FRESA

FRESA (dal fr. fraise; sp. fresa; ted. Fräser; ingl. milling-cutter)

Utensile da taglio multiplo impiegato nella lavorazione dei metalli, del legno, ecc., con asportazione di trucioli, costituito da un complesso di utensili elementari aventi gli spigoli di taglio distribuiti su una superficie di rivoluzione o su una superficie elicoidale.

L'utensile fresa nel suo impiego assume sempre il moto principale o di lavoro, il quale consiste in una rotazione intorno all'asse della superficie che contiene gli spigoli di taglio; il moto di alimentazione invece può essere assunto, a seconda dei casi, dal pezzo in lavorazione, dall'utensile o anche contemporaneamente dall'utensile e dal pezzo. Per effetto del moto relativo della fresa rispetto all'oggetto lavorato questo risulta limitato da una superficie che è l'inviluppo delle superficie generate nel moto stesso dai singoli spigoli di taglio. Le frese si costruiscono generalmente di acciaio al carbonio per utensili o di acciai rapidi e sono assoggettate al trattamento termico più appropriato per il materiale di cui sono costituite. Come per tutti gli utensili destinati alla lavorazione con produzione di trucioli, anche per gli utensili elementari della fresa si considerano gli angoli caratteristici di taglio. La fig. 2 mostra per una fresa cilindrica a denti diritti l'angolo α di spoglia, l'angolo β di taglio, l'angolo γ o del truciolo, l'angolo α + β di lavoro. I valori di α e β, tenuto contro della particolare forma della fresa e della sua affilatura, debbono essere scelti a seconda del materiale lavorato in modo da avvicinarsi alle migliori condizioni di lavoro compatibilmente con il consumo dell'utensile e con la resistenza del materiale con cui è costruito. Così, ad es., per la lavorazione di metalli duri si suole assumere α compreso tra 3° ÷ 12°, α + β uguale o leggermente inferiore a 90°; per metalli teneri (leghe leggere) α compreso tra 8° ÷ 20°, α + β tra 72° ÷ 75°.

La diffusione dell'uso delle frese nell'industria meccanica moderna ne rappresenta una delle caratteristiche; le frese montate sulle fresatrici (v.) e qualche volta anche su altre macchine come alesatrici (v.), trapani (v.), ecc., vengono impiegate per lavori di sgrossatura e di rifinitura, per l'esecuzione di superficie piane o sagomate, di scanalature cilindriche ed elicoidali di sezioni diverse, per filettare, per tagliare ingranaggi cilindrici a denti diritti o elicoidali, ruote per imboccamento a vite perpetua, ecc.

Le frese si distinguono: a) secondo il lavoro a cui sono destinate; b) secondo la forma della superficie che contiene gli spigoli di taglio, specialmente in rapporto alla posizione dell'asse di rotazione e cioè (fig. 1) in: laterali, cilindriche a denti diritti e a denti elicoidali, coniche di forma; frontali; miste laterali e frontali, a bottone; elicoidali o frese madri con gli spigoli di taglio disposti su una superficie elicoidale e impiegate nel taglio delle ruote dentate; c) secondo la forma del dente; questa classificazione è la più importante.

Le frese si distinguono per il modo come sono concepite, per il sistema di costruzione e di affilatura nonché per l'impiego, in frese a denti di sega (fig. 1, nn. 1, 3), e frese con denti a profilo costante (fig. 1, nn. 2, 4).

Le prime si costruiscono partendo dal solido di rivoluzione sulla cui superficie debbono trovarsi gli spigoli di taglio e tracciando a mezzo di frese biconiche il solco diritto o elicoidale tra un dente e l'altro. Dopo il trattamento termico tali frese vengono affilate sul dorso, generando alla mola la superficie di spoglia. Questo sistema di affilatura, che deve essere usato ogni qualvolta lo spigolo di taglio sia consumato asportando alla mola la parte del dente indicata con tratteggio nella fig. 3, presenta un vantaggio nel caso di frese cilindriche, perché gli spigoli di taglio risultano esattamente su una superficie cilindrica a sezione circolare e la fresa rimane centrata; risulta invece eccessivamente delicato quando si tratti di frese di forma, dovendosi in tal caso ricostituire ogni volta la forma esatta dello spigolo di taglio e ciò per tutti i denti e con l'avvertenza che detti spigoli debbono risultare sulla stessa superficie di rivoluzione. Queste frese con denti numerosi e piccoli, con cavità limitata tra un dente e l'altro, sono adatte, specie se a spigolo di taglio elicoidale, per la lavorazione e la rifinitura di superficie piane anche in relazione ai vantaggi che presenta in questo caso il sistema di affilatura.

Le frese con dente a profilo costante si costruiscono fresando prima l'incavo tra i varî denti; successivamente poi si ricava la superficie del dorso lavorando di norma con utensile di forma su speciali tornî detti spogliatori. Per il sistema di generazione di questa superficie tutte le sezioni del dente con piani radiali risultano perfettamente identiche. Ne consegue che, scegliendo la superficie frontale del dente piana e passante per l'asse di rotazione, per affilare la fresa basta asportare alla ruota la parte di materiale indicato con tratteggio in fig. 3 e la nuova linea di taglio risulterà esattamente identica all'iniziale. Se poi è stata scelta opportunamente la legge di avanzamento radiale dell'utensile durante il taglio del dorso dei denti al tornio spogliatore, gli angoli di taglio manterranno un valore conveniente (e in alcuni punti del profilo anche costante) per tutte le varie sezioni del dente. L'affilatura risulta notevolmente semplificata per frese di forma ed è possibile lavorare con uno stesso utensile numerosi pezzi. Per questa proprietà tali frese sono largamente impiegate nell'esecuzione delle ruote dentate e nelle lavorazioni di serie. Le frese a profilo costante hanno denti meno numerosi che quelle del tipo precedente e più robusti, con incavi largamente proporzionati: sono quindi adatte oltre che all'esecuzione di superfieie sagomate anche a lavori di sgrossatura. Anche le frese elicoidali o frese madri impiegate per il taglio delle ruote dentate (fig. 1, n. 6) sono con denti a profilo costante; gli spigoli di taglio giacciono però come s'è visto su una superficie elicoidale. Sono anche usate frese con denti a profilo costante a superficie di spoglia conoidale.

Perché la lavorazione possa avvenire correttamente con regolarità ed esattezza, senza pregiudizio della resistenza dell'utensile e della conservazione del macchinario, è necessario che il moto di lavoro e quello di alimentazione avvengano nel senso indicato dalla fig. 2. Il truciolo deve raccogliersi durante il taglio nello spazio tra un dente e l'altro, occorre quindi tener presente la sua ampiezza nello stabilire le condizioni di lavoro ricordando che il volume del materiale asportato da un utensile elementare è tanto maggiore quanto più grande la profondità della passata e la velocità di avanzamento e quanto minore il numero dei denti e la velocità periferica della fresa.

Caratteristica del funzionamento della fresa è la ripartizione del lavoro tra i varî utensili elementari che la costituiscono e la loro intermittenza di azione che facilitano la dispersione del calore e permettono quindi di impiegare velocità di taglio superiori a quelle da assumere su altre macchine per lavorazioni paragonabili dello stesso metallo con utensili di materiale identico. È opportuno in molti casi refrigerare la fresa durante il lavoro con un getto liquido per aumentare la produzione. Per lavori complessi si montano spesso sullo stesso asse più frese le quali compiono contemporaneamente il loro lavoro (fig. 4). Per ragioni di carattere economico e per evitare le difficoltà e gl'inconvenienti che presentano i trattamenti termici di pezzi relativamente grandi, le frese di dimensioni notevoli si costruiscono con denti di acciaio per utensili riportati e fissati su un corpo di materiale diverso (ghisa, acciaio forgiato, leghe leggiere, ecc.; fig. 1, nn. 8, 9). Si possono così usare denti di leghe speciali (Widea, ecc.), raggiungendo anche nella fresatura i vantaggi che l'uso di tali materiali può presentare.