Con la crescente popolarità delle macchine utensili a controllo numerico (CNC), la tecnologia di fresatura di filettature è sempre più utilizzata nell'industria meccanica. La fresatura di filettature è un processo a tre assi che impiega una fresa a controllo numerico per eseguire una fresatura a spirale e interpolare la filettatura. La fresa compie un movimento circolare sul piano orizzontale e sposta linearmente il passo della filettatura sul piano verticale. La fresatura di filettature offre numerosi vantaggi, tra cui elevata efficienza di lavorazione, alta qualità della filettatura, versatilità degli utensili e sicurezza operativa. Attualmente sono in uso diverse tipologie di frese per filettature. Questo articolo si propone di analizzare e presentare alcune delle frese per filettature più comuni, dal punto di vista delle caratteristiche applicative, della struttura dell'utensile e della tecnologia di lavorazione.
1 Fresa per filettatura a morsetto standard
La fresa per filettature a morsetto è l'utensile più comune ed economico per la fresatura di filettature. La sua struttura è simile a quella di una normale fresa a morsetto. È composta da un portautensili riutilizzabile e da una lama facilmente sostituibile. Se è necessario lavorare filettature coniche, è possibile utilizzare portautensili e lame specifici per filettature coniche. Questa lama ha più denti di taglio. L'utensile può lavorare più filettature contemporaneamente lungo la linea elicoidale. Ad esempio, una fresa con 5 denti di taglio da 2 mm può lavorare 5 filettature con una profondità di 10 mm lungo la linea elicoidale. Per migliorare ulteriormente l'efficienza di lavorazione, è possibile utilizzare una fresa per filettature a morsetto multilama. Aumentando il numero di taglienti, la velocità di avanzamento può essere notevolmente incrementata, ma gli errori di posizionamento radiali e assiali tra ciascuna lama, distribuiti sulla circonferenza, influiranno sulla precisione di lavorazione della filettatura. Se non si è soddisfatti della precisione di filettatura della fresa a morsetto multilama, è possibile provare a installare una sola lama per la lavorazione. Nella scelta di una fresa per filettature a morsetto, in base a fattori quali il diametro e la profondità della filettatura da lavorare e il materiale del pezzo, è consigliabile optare per un gambo di diametro maggiore (per migliorare la rigidità dell'utensile) e un materiale della lama adeguato. La profondità di lavorazione della filettatura con una fresa a morsetto è determinata dalla profondità di taglio effettiva del portautensili. Poiché la lunghezza della lama è inferiore alla profondità di taglio effettiva della barra portautensili, quando la profondità della filettatura da lavorare è maggiore della lunghezza della lama, è necessario eseguire la lavorazione a strati.
2 Fresa integrale per filettatura ordinaria
Le frese per filettatura integrale sono per lo più realizzate in carburo di tungsteno, e alcune sono anche rivestite. La fresa per filettatura integrale ha una struttura compatta ed è più adatta alla lavorazione di filettature di diametro medio e piccolo; esistono anche frese per filettatura integrale per la lavorazione di filettature coniche. Questo tipo di utensile ha una buona rigidità, soprattutto la fresa per filettatura integrale con scanalatura elicoidale, che può ridurre efficacemente il carico di taglio e migliorare l'efficienza di lavorazione quando si lavora materiali ad alta durezza. Il tagliente della fresa per filettatura integrale è ricoperto da denti per la lavorazione della filettatura e l'intera lavorazione della filettatura può essere completata lungo la linea elicoidale in una settimana. Non è necessaria la lavorazione a strati come con un utensile a morsetto, quindi l'efficienza di lavorazione è maggiore, ma il prezzo è relativamente elevato.
3 Fresa integrale per filettatura con funzione di smussatura
La struttura della fresa integrale per filettatura con funzione di smussatura è simile a quella di una normale fresa integrale per filettatura, ma presenta uno speciale tagliente di smussatura alla base (o all'estremità) del tagliente stesso, che consente di realizzare la smussatura dell'estremità della filettatura durante la lavorazione. Esistono tre metodi per la smussatura. Quando il diametro dell'utensile è sufficientemente grande, il tagliente di smussatura può essere utilizzato direttamente per realizzare la smussatura. Questo metodo è limitato alla smussatura del foro filettato interno. Quando il diametro dell'utensile è piccolo, il tagliente di smussatura può essere utilizzato per realizzare la smussatura mediante un movimento circolare. Tuttavia, quando si utilizza la smussatura alla base del tagliente, è necessario prestare attenzione al gioco tra la parte tagliente dell'utensile e la filettatura per evitare interferenze. Se la profondità della filettatura lavorata è inferiore alla lunghezza di taglio effettiva dell'utensile, quest'ultimo non sarà in grado di realizzare la funzione di smussatura. Pertanto, nella scelta dell'utensile, è fondamentale assicurarsi che la lunghezza di taglio effettiva e la profondità della filettatura siano compatibili.
4 Fresa per foratura e fresatura di filettature
La fresa per filettatura è realizzata in metallo duro integrale ed è un utensile ad alta efficienza per la lavorazione di filettature interne di piccolo e medio diametro. Questa fresa permette di eseguire in un'unica operazione la foratura del fondo filettato, la smussatura e la lavorazione della filettatura interna, riducendo il numero di utensili necessari. Tuttavia, lo svantaggio di questo utensile risiede nella sua scarsa versatilità e nel prezzo relativamente elevato. L'utensile è composto da tre parti: la testa di foratura, la fresa per filettatura nella parte centrale e il tagliente per la smussatura alla base. Il diametro della parte forata corrisponde al diametro di base della filettatura che l'utensile può lavorare. Limitata dal diametro della parte forata, una fresa per filettatura può lavorare solo filettature interne di una specifica. Nella scelta di una fresa per filettatura, non solo è necessario considerare le specifiche del foro filettato da lavorare, ma anche la compatibilità tra la lunghezza di lavorazione effettiva dell'utensile e la profondità del foro, altrimenti la smussatura non potrà essere eseguita correttamente.
Fresa a coclea a 5 filettature
La fresa a spirale per filettature è un utensile in metallo duro integrale, ideale per la lavorazione efficiente di filettature interne, e permette di lavorare contemporaneamente fori di fondo e filettature. L'estremità dell'utensile presenta un tagliente simile a quello di una fresa a candela. Poiché l'angolo di elica della filettatura non è elevato, durante il movimento a spirale, il tagliente terminale taglia prima il materiale del pezzo per formare il foro di fondo, e successivamente la filettatura viene lavorata dalla parte posteriore dell'utensile. Alcune frese a spirale per filettature sono dotate anche di un tagliente per smussatura, che consente di realizzare simultaneamente la smussatura del foro. Questo tipo di utensile offre un'elevata efficienza di lavorazione e una maggiore versatilità rispetto alle frese per filettature. Il diametro delle filettature interne lavorabili è compreso tra D e 2D (dove D è il diametro del corpo della fresa).
6 Fresa per filettatura profonda
La fresa per filettature profonde è una fresa a dente singolo. Una fresa per filettature tradizionale ha più denti di lavorazione sul tagliente. L'area di contatto tra l'utensile e il pezzo è ampia, la forza di taglio è elevata e, durante la lavorazione di filettature interne, il diametro dell'utensile deve essere inferiore all'apertura della filettatura. Poiché il diametro del corpo della fresa è limitato, ciò influisce sulla rigidità dell'utensile e, durante la fresatura, la fresa è spinta da un lato, con il rischio di sganciamento durante la fresatura di filettature profonde, compromettendo la precisione della lavorazione. Pertanto, la profondità di taglio effettiva delle frese per filettature tradizionali è circa il doppio del diametro del corpo della fresa. L'utilizzo di frese per filettature profonde a dente singolo consente di superare efficacemente questi inconvenienti. Riducendo la forza di taglio, la profondità di lavorazione della filettatura può essere notevolmente aumentata, raggiungendo una profondità di taglio effettiva pari a 3-4 volte il diametro del corpo dell'utensile.
7 Sistema di utensili per fresatura filettature
Versatilità ed efficienza rappresentano un problema ricorrente per le frese per filettatura. Alcuni utensili con funzioni combinate (come le frese per foratura e fresatura di filetti) offrono un'elevata efficienza di lavorazione ma una scarsa versatilità, mentre utensili con un'elevata versatilità spesso non sono efficienti. Per risolvere questo problema, molti produttori di utensili hanno sviluppato sistemi modulari per la fresatura di filetti. Il sistema è generalmente composto da un portautensili, un tagliente per smussatura e una fresa per filettatura. È possibile selezionare diversi tipi di taglienti per smussatura e frese per filettatura in base alle esigenze di lavorazione. Questo sistema offre una buona versatilità e un'elevata efficienza di lavorazione, ma il costo dell'utensile è relativamente elevato.
Sopra sono state brevemente illustrate le funzioni e le caratteristiche di alcuni utensili per la fresatura di filettature comunemente utilizzati. Il raffreddamento è fondamentale durante la fresatura delle filettature. Si raccomanda l'utilizzo di macchine utensili e utensili con raffreddamento interno. Infatti, quando l'utensile ruota ad alta velocità, il refrigerante esterno non riesce a penetrare facilmente a causa della forza centrifuga. Oltre al raffreddamento interno, che garantisce un raffreddamento efficace dell'utensile, è ancora più importante che il refrigerante ad alta pressione favorisca l'evacuazione dei trucioli durante la lavorazione di filettature in fori ciechi. In particolare, è necessaria una pressione di raffreddamento interno più elevata per la lavorazione di fori filettati interni di piccolo diametro, al fine di garantire un'evacuazione uniforme dei trucioli. Inoltre, nella scelta di un utensile per la fresatura di filettature, è necessario considerare attentamente i requisiti specifici di lavorazione, come il lotto di produzione, il numero di fori filettati, il materiale del pezzo, la precisione della filettatura, le specifiche dimensionali e molti altri fattori, in modo da poter selezionare l'utensile più adatto.
Data di pubblicazione: 30 novembre 2021
