Cos'è la fresatura angolare? Guida completa alla lavorazione CNC

Nella progettazione meccanica, pochissimi componenti sono perfettamente squadrati. Gli ingegneri spesso tracciano linee che non formano angoli di 90 gradi sui loro progetti. Queste linee sono utili in operazioni come la saldatura, l'assemblaggio e la creazione di scanalature speciali. La fresatura angolare CNC è un processo chiave che traccia queste linee angolate sui componenti metallici.

Questo processo è fondamentale per molti settori, tra cui quello aerospaziale, automobilistico, della produzione di stampi e dei dispositivi medici. La fresatura angolare influisce sull'aspetto e sulle prestazioni di un componente. Può influire sulla qualità della saldatura, sull'assemblaggio dei componenti e sulla loro durata. In Yonglihao Machinery, la fresatura angolare è una parte fondamentale del nostro processo produttivo. Servizio di lavorazione CNC. Lo combiniamo con altri processi come la tornitura CNC e il taglio laser. Questo ci permette di offrire ai nostri clienti soluzioni di lavorazione complete e precise.

Che cosa è la fresatura angolare?

La fresatura angolare è un processo che rimuove il materiale ad angoli diversi da 90 gradi. È diverso dalla fresatura tradizionale fresatura frontale, che funziona su superfici piane. La fresatura angolare crea aree inclinate o angoli specifici. Esempi comuni sono smussi a 45°, scanalature a coda di rondine a 60° e scanalature a V.

Quando si realizzano queste caratteristiche, l'utensile non si muove solo verso l'alto, verso il basso o orizzontalmente. Piuttosto, penetra nel materiale con una certa angolazione. Questo può essere fatto in diversi modi. È possibile regolare il pezzo in lavorazione, inclinare il mandrino della macchina o utilizzare frese speciali. La chiave è creare un'angolazione stabile e controllabile. Deve anche essere facile da controllare e ripetere per molti pezzi.

Nel settore, "fresatura angolare" e "fresatura angolare" sono spesso usati per indicare la stessa cosa. Alcuni sostengono che la fresatura angolare riguardi un singolo angolo fisso. Altri sostengono che la fresatura angolare implichi angoli multipli. Nelle officine, tuttavia, entrambi i termini di solito indicano la fresatura di elementi angolati.

Differenze rispetto alla fresatura convenzionale

Nella fresatura frontale tradizionale, il mandrino della macchina è parallelo o perpendicolare al pezzo. I percorsi utensile sono per lo più linee rette e piani. L'attenzione principale è rivolta al controllo delle dimensioni, della planarità e della finitura superficiale.

La fresatura angolare modifica questa semplice relazione. Esiste un angolo fisso tra la direzione di taglio e il pezzo in lavorazione. Questo modifica la direzione delle forze di taglio. Il carico sull'utensile diventa più complesso. Per pendenze lunghe e angoli ampi, la macchina deve essere molto rigida. Anche i morsetti, gli utensili e i sistemi di raffreddamento devono soddisfare requisiti più elevati. Gli ingegneri devono pensare oltre le dimensioni corrette. Devono anche chiedersi se l'angolo è preciso, l'inclinazione è uniforme e se può essere ripetuto per molti pezzi.

Un errore comune è pensare che la rettifica manuale possa sostituire la fresatura angolare. Una smerigliatrice angolare può funzionare per smussi semplici con tolleranze approssimative. Ma non è sufficiente per componenti funzionali come smussi di saldatura o conicità di tenuta. La lavorazione manuale non può garantire la coerenza. La fresatura angolare CNC integra angolo, larghezza e posizione in un programma. Questo li trasforma in una parte controllabile del processo di qualità.

Come viene effettivamente eseguita la fresatura angolare?

Esistono diversi modi per creare una pendenza o una scanalatura angolata. In produzione, i metodi principali sono tre. Possono essere utilizzati singolarmente o insieme.

1. Inclinazione del pezzo in lavorazione: È possibile utilizzare utensili come morse angolari o tavole rotanti. Questi mantengono il pezzo in lavorazione all'angolazione desiderata. Una fresa standard segue quindi un percorso rettilineo. Questo metodo è flessibile. Funziona bene per pezzi singoli o per cicli di prova. La sfida è che il serraggio richiede più passaggi. L'impostazione può essere meno rigida e il posizionamento può essere difficile da ripetere. I pezzi sottili o lunghi potrebbero richiedere un supporto aggiuntivo.
2. Regolazione della testa di fresatura della macchina o utilizzo di una testa angolare: Alcuni centri di lavoro sono dotati di teste di fresatura orientabili. È anche possibile montare una testa angolare esterna. Questa consente al mandrino di ruotare a un angolo specifico. Il pezzo rimane piatto sul tavolo. Questo semplifica il serraggio e migliora la rigidità. È ideale per realizzare più pezzi con la stessa angolazione. Lo svantaggio è che richiede macchine specifiche. La regolazione dell'angolazione può richiedere tempo. Anche una buona calibrazione e un buon bloccaggio sono molto importanti.
3. Utilizzo di frese speciali con taglienti angolati: Tra gli esempi figurano frese ad angolo singolo, frese ad angolo doppio e frese a coda di rondine. Con queste, non è necessario inclinare il pezzo o il mandrino. La forma dei denti della fresa crea l'angolo. Questo metodo è molto efficiente per grandi lotti di pezzi con lo stesso smusso o scanalatura a V. Semplifica anche il mantenimento della coerenza dei pezzi. Il compromesso è il costo dell'utensile. Una fresa con un angolo fisso non è utile per tutti i progetti.

In Yonglihao, esaminiamo prima il disegno, le dimensioni del lotto e il materiale. Poi decidiamo quale metodo utilizzare. Per alcuni pezzi, potremmo utilizzare un mix di metodi. Ad esempio, una macchina a 3 assi con un dispositivo di fissaggio angolare e una fresa per smussi. Questo può bilanciare precisione, efficienza e costi.

Frese angolari comuni

Una buona selezione degli utensili è fondamentale per una fresatura angolare di successo. Le frese ad angolo singolo e doppio sono due delle tipologie più comuni.

• Frese monoangolari: Queste frese hanno un tagliente rastremato su un solo lato. Gli angoli più comuni sono 30°, 45° e 60°. Sono adatte per realizzare smussi o pendenze su un solo lato. Quando un pezzo necessita di un'angolazione su un solo lato, una fresa ad angolo singolo è un'ottima scelta. Può controllare con precisione la posizione e la direzione dell'inclinazione. Queste frese sono disponibili in diverse angolazioni e diametri per soddisfare diverse esigenze.
• Frese a doppio angolo: Queste frese hanno taglienti rastremati su entrambi i lati. Viste lateralmente, sembrano una "V" rovesciata. Sono ideali per la lavorazione di scanalature a V e smussi simmetrici. Sono molto utili quando è necessario creare una caratteristica simmetrica in una sola passata. Questo riduce il numero di percorsi utensile. Ad esempio, è possibile rifinire gli smussi superiore e inferiore di un foro in un'unica passata. Questo consente di risparmiare tempo nel cambio utensile.

Per la fresatura angolare vengono utilizzati anche altri utensili, tra cui frese per smussi, frese a coda di rondine e svasatori. I loro taglienti hanno un angolo fisso. Scegliendo i percorsi utensile giusti, è possibile creare pendenze o smussi controllati su un pezzo. L'utilizzo di una combinazione intelligente di questi utensili è spesso più economico e semplice rispetto all'utilizzo di attrezzature speciali.

Metodo di esecuzione della fresatura angolare

Per Yonglihao Machinery, la fresatura angolare è un processo completo, non un semplice passaggio. Inizia con la ricezione del disegno e si articola nelle seguenti fasi:

Fase 1: Pianificazione del processo e analisi del disegno

Per prima cosa, identifichiamo tutte le caratteristiche angolari sul disegno. Vediamo quali sono semplici smussi. Controlliamo anche quali influiscono sulla saldatura, sulla sigillatura o sul trasferimento del carico. Queste richiedono un controllo di tolleranza specifico. Poi pensiamo a come lavorarle. Possiamo farlo con un'unica configurazione? Di quanti sistemi di coordinate abbiamo bisogno? Quali strumenti di ispezione sono più adatti per misurarle in seguito?

Fase 2: Fissaggio del pezzo e definizione del riferimento

Scegliamo il dispositivo di fissaggio corretto in base alla forma del pezzo. Potrebbe trattarsi di una morsa, di una piastra angolare o di un indexer. Durante il serraggio, dobbiamo utilizzare correttamente le superfici di riferimento. Questo garantisce che il pezzo sia effettivamente posizionato, non solo trattenuto. Quindi utilizziamo strumenti come comparatori e calibri angolari. Allineiamo il pezzo con il sistema di coordinate della macchina. Questo diventa la base per tutti i calcoli angolari.

Fase 3: Selezione dell'utensile e impostazione dei parametri di taglio

Esaminiamo il materiale e il tipo di angolo. Decidiamo se utilizzare una fresa dritta con un dispositivo di fissaggio o una fresa angolare speciale. Di solito iniziamo con parametri conservativi. Riduciamo leggermente la velocità del mandrino e la profondità di taglio. Questo garantisce che il primo pezzo venga lavorato senza intoppi. Ascoltiamo i normali rumori di taglio e controlliamo i trucioli. Quindi, ottimizziamo gradualmente i parametri.

Fase 4: Taglio di prova, regolazione e produzione in serie

Eseguiamo tagli di prova su rottami metallici o su un pezzo campione. Verifichiamo che angoli, larghezze e qualità superficiale soddisfino le esigenze. Se necessario, regoliamo la compensazione utensile, gli offset e i parametri di taglio. Una volta che tutto è corretto, iniziamo la lavorazione in serie. Controlliamo l'usura dell'utensile, le condizioni della macchina e l'asportazione dei trucioli.

Fase 5: Ispezione e controllo qualità

Gli smussi semplici possono essere controllati con goniometri, angolari e calibri. Gli angoli critici richiedono strumenti più precisi, come comparatori ottici o macchine di misura a coordinate (CMM). Per la produzione in serie, adottiamo una strategia chiara.

• Esaminiamo attentamente il primo pezzo.
• Durante il processo eseguiamo il campionamento delle parti.
• Confermiamo anche l'ultimo pezzo.

Ciò garantisce che tutti gli angoli siano entro la tolleranza per ogni lotto.

Quali fattori influiscono maggiormente sulla qualità della fresatura angolare?

Per mantenere stabile la fresatura angolare, è necessario controllare tre aspetti principali: parametri, rigidità e raffreddamento.

Per quanto riguarda i parametri, le forze di taglio sono più complesse rispetto alla fresatura piana. Questo è particolarmente vero su pendenze ripide e lunghe. L'utilizzo di parametri aggressivi tipici della fresatura piana può causare problemi. Si potrebbero verificare forti vibrazioni, errori angolari e scheggiature. La strategia comune è quella di utilizzare molti tagli superficiali invece di un singolo taglio pesante. Una velocità di taglio inferiore può anche portare a un taglio più stabile.

Per garantire la rigidità, la forza di taglio su un piano inclinato spesso spinge il pezzo lateralmente. Ciò significa che l'intero sistema deve essere estremamente stabile. Se un pezzo viene semplicemente bloccato in una morsa standard senza supporto laterale, potrebbe muoversi. Questo movimento può causare errori di angolazione e dimensioni. Per pezzi sottili o lunghi, utilizziamo spesso supporti speciali o attrezzature personalizzate per migliorare la rigidità.

Per il raffreddamento e l'evacuazione dei trucioli, diversi materiali di fresatura hanno esigenze diverse. L'acciaio e la ghisa necessitano di refrigerante a sufficienza per rimuovere il calore. Questo impedisce al tagliente dell'utensile di surriscaldarsi. L'acciaio inossidabile e le leghe di titanio possono indurirsi se si surriscaldano troppo. Questo li rende molto più difficili da tagliare. L'alluminio e il rame possono accumulare accumuli sull'utensile se i trucioli non vengono rimossi bene. Questo può graffiare la superficie. Lo spazio intorno alle aree angolate è ridotto, quindi gli ugelli del refrigerante devono essere ben orientati.

Vantaggi e limiti della fresatura angolare

La fresatura angolare presenta evidenti vantaggi, ma anche alcuni limiti. Comprendere entrambi aiuta a fare scelte di processo migliori.

Ecco una semplice ripartizione:

Per i produttori, i principali vantaggi sono la costanza e il minor costo complessivo. Per i progettisti, è importante conoscere i limiti. Non tutti gli angoli complessi che si possono disegnare sono facili da fresare. Per alcuni angoli estremi, altri processi come macinazione oppure l'EDM potrebbe essere migliore. A volte, una modifica al design è la soluzione migliore.

Considerazioni sulla sicurezza

La fresatura angolare presenta alcuni rischi per la sicurezza aggiuntivi rispetto alla fresatura tradizionale. La direzione in cui i trucioli vengono spinti è più difficile da prevedere. Inoltre, le forze laterali sull'utensile sono maggiori.

Durante il taglio di pendenze o scanalature a V, i trucioli spesso rimbalzano sulla superficie angolata. I loro percorsi non sono regolari. Potrebbero persino schizzare fuori da direzioni inaspettate. Gli operatori devono indossare protezioni integrali, non solo occhiali di sicurezza. Questo li protegge dai trucioli ad alta velocità.

Le forze laterali nel taglio angolare sono maggiori. Se il pezzo non è fissato saldamente, potrebbe muoversi o essere scagliato fuori dalla macchina. L'utensile potrebbe anche scheggiarsi o rompersi. Dopo aver inclinato il pezzo o la testa di fresatura, tutti gli assi devono essere bloccati correttamente. Se si muovono durante il taglio, possono rovinare il pezzo e creare un rischio per la sicurezza.

Per materiali come l'alluminio, che generano trucioli lunghi, è necessaria una buona protezione. Utilizzare refrigerante ad alta pressione e protezioni antitruciolo. Questo impedisce ai trucioli lunghi di avvolgersi attorno all'utensile o al dispositivo di fissaggio.

Errori comuni e raccomandazioni

Molte lezioni difficili possono essere evitate. Ecco alcuni errori comuni e come prevenirli:

Errore 1: Copia diretta dei parametri di fresatura piana

• Problema: Si notano subito forti vibrazioni e segni di utensili. Gli angoli e le dimensioni sono sbagliati.
• Causa: I parametri originali sono troppo aggressivi per il taglio angolare.
• Raccomandazione: Per la prima parte, ridurre la velocità, la profondità di taglio e l'avanzamento di 30%–50%. Quindi, ottimizzarli gradualmente in base ai tagli di prova.

Errore 2: serraggio senza posizione angolare precisa

• Problema: L'angolo sembra corretto, ma le misurazioni mostrano uno scostamento di 0,5° o più. I pezzi di un lotto hanno angoli diversi.
• Causa: La pendenza è stata determinata a occhio, senza un riferimento preciso.
• Raccomandazione: Per angoli critici, utilizzare strumenti come piastre sinusoidali o blocchi angolari. Controllare la prima parte con un goniometro o una macchina di misura a coordinate.

Errore 3: Raffreddamento difettoso durante la lavorazione dell'alluminio

• Problema: I trucioli si attaccano all'utensile. La superficie inclinata presenta graffi. La finitura superficiale è scadente.
• Causa: Il calore non viene rimosso bene e l'alluminio si accumula sul bordo dell'utensile.
• Raccomandazione: Utilizzare una lubrificazione minima (MQL) o refrigeranti a base di alcol. Soffiare via rapidamente i trucioli. È anche possibile ridurre la velocità del mandrino.

Errore 4: Nessun campionamento in corso

• Problema: Un intero lotto di componenti presenta errori di angolazione. Bisogna rilavorarli o scartarli tutti.
• Raccomandazione: Imposta controlli semplici. Ad esempio, campiona un pezzo con un misuratore angolare ogni 5-10 pezzi. Se trovi un errore, puoi risolvere immediatamente il problema.

Fattori di costo

Il prezzo della fresatura angolare è solitamente superiore di 20%-80% rispetto alla fresatura piana. Ciò è dovuto a attrezzature, utensili e controlli più complessi. I principali fattori di costo sono:

• Requisiti di tolleranza angolare: Se la tolleranza angolare è molