Fresatura: guida alla scelta dei parametri di taglio
Come regola pratica, si devono compiere i seguenti passi.
1
!
Individuare il materiale da lavorare e le sue principali caratteristiche
(in particolare la durezza)
2
Definire il tipo di operazione da eseguire
3
Scegliere il procedimento di fresatura idoneo (frontale, periferico)
4
Scegliere la fresa in grado di realizzare la lavorazione e le sue dimensioni
5
Stabilire il montaggio della fresa
6
Individuare la geometria e la qualità dell’inserto
!
Spianatura
?
?
?
?
7
n
Vt
Scegliere l’avanzamento per dente compatibile con le scelte fatte
Scegliere la profondità di passata necessaria per la lavorazione
Scegliere la velocità di taglio più appropriata all’avanzamento prescelto
Va
8
?
Verificare che la macchina abbia potenza sufficiente
per compiere l’operazione
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1
Individuare il materiale da lavorare e le sue principali caratteristiche
Definire il materiale in lavorazione e il suo stato (tipo di lega, eventuale trattamento termico subito, stato di
fornitura ecc.). La caratteristica meccanica più importante è la durezza. Nelle tabelle riportate i valori di
velocità di taglio forniti per gli acciai sono riferiti a una durezza HB 180; per valori diversi attenersi ai
parametri correttivi riportati.
2
Definire il tipo di operazione da eseguire
Dall’analisi del disegno, individuare se tratta di spianatura, esecuzione di spallamento retto, contornatura,
esecuzione di cava ecc.
3
Scegliere il procedimento di fresatura idoneo (frontale, periferico)
Fresatura periferica
4
-Scelta dell’utensile e del procedimento di lavorazione
Scegliere il tipo di fresa in funzione del procedimento di fresatura adottato per realizzare la lavorazione.
I principali tipi di fresa e le dimensioni sono riportati nelle tabelle seguenti.
tabella 1-F
FRESE IN ACCIAIO HSS
FRESE CILINDRICHE (periferiche)
d1
[mm]
50
63
80
100
Z
esecuzione
b
[mm]
40-63-80
50-70
63-100
70
N
6
8
8
10
D
12
12
14
16
T
4
6
6
8
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FRESE A TRE TAGLI (frese a disco)
D
b
Tipo A
(dentatura alternata)
Tipo B
(dentatura dritta)
d1
[mm]
50
63
80
100
125
160
200
b
[mm]
4-5-6-8-10
4-5-6-8-10-12-14-16
4-5-6-8-10-12-14-16-18-20
6-8-10-12-14-16-18-20-22-25
8-10-12-14-16-18-20-22-25-28
10-12-14-16-18-20-22-25-28-32
12-14-16-18-20-22-25-28-32-36-40
Z
esecuzione
D
11
16
16
20
24
26
28
N
8
10
10
12
14
16
18
T
6
6
6
8
10
10
12
D
FRESE A DUE TAGLI (frontali)
D
b
40
50
63
80
100
125
160
32
36
40
45
50
56
63
N
8
10
12
16
16
18
Z
esecuzione
D
26
16
18
20
26
26
28
T
4
5
6
8
10
10
12
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FRESE PER CONTORNATURA CON INSERTO
D
a
Z
32
40
50
63
80
50
58
64
76
88
14
16
20
24
42
inserto
FRESE A TRE TAGLI CON INSERTO (frese a disco)
d
b
Z
80
100
125
10
12
12
20
12 – 16
18 – 20
22
24
24
6
8
10
8
12
10
12
16
16
160
200
250
315
Inserto
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5
Stabilire il montaggio della fresa
Preferire sempre, quando possibile, la fresatura concorde (vedi figura 1).
Se si utilizza una fresa con taglienti in carburi, scegliere l’inserto idoneo
per il materiale in lavorazione (tabella 2F).
figura 1
6
Individuare la geometria e la qualità dell’inserto
Se si utilizza una fresa con inserti, scegliere il tipo di inserto e la qualità, secondo le tabelle di utilizzo.
