Come calcolare le velocità della fresatrice CNC?
Per calcolare le velocità della fresatrice CNC bisogna seguire un insieme di parametri, generalmente stabiliti dai costruttori della macchina utensile, tenendo conto della velocità di avanzamento, della velocità di taglio, del numero di giri al minuto, delle caratteristiche del pezzo da lavorare, eccetera.
Parametri di lavorazione delle macchine utensili
Prima di calcolare le velocità della fresatrice per la lavorazione di pezzi in metallo, legno e altri materiali, è importante conoscere i diversi parametri da considerare per poter eseguire correttamente i calcoli. La velocità adeguata della fresatrice dipende dai parametri descritti di seguito.
Velocità di avanzamento
La velocità di avanzamento (VF), è un termine usato per le macchine utensili che si riferisce alla velocità istantanea relativa con cui l'utensile da taglio (in questo caso la fresa) si avvicina alla superficie del materiale per asportarlo; si tratta della velocità del movimento di avanzamento (da non confondere con la velocità di taglio). Questo parametro si calcola a partire dalla traiettoria seguita dall'utensile da taglio nella direzione di avanzamento in un minuto.
La velocità di avanzamento si esprime in metri al minuto.
Velocità di taglio
La velocità di taglio (VC) è la velocità con cui il tagliente della fresa ruota sul pezzo da lavorare. Questo parametro, che si esprime in metri al secondo, determina il percorso della punta del dente dell'utensile da taglio. La velocità di taglio viene di solito fornita dal produttore dell'utensile; sarà lui a stabilire qual è la velocità consigliata e il limite della macchina da non superare.
Questa velocità varia in base al materiale del pezzo e alla lavorazione da eseguire. Per calcolare la velocità di taglio si tiene conto che maggiore è il diametro della fresa, maggiore sarà la velocità di taglio. Lo stesso vale per i giri al minuto: se aumentano, aumenta anche la velocità di taglio.
Giri al minuto
Valore che serve a esprimere la velocità del mandrino, cioè quanto velocemente ruota il mandrino e quanti giri completi compie in un minuto. La fresatrice CNC ha di solito tra 6.000 e 24.000 giri al minuto (RPM).
Carico truciolo
Chiamato anche avanzamento per dente, è lo spessore di materiale che ciascun dente dell'utensile da taglio asporta dalla superficie del pezzo in un giro completo. Il corretto carico truciolo permette di regolare la temperatura della fresa ed evita che si surriscaldi. L'avanzamento per dente dipende dalla velocità di rotazione e dalla velocità di avanzamento.
Profondità assiale
La profondità assiale o di passata influisce sulle velocità della fresatrice. Con una profondità minore la fresatura sarà più sicura, ma richiede più passate, aumentando il tempo di lavorazione. Quando si vuole aumentare la profondità, il che aumenta le dimensioni dei trucioli, bisogna ridurre la velocità di avanzamento della macchina.
Profondità radiale
La profondità radiale o larghezza di taglio varia in funzione della robustezza della macchina utensile CNC. Per una corretta fresatura laterale è importante ridurre la velocità di avanzamento fino al 25 %.
Importanza delle velocità della fresatrice
Le velocità della fresatrice sono indispensabili per ottenere buoni risultati di lavorazione. Se c'è uno squilibrio tra la velocità di avanzamento e i giri al minuto del mandrino, si ottengono finiture scadenti e, a volte, la macchina utensile può perdere stabilità e provocare la rottura della fresa. Per questo è importante che tutti i parametri di taglio descritti sopra siano regolati in base alla rigidità della fresatrice, ma anche in funzione della sua potenza e delle sue caratteristiche.
Bisogna inoltre tenere conto che le frese utilizzate sulle macchine a controllo numerico CNC possono essere realizzate in acciaio rapido HSS, carburo di tungsteno, diamante PCD, eccetera. Ciò implica che, a maggiore durezza dell'utensile da taglio, aumenti anche la velocità di taglio; di conseguenza, però, la velocità di avanzamento può ridursi.
Le velocità della fresatrice non dipenderanno solo dalla macchina e dai diversi parametri, ma influiscono anche la lavorazione eseguita sul materiale e le caratteristiche del pezzo (materiale, progetto, forma, eccetera). Così, le velocità della fresatrice variano se la lavorazione è fresatura, scanalatura, eccetera. Come influiscono le velocità della fresatrice sulle lavorazioni? Ad esempio, a maggiore velocità di avanzamento corrisponde un maggiore controllo della formazione del truciolo, un minore tempo di taglio e una minore usura dell'utensile. Tuttavia, aumenta anche il rischio che la fresa si rompa e la probabilità di rugosità sulla superficie. D'altra parte, se la velocità di avanzamento si riduce, i trucioli sono più lunghi e la qualità della lavorazione migliora; gli svantaggi sono una maggiore usura della fresa e tempi e costi di lavorazione più alti.