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Università di Brescia – Dipartimento di Ingegneria MeccanicaTecnologie e Sistemi di Lavorazione
1Corso di Tecnologia Meccanica A
- 7b -
FRESATURA
Università di Brescia – Dipartimento di Ingegneria MeccanicaTecnologie e Sistemi di Lavorazione
2Corso di Tecnologia Meccanica A
FRESATURALa fresatura è una lavorazione per asportazione di materiale
che consente di ottenere una vasta gamma di superfici (piani, scanalature, spallamenti, ecc.) mediante l’azione di un utensile pluritagliente a geometria definita.
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3Corso di Tecnologia Meccanica A
Moti relativi
Taglio: moto rotatorio posseduto dall’utensile.Avanzamento: traiettoria relativa utensile pezzo.
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4Corso di Tecnologia Meccanica A
Moti relativi
FRESATURAFRONTALE
FRESATURAPERIFERICA
FRESATURAASSIALE
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5Corso di Tecnologia Meccanica A
FRESATURA PERIFERICA
I taglienti sono disposti lungo la periferia esterna del disco ocilindro.
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6Corso di Tecnologia Meccanica A
Modalità di avanzamento
IN OPPOSIZIONE IN CONCORDANZA
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7Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura discorde
Per fresatura discorde si intende la fresatura nella quale l’avanzamento risulta in opposizione:– il tagliente nella parte iniziale striscia sulla superficie;– vince la resistenza del materiale ed inizia a tagliare;– lo spessore del truciolo cresce gradatamente.
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8Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura discorde: forze
Possibile scomposizione della risultante R:
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9Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura discorde: pro e contro
Strisciamento iniziale:– usura del dente della
fresa– incrudimento del
materiale– eccessivo riscaldamento
del taglienteForza verticale verso l’alto:
– vibrazioni della macchina – distacco del pezzo
dall’attrezzatura
Forza orizzontale opposta all’avanzamento:– contatto continuo dei fianchi dei filetti della vite e della
madrevite
+
-
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10Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura concorde
Per fresatura concorde si intende la fresatura nella quale l’avanzamento risulta in concordanza:– il tagliente inizia a tagliare in modo netto dalla parte a
sezione maggiore (non vi è strisciamento, ma urto);– lo spessore di truciolo decresce.
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11Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura concorde: forze
Possibile scomposizione della risultante R:
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12Corso di Tecnologia Meccanica A
-
Fresatura concorde: pro e contro
Assenza strisciamento:– buona finitura superficiale – ridotto riscaldamento del
pezzo e del tagliente– potenza assorbita minore
Forza verticale verso il basso:– stabilità del bloccaggio
Forza orizzontale concorde:– distacco periodico dei fianchi dei filetti della madrevite da
quelli della viteUrto iniziale:
– rischi di rottura del dente
+
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13Corso di Tecnologia Meccanica A
FRESATURA FRONTALE
I taglienti sono disposti in modo tale che la loro parte attiva sia in corrispondenza della base del corpo cilindrico della fresa.
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14Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura frontale spianatura
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15Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura frontale spianatura
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16Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura frontale: forze
Possibile scomposizione della risultante R:
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17Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura frontale: forze
Forza parallela alla direzione di moto O: – nel tratto AB opposta alla direzione di avanzamento– nel tratto BC concorde alla direzione di avanzamento
Forza ortogonale alla direzione di moto V:– sposta lateralmente il pezzo
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18Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura frontale: forzePer la stabilità della lavorazione la risultante orizzontale deve
opporsi all’avanzamento:– tratto di ingresso AB > del tratto di uscita BC– disallineamento dell’asse della fresa
Se D > L (D > 1.3-1.7 L)sporgenza nel tratto in ingresso ≈ 0.1 Dsporgenza nel tratto in uscita ≈ 0.3 D
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19Corso di Tecnologia Meccanica A
W
D < LI < W/3
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20Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura: FRONTALE vs PERIFERICA
Nella fresatura frontale:– spessore del truciolo pressoché costante: assenza di vibrazioni– maggiore rigidità (asse della fresa corto)– solitamente maggior numero di denti in presa: lavorazione più
uniforme
dr
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21Corso di Tecnologia Meccanica A
Angoli caratteristici fresatura periferica
Le frese sono utensili pluritaglienti, contaglienti disposti su varie superfici:
– piane– di rivoluzione
• cilindriche• coniche• di forma
Ogni dente (con petto e fianco) èassimilabile ad un utensile monotagliente.Ciascun tagliente della fresa lavora ad intermittenza.
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22Corso di Tecnologia Meccanica A
Frese a denti drittiSi considera la sezione secondo un piano perpendicolare ai taglienti e all’asse della fresa.
In questo piano si hanno:• angolo di spoglia superiore γ• angolo di taglio β• angolo di spoglia inferiore α• angolo di scarico αs
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23Corso di Tecnologia Meccanica A
Tipologie di profili
PROFILO COSTANTE:• E’ necessario riaffilare la fresa
solo sul petto del tagliente.• L’angolo di spoglia effettivo non
cambia, neanche dopo più operazioni di riaffilatura.
PROFILO PER PIANI:• E’ possibile ottenere tolleranze
più strette sul diametro.• Meno rischio di vibrazioni durante
la lavorazione.
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24Corso di Tecnologia Meccanica A
Angoli caratteristici fresatura frontale
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25Corso di Tecnologia Meccanica A
Tipologie di frese
Frese cilindriche-periferiche– superfici piane
Frese cilindrico-frontali– frese a manicotto– frese a codolo– frese a codolo ad
estremità semiferica
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26Corso di Tecnologia Meccanica A
Tipologia di frese
Frese a manicotto– spianatura di superfici piane– lavorazione contemporanea di
due superfici ortogonali.
Frese a codolo – scanalature, anche curvilinee– contornature esterne ed interne– cave per linguette.
Frese a codolo semisferiche– superfici complesse
Sgrossatura Finitura
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27Corso di Tecnologia Meccanica A
Tipologia di frese
Frese a disco a tre tagli– scanalature rettilinee.
Frese per scanalature a T– l’esecuzione di una scanalatura
a T vuole la prescanalaturaa sezione rettangolare.
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28Corso di Tecnologia Meccanica A
Spianatura
È la lavorazionedi piani, con eventuali spallamenti laterali.
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29Corso di Tecnologia Meccanica A
Frese a codolo
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30Corso di Tecnologia Meccanica A
Frese a codolo: numero di taglienti
• Il numero di taglienti per la contornitura deve essere quanto più elevato possibile.
• Il numero di taglienti per l’esecuzione di cave deve essere in relazione alla profondità di taglio.
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31Corso di Tecnologia Meccanica A
Frese a codolo: sistema di bloccaggio
Mandrino portapinza con codolo liscio:
Codolo con piano di bloccaggio ISO/ANSI:
Codolo filettato BS122 Parte 4 adatto ai mandrini tipo Fastloc:
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32Corso di Tecnologia Meccanica A
Contornitura
È la lavorazionedi profili mediante frese “a candela”.
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33Corso di Tecnologia Meccanica A
Esecuzione di cave
È la lavorazione con cui si ottengono cave, scanalature o asole di diverse geometrie.
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34Corso di Tecnologia Meccanica A
Esecuzione di cave
È possibile ottenere scanalature a T o con geometrie complesse.
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35Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura a tuffo
Per questo tipo di operazione è necessario ridurre l’avanzamentocon un fattore pari al numero di taglienti.
• Ottima per realizzarefori fuori allineamento.
• Funziona come un alesatore.
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36Corso di Tecnologia Meccanica A
Frese con testa semisferica
Cave Finitura Sgrossatura
Si possono avere, modificando al momento della riaffilatura o su ordine speciale, profili raggiati, smussati, tondi ed arrotondati.
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37Corso di Tecnologia Meccanica A
Frese sagomate
Frese ad angolo Frese a ¼ di cerchio
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38Corso di Tecnologia Meccanica A
Superfici complesse
Si ha, ad esempio, con la lavorazione di superfici di stampi.
Percorso utensilecomplesso
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39Corso di Tecnologia Meccanica A
Applicazioni delle frese a codolo
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40Corso di Tecnologia Meccanica A
Tipi di frese
Esiste inoltre una grande varietà di tipi di frese per poter realizzare diverse geometrie
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41Corso di Tecnologia Meccanica A
Taglio di ingranaggi
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42Corso di Tecnologia Meccanica A
La fresatrice universale
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43Corso di Tecnologia Meccanica A
Elementi caratteristici
Mandrino ad asse orizzontale o verticale
Gruppo sostegno del pezzo– mensola – slitta trasversale– slitta longitudinale
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44Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatrice universalemandrino
albero portafresa
testa verticale
mandrinoporta frese
slitta trasversale
basamento
tavola
cambio velocitàmandrino ed avanzamenti
spostamentomanuale
longitudinale
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45Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatrice universale
Piattaforma girevole sullaslitta trasversale
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46Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatrice orizzontale
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47Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatrice verticale
Albero verticale o inclinabile
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48Corso di Tecnologia Meccanica A
Le fresatrici moderne
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49Corso di Tecnologia Meccanica A
Le fresatrici moderne
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50Corso di Tecnologia Meccanica A
Parametri di taglio
Velocità di rotazione del mandrino n [giri/min]Velocità di taglio vt [m/min]Avanzamento al dente az [mm/dente*giro]Avanzamento al giro a [mm/giro]Velocità di avanzamento Va [mm/min]
Va
az a
Vt
Va
Vt az a
tt
⋅⋅=minmmnaZV za
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51Corso di Tecnologia Meccanica A
Parametri di taglio
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52Corso di Tecnologia Meccanica A
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53Corso di Tecnologia Meccanica A
aaz a = 8 azZ = 8
L
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54Corso di Tecnologia Meccanica A
θθ sinas z ⋅=
Fresatura periferica - Forze e Potenze di taglio
x
θ
sθ
smax
az
p
ϕ
O
B
A
L
( )ϕϕ
θθϕ
θϕ
ϕϕ
θ cos111
00
−=== ∫∫ zzm
adsinadss
Dpas z
m ϕ2
=Dp21cos −=ϕ LsS mm ⋅=
msmm SkT =
Poiché la sezione del truciolo non è costante, risulta non costante anche il valore della pressione di taglio. Anche per questa ci si riferisce ad un valore medio ksm. Quindi:
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55Corso di Tecnologia Meccanica A
fresa della denti di numero :2
z
zzc ⋅=πϕ
[kW] 1100060 η
⋅⋅
⋅⋅=⋅= ctm
cmtotzvFzPP
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56Corso di Tecnologia Meccanica A
Fresatura frontale – Forze e Potenze di taglio
s
θ
∫∫ −=
−=
2
112
2
112
sin11 ϕ
ϕ
ϕ
ϕθ θθ
ϕϕθ
ϕϕdadss zm
θθ sinzas =
( )2112
coscos ϕϕϕϕ
−−
= zm
as
DBD
B
22
11
2cos
2cos
⋅−=
⋅=
ϕ
ϕ
( )12
2ϕϕ −⋅
⋅⋅=D
Bas zm
psS mm ⋅=
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57Corso di Tecnologia Meccanica A
Anche in questo caso vale il discorso che poiché la sezione del truciolo non è costante, risulta non costante anche il valore della pressione di taglio. Anche per questa ci si riferisce ad un valore medio ksm. Quindi vale:
Il valore di ksm però questa volta non è funzione dello spessore medio del truciolo, bensì dellospessore medio effettivo som.
Questo vale:
msmm SkT =
χsin⋅= mom ss
sm
som
[kW] 1100060 η
⋅⋅
⋅⋅=⋅= ctm
cmtotzvFzPP
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58Corso di Tecnologia Meccanica A
Rugosità in fresatura frontale
Sperimentalmente si verifica che il valore della
rugosità reale è superiore:
RaR z
8
2
max ≅
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
a
Rm
ax
Rugosità reale
D=25 mmD=50 mm
D=100 mm
D=200 mm
maxa RR41
≅Analogamente alla tornitura vale:
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59Corso di Tecnologia Meccanica A
Rugosità teorica in fresatura periferica
A B
C
P P’
dr
az
xc
ycPer ragioni di simmetria:
2z
cax =
RaR z
8
2
max ≅ maxa RR41
≅Con R si intende il raggio della fresa.