7
Parametri di taglio
I parametri di taglio possono essere scelti dalle tabelle seguenti o dai cataloghi delle ditte specializzate.
tabella 2F
FRESE CILINDRICHE E CILINDRO-FRONTALI
ACCIAIO
ACCIAIO SUPERRAPIDO
Rm
MATERIALE
Acciaio non legato (C<0,25%)
Acciaio non legato (C<0,8%)
Acciaio non legato (C<1,4%)
Acciaio debolmente legato ricotto
Acciaio debolmente legato bonificato
Acciaio fortemente legato ricotto
Acciaio fortemente legato bonificato
Acciaio per utensile fortemente. Legato
Acciaio inox martensitico e ferritico
Acciaio inox austenitico
300 ÷ 450
450 ÷ 600
> 600
440 ÷ 750
> 700
500 ÷ 840
> 800
HB<350
500 ÷ 850
500 ÷ 740
Vc [m/1’]
16 ÷ 32
18 ÷ 30
13 ÷ 20
14 ÷ 24
13 ÷ 20
13 ÷ 20
12 ÷ 15
13 ÷ 20
16 ÷ 25
14 ÷ 24
Vf [mm/1’]
70 ÷ 120
60 ÷ 130
38 ÷ 85
60 ÷ 130
35 ÷ 82
35 ÷ 80
19 ÷ 35
35 ÷ 80
60 ÷ 100
50 ÷ 90
GHISA
ACCIAIO SUPERRAPIDO
MATERIALE
Ghisa malleabile a truciolo corto
Ghisa malleabile a truciolo lungo
Ghisa grigia a bassa resistenza
Ghisa grigia ad alta resistenza
HB
< 145
< 230
< 200
< 330
Vc [m/1’]
Vf [mm/1’]
16 ÷ 25
20 ÷ 45
17 ÷ 26
8 ÷ 17
48 ÷ 60
50 ÷ 85
75 ÷ 160
38 ÷ 75
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ALTRE LEGHE
ACCIAIO SUPERRAPIDO
MATERIALE
HB
Alluminio
Leghe di Alluminio
Bronzo e ottone
Rame
< 100
Vc [m/1’]
Vf [mm/1’]
400
250
18
52
120 ÷ 380
120 ÷ 450
40 ÷ 240
120 ÷ 260
÷
÷
÷
÷
650
315
60
80
FRESE A TRE TAGLI (frese a disco)
ACCIAIO
insert
o
MATERIALE
az
Rm
(HB)
P 30
P 40
M 40
ACCIAIO
SUPERRAPID
O
0,1 0,3 0,6 0,1 0,3 0,6 0,1 0,3 0,6 0,1 0,3 0,6
Vc
Vf
Vc [m/1’]
[m/1’] [mm/1’
]
≤900
210
140
110
185
120
80
135
90
70
23 ÷ 32
30 ÷85
≤1300
150
100
70
135
80
55
80
65
45
16 ÷ 21
24 ÷ 54
≤1750
100
70
50
90
60
40
65
45
30
10 ÷ 16
14 ÷ 24
≤740
140
90
65
125
80
65
90
60
40
60
45
30
14 ÷ 20
18 ÷ 28
≤650
95
60
45
85
55
35
60
40
25
45
30
25
8 ÷ 14
12 ÷ 20
P 25
GHISA
inserto
Ghisa malleabile
Ghisa grigia
ACCIAIO
SUPERRAPID
O
0,1 0,3 0,6 0,1 0,3 0,6 0,1 0,3 0,6
az
Vc
Vf
HB(HRC)
Vc [m/1’]
[m/1’] [mm/1’
]
130
90
60 100
70
55
70
50
25 16 ÷ 24
24
÷
38
≤230
150 100
50 120
75
60
85
55
35 10 ÷ 28
19 ÷
≤260
Ghisa fusa in conchiglia
HRC≤60
MATERIALE
K 10
12
8
K 15
10
6
K 20
÷
100
÷
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ALTRE LEGHE
inserto
MATERIALE
Leghe di alluminio
Bronzi e ottoni
az
HB
≤100
≤150
K 10
0,1
0,3
K 15
0,6
0,1
0,3
K 20
0,6
ACCIAIO
SUPERRAPIDO
0,1
0,3
0,6
Vc
[m/1’]
Vf
[mm/1’
]
Vc [m/1’]
240
160
130
600
400
300
400
290
210
250÷650
100÷250
200
135
110
140
95
75
18 ÷ 65
48 ÷ 150
FRESE DI FORMA
ACCIAIO
MATERIALE
Acciaio non legato
Acciaio legato
Acciaio legato bonificato
Acciaio legato bonificato
Acciaio legato bonificato
Rm
ACCIAIO SUPERRAPIDO
Vc [m/1’]
Vf [mm/1’]
≤ 600
≤ 800
< 1000
< 1200
> 1200
15 ÷ 30
10 ÷ 17
10 ÷ 16
7 ÷ 14
6 ÷ 14
18
18
16
16
15
÷
÷
÷
÷
÷
45
30
25
22
20
GHISA
ACCIAIO SUPERRAPIDO
MATERIALE
HB
Vc [m/1’]
Ghisa grigia
Ghisa grigia
Ghisa grigia
Ghisa malleabile
Ghisa malleabile
<200
<300
>300
≤150
>150
14 ÷ 20
10 ÷ 15
6 ÷ 10
12 ÷ 20
8 ÷ 15
Vf [mm/1’]
25
20
15
20
15
÷
÷
÷
÷
÷
50
40
30
35
30
ALTRE LEGHE
ACCIAIO SUPERRAPIDO
MATERIALE
Alluminio
Leghe di Alluminio
Leghe di Al fort. Legate al Si
Bronzo fragile, ottone duro
Bronzo tenace, ottone tenero
Rame
HB
<100
<350
>100
<100
Vc [m/1’]
Vf [mm/1’]
150 ÷ 250
78 ÷ 195
50 ÷ 117
10 ÷ 30
30 ÷ 60
38 ÷ 60
50 ÷ 100
50 ÷ 100
38 ÷ 85
20 ÷ 50
40 ÷ 80
40 ÷ 80
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Determinazione della velocità effettiva di taglio
Scelta la velocità di taglio opportuna dalle tabelle, il numero di giri che realizza tale velocità è dato dalla
seguente relazione:
n=
1000 × Vc
π × Df
Vc = velocità di taglio [m/min]
Df = diametro della fresa [mm]
n = numero di giri [giri/min]
Se la macchina non dispone di un variatore continuo del numero di giri, sarà necessario adottare il numero
di giri più prossimo a quello calcolato (ne), quindi determinare la velocità di taglio che effettivamente
si realizza con la formula inversa. La velocità di taglio reale sarà:
Vce =
π × Df × ne
1000
Fresatura frontale
4.1 Scelta dell’utensile e del procedimento di lavorazione
l2
l1
d
Forma: Scegliere la fresa idonea per il tipo di lavorazione da eseguire.
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FRESE CILINDRICHE A DUE TAGLI (frese a candela)
d
2
2,5
3
3,5
4
5
6
7
8
9
10
11
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
Codolo a cono Morse e foro filettato
Codolo cilindrico liscio UNI 8244
Codolo filettato UNI 8246
Codolo cilindrico e piano di trascinamento UNI 8248
Formato del
codolo
l2
serie
norm. Lunga
7
10
8
12
8
12
10
15
11
19
13
24
13
24
16
30
19
38
19
38
22
45
22
45
26
53
26
53
32
63
32
63
38
75
38
75
45
90
45
90
53
106
53
106
63
125
63
125
75
150
75
150
90
180
Z
esecuzione
N
D
T
6
4
3
8
10
6
4
12
5
FRESE CON INSERTI IN CARBURI
FRESE FRONTALI PER SPIANARE
d
Z
80
100
125
160
200
250
315
400
500
5
6
8
10
12
16
20
26
34
Inserto
45°
75°
60°
_______________________________________________________________________________________
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FRESE FRONTALI PER SPALLAMENTI RETTI
d
d
Z
80
100
125
160
200
250
315
400
500
5
6
8
10
12
16
20
26
34
Inserto
FRESE CILINDRICHE CON CODOLO (frese a candela)
D
16
20
25
32
40
Z
1
2
2
2
3
inserto
_______________________________________________________________________________________
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FRESE CILINDRICHE CON CODOLO INTEGRALI IN METALLO DURO
D
a
10
12
16
20
25
22
26
32
38
40
32
Z
4
40
Dimensioni: le dimensioni da adottare per spianatura e per di spallamenti retti è riportata in figura.
5.1Stabilire il montaggio della fresa
Preferire, quando possibile, il montaggio in concordanza.
