La fresatrice: come è fatta, come funziona e quali sono le tipologie

La fresatura, per definizione, è un’operazione ad asportazione di truciolo con cui è possibile lavorare superfici piane. Questa operazione viene eseguita da un utensile multi-tagliente rotante chiamato fresa su una macchina utensile chiamata fresatrice. Il pezzo possiede il moto di alimentazione (avanzamento) e di appostamento, mentre il moto di taglio è fornito dalla fresa in rotazione. La fresa, ruotando, asporta trucioli dal pezzo che avanza contro di essa. Il pezzo che viene fresato ha tipicamente forma di piastre o prismi o pezzi su cui bisogna ricavare superfici planari.

Fresa: differenti forme e tipologie

Le frese sono di diversa forma e tipologia a seconda della lavorazione da eseguire. Normalmente, comunque, si tratta di utensili cilindrici con i taglienti disposti sulla periferia esterna. Esistono le frese a candela per fresare tasche e scanalature, le frese a spianare per eseguire spianature di piastre, le frese a coda di rondine per eseguire le omonime lavorazioni e le frese a disco per eseguire scanalature laterali. Inoltre, tramite le apposite punte, si possono eseguire altre lavorazioni quali forature e alesature e maschiature. In aggiunta, con l’impiego del divisore, è anche possibile lavorare le ruote dentate. A seconda della tipologia di materiale e di lavorazione da eseguire, si selezionano la dimensione, il numero di taglienti, gli angoli di spoglia del tagliente e il materiale della fresa. Oggigiorno sono molto usati nell’industria gli utensili con inserti (le cosiddette placchette), in quanto hanno prestazioni di taglio nettamente superiori a quelle delle normali frese integrali in HSS.

Le fresatrici sono macchine utensili molto versatili. Vi sono diverse famiglie di fresatrici appositamente studiate per lavorazioni specifiche. Come possono essere classificate le fresatrici? Secondo le tipologie di lavoro e di disposizione dell’albero mandrino:

• Verticali;
• Orizzontali;
• Universali;
• CNC;

Fresatrice verticale

Le fresatrici verticali sono macchine utensili manuali in cui il mandrino è disposto verticalmente. Hanno solo tre assi: i due movimenti sul piano vengono garantiti dal moto della tavola portapezzo, mentre il movimento verticale può essere eseguito dalla testa, specialmente nel caso di fresatrici di grandi dimensioni, oppure dalla tavola portapezzo, per le fresatrici di dimensione standard.

Questa macchina utensile è costituita da un basamento inferiore su cui è connesso un montante verticale. All’estremità del montante è collegata la testa della macchina, inclinabile rispetto ad un asse orizzontale. Al di sotto della testa si trova la tavola portapezzo su cui si staffa il pezzo da lavorare, tipicamente serrato in una morsa. La tavola si muove nello spazio tramite delle guide a coda di rondine ed è connessa a una slitta. I tre assi sono movimentati da viti trapezoidali. Gli avanzamenti possono essere resi automatici con un riduttore meccanico che prende il moto direttamente dal motore del mandrino oppure da un motore dedicato.

Fresatrice orizzontale

La struttura delle fresatrici orizzontali è simile a quella delle fresatrici verticali, sempre con basamento e montante verticale, ma in questo caso l’asse del mandrino è orizzontale. Dal montante sporge il mandrino a cui viene collegato l’albero portafrese per mezzo di un accoppiamento conico. Dall’altro lato, invece, l’albero porta-frese viene sostenuto da uno slittone superiore che ne evita l’eccessiva flessione durante la fresatura. La tavola portapezzo si muove nello spazio nelle tre direzioni alimentando il processo di asportazione di truciolo.

Questa macchina manuale ha un campo di utilizzo abbastanza limitato e ristretto e viene usata principalmente per la spianatura di piastre e l’esecuzione di scanalature. Per tale ragione, al giorno d’oggi non è più molto diffusa ed è stata rimpiazzata dalle fresatrici universali e dalle fresatrici a controllo numerico.

Fresatrice universale

La fresatrice universale è la diretta evoluzione della fresatrice ad asse orizzontale. In questa macchina manuale, la tavola è inclinabile a piacere per mezzo di una piattaforma girevole. Spesso questa fresatrice fa uso di un divisore sincronizzato con gli avanzamenti della tavola, il che permette di fresare forme elicoidali (molto utile per esempio nella lavorazione di ruote dentate elicoidali). Grazie alla possibilità di inclinare la tavola e grazie ai vari accessori di cui dispone, questa macchina esegue fresature complesse. Sebbene la fresatrice universale abbia l’asse orizzontale, è possibile montare anche delle teste verticali che hanno la possibilità di essere orientate a proprio piacimento e inclinate nello spazio.

La struttura di questa macchina utensile è simile a quella della fresatrice orizzontale, con il basamento che sostiene il montante e, superiormente, lo slittone su cui si può montare l’albero portafrese oppure collegare la testa verticale. La tavola è collegata alla slitta a mensola, che viene guidata sul montante verticale e viene azionata da viti che ne permettono l’avanzamento automatico nello spazio.

Fresatrice CNC

Le fresatrici a controllo numerico sono la versione automatica delle fresatrici manuali precedentemente menzionate. Le fresatrici CNC sono, normalmente, ad asse verticale e sono azionate da un controllo numerico che ne aziona gli assi. I vari assi, infatti, sono movimentati da motori passo-passo o brushless che ne regolano con precisione la posizione nel volume di lavoro: si misura la posizione di questi tramite encoder direttamente sui motori, oppure, nel caso di fresatrici CNC più precise, anche con righe ottiche direttamente sull’asse.

Grazie alle istruzioni contenute nel part-program, è possibile eseguire la stessa lavorazione in modo ripetitivo su grandi lotti, senza introdurre variabilità nel processo a causa del fattore umano. L’intervento dell’operatore è necessario per il cambio pezzo e, nel caso di fresatrici senza magazzino utensile, anche per eseguire manualmente il cambio utensile. L’operatore staziona davanti al pannello di controllo, da cui controlla e programma la macchina. Attorno alla fresatrice sono presenti dei pannelli con appositi microinterruttori di sicurezza, che impediscono l’accensione della macchina se i pannelli sono aperti.