geometria dell’utensile e al suo utilizzo, in modo da poter calcolare l’avanzamento corretto.
2. Tipo li lavorazione: E’ necessario sempre correggere l’avanzamente in funzione del tipo di lavorazione che stiamo eseguendo per mantenere lo spessore del truciolo ideale. Nel corso Fresatura Facile troverai i fogli di calcolo per trovare l’avanzamento corretto molto rapidamente.
3. Monitoraggio e analisi: Utilizza strumenti di monitoraggio per analizzare la durata dell’utensile e la qualità del pezzo finito, regolando la velocità di avanzamento di conseguenza.
4. Test sperimentali: Esegui test su pezzi di scarto con diverse velocità di avanzamento per trovare l’equilibrio ottimale per il tuo specifico processo di lavorazione.
Come impostare correttamente la velocità di avanzamento in Fusion CAD/CAM
Impostare correttamente questo parametro è fondamentale, in questo video ti mostro come programmarlo con Fusion CAM.
Conclusione
Comprendere e ottimizzare questo parametro è essenziale per migliorare la produttività e la qualità nelle operazioni di fresatura.
Conoscere i materiali, scegliere gli utensili giusti e gestire correttamente i parametri di fresatura ti permetterà di ottenere i migliori risultati possibili. Bilanciare tra durata dell’utensile e produttività è fondamentale per massimizzare l’efficienza operativa e ridurre i costi complessivi.
Scopri come rendere le tue lavorazioni più efficenti
Questo corso è dedicato ad ingegneri e artigiani che si approcciano alle lavorazioni meccaniche attraverso macchine CNC e che ambiscono a migliorare la propria maestria nella fresatura.
Sponsorizzato Autodesk
Immagini gentilmente concesse da Sandvik Coromant Italia
Le indicazioni per stabilire i parametri di taglio sono molto utili al fine di ottimizzare la durata utensile, la finitura superficiale del pezzo e i costi di lavorazione.