Per spianatura integrale
Per spallamento retto o spianatura non integrale
Df = 1,3÷1,5 b
D=1,3÷ 1,5 b
b
∼0,1 Df
b
6.1
Individuare la geometria e la qualità dell’inserto
7.1
Parametri di taglio
_______________________________________________________________________________________
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tabella 3-F
FRESE PER SPIANARE E PER SPALLAMENTI RETTI
ACCIAIO
insert
P 10
P 20
P 25
P 30
P 40
o
0,1 0,2 0,4 0,1 0,2 0,1 0,2 0,4 0,8 0,1 0,2 0,4 0,8 0,1 0,2 0,4 0,8
az
Rm
Vt [m/1’]
(HB)
MATERIALE
Acciai
C<0,25%
al
C<0,8
carbonio
C<1,4
Debolmente ricotto
legati
bonificato
fortemente ricotto
legati
bonificato
fortemente
per utensile
legato
ferr. e mart.
inox
Ricotti
austenitico
300-450
300
235
170
240
190
260
205
150
100
235
185
135
90
160
130
100
65
450-600
>600
440-750
>700
500-840
>800
HB<350
200
150
110
160
125
170
135
100
70
150
120
90
65
100
85
65
45
165
125
90
130
100
140
110
80
55
125
100
70
50
90
70
50
35
190
150
115
155
125
165
135
100
70
150
120
90
65
105
95
65
45
120
95
100
80
105
85
60
40
95
75
55
35
70
55
40
25
170
135
145
110
150
115
90
65
135
105
80
60
100
80
60
45
115
90
90
70
100
75
55
40
90
65
50
35
65
50
35
25
90
70
75
60
100
80
60
40
90
70
55
35
50
40
30
20
500-850
245
190
195
155
210
165
120
80
195
150
110
70
130
105
80
55
500-740
185
150
155
120
165
130
95
65
150
115
85
60
100
80
55
45
GHISA
MATERIALE
malleabile
grigia
insert
K 15
K 10
K 20
K 25
o
0,1 0,2 0,4 0,1 0,2 0,1 0,2 0,4 0,8 0,1 0,2 0,4 0,8
az
HB
Vt [m/1’]
truciolo corto
110-145
150
125
100
195
170
truciolo lungo
200-230
bassa resist.
alta resist.
95
80
65
50
135
111
90
175
140
80
150-200
155
120
85
230
175
120
65
50
30
95
70
50
80
60
200-330
115
90
70
170
130
90
70
50
30
60
35
ALTRE LEGHE
MATERIALE
alluminio
leghe di alluminio
insert
o
az
(HB)
K 15
0,1
0,2
K 10
0,4
0,1
0,2
K 20
0,1
0,2
0,4
0,8
Vt [m/1’]
1000
800
600
400
300
250
200
30-100
Bronzo e ottone
650
550
400
600
500
400
300
Rame
700
600
450
600
500
400
350
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A. Pandolfo, G. Degli Esposti
Tecnologie meccaniche di processo e di prodotto
© 2012 RCS RCS Libri S.p.A., Milano - Calderini
FRESE CILINDRICHE A DUE TAGLI CON CODOLO (frese a candela)
ACCIAIO
MATERIALE
Acciaio al Carbonio
Acciaio debolmente legato
Acciaio fortemente legato
Acciaio inossidabile
Acciaio in getti
insert
o
az
Rm
(HB)
≤900
≤1300
≤1750
≤740
≤650
INSERTO
P 30
P 40
P 25
0,15
0,3
0,15
0,3
0,15
0,3
P 40
ACCIAIO
integrale SUPERRAPIDO
0,15
0,3
Vt [m/1’]
VT
VA
[m/1’]
[m/1’]
160
110
140
100
120
80
95
69
23 ÷ 32
48 ÷ 120
140
65
125
60
105
45
85
45
16 ÷ 21
24 ÷ 54
130
60
120
55
100
40
80
32
12 ÷ 15
15 ÷ 24
120
75
110
65
90
55
70
45
11 ÷ 15
12 ÷ 22
110
65
100
40
80
35
65
28
10 ÷ 15
11 ÷ 20
GHISA
MATERIALE
insert
o
az
INSERTO
K 15
K 20
K 10
0,15
0,3
0,15
≤230
145
95
120
80
≤260
HRC≤60
140
40
60
12
115
35
60
10
HB(HRC)
Ghisa malleabile
Ghisa grigia
Ghisa fusa in conchiglia
0,3
0,15
ACCIAIO
SUPERRAPIDO
0,3
VT
[m/1’]
[m/1’]
90
60
19 ÷ 24
30 ÷ 72
85
25
40
8
10 ÷ 25
9 ÷ 24
Vt [m/1’]
VA
ALTRE LEGHE
MATERIALE
insert
o
az
INSERTO
K 15
K 20
K 10
0,15
0,3
0,15
HB
0,3
0,15
0,3
Vt [m/1’]
≤100
Leghe di alluminio
Bronzi e ottoni
≤150
190
120
160
100
120
80
ACCIAIO
SUPERRAPIDO
VT
VA
[m/1’]
[m/1’]
130÷350
100÷240
20 ÷ 73
30 ÷ 150
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Determinazione della velocità effettiva di taglio
Scelta la velocità di taglio opportuna dalle tabelle, il numero di giri che realizza tale velocità è dato
dalla seguente relazione:
1000 × Vt
n=
π × Df
Vt = velocità di taglio [m/min]
Df = diametro della fresa [mm]
n = numero di giri [giri/min]
Se la macchina non dispone di un variatore continuo del numero di giri, sarà necessario adottare il
numero di giri più prossimo a quello calcolato, quindi determinare la velocità di taglio che
effettivamente si realizza con la formula inversa. Indicando con ne tale numero di giri, la velocità di
taglio reale sarà:
Vfte =
π × D f × ne
1000
Sezione del truciolo
La sezione del truciolo è data da:
q = p × az
dove:
p = profondità di passata [mm]
az = avanzamento per dente [mm/dente]
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8.1
Verificare che la macchina abbia potenza sufficiente per compiere l’operazione
La verifica della potenza di taglio è necessaria nelle operazioni di sgrossatura, specie per
condizioni di lavoro gravose e per macchine di piccola potenza. Questa verifica può essere fatta
mediante la formula matematica:
Nt =
dove
Ft × Vte K × p × a z × Z i × Vte
=
60000
60000
Ks = sforzo specifico di taglio (rilevabile dalla tabella 4F)
q = sezione del truciolo (q = profondità di passata × avanzamento per dente)
Vte = velocità di taglio effettiva
Nt = potenza necessaria per il taglio
Zi = denti della fresa impegnati nell’asportazione di truciolo
Il numero di denti impegnati nell’asportazione di truciolo Zi è dato dal rapporto tra l’angolo di lavoro
γ e il passo della fresa ε (ε = 360/Zf con Zf numero di denti della fresa). Il calcolo esatto dell’angolo
γ è piuttosto complicato, per cui si consiglia una valutazione approssimata di Zi.
γ
ε
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Resistenza al taglio Ks
tabella 4-F
Materiale in
lavorazione
Rm
[N/mm2]
(Durezza)
520
Resistenza al taglio Ks (N/mm2)
0,1(mm/dente)
0,2(mm/dente)
0,3(mm/dente)
0,4(mm/dente)
0,5(mm/dente)
2200
1950
1820
1700
1580
620
1980
1800
1730
1600
1570
Acciaio bonificato
720
2520
2200
2040
1850
1740
Acciaio da
670
1980
1800
1730
1700
1600
770
2030
1800
1750
1700
1580
770
2300
2000
1880
1750
1660
630
2750
2300
2060
1800
1780
730
2540
2250
2140
2000
1800
600
2180
2000
1860
1800
1670
940
2000
1800
1680
1600
1500
520
2800
2500
2320
2200
2040
HRC 46
3000
2700
2500
2400
2200
Ghisa Meehanite
360
2180
2000
1750
1600
1470
Bronzo
500
1150
9500
800
700
630
Lega Al-Mg
160
580
480
400
350
320
700
600
490
450
390
Acciaio dolce
Acciaio al
carbonio
utensile
Acciaio da
utensile
Acciaio al cromo
e manganese
Acciaio al cromo
e manganese
Acciaio al cromo
e molibdeno
Acciaio al cromo
e molibdeno
Acciaio al nichel,
cromo e
molibdeno
Ghisa
Ghisa dura
Lega Al-Si
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Naturalmente la potenza di taglio Nt deve essere minore della potenza disponibile, deve essere
cioè:
Nt ≤ Nd = η Nm
dove:
Nd = potenza disponibile sul mandrino
Nm = potenza del motore
η
= rendimento dei cinematismi interposti tra motore e mandrino
condizioni
η = 0,85)
(macchina
in
buone
Se la potenza di taglio risulta superiore alla potenza disponibile, diminuire la velocità di taglio o la
profondità di passata.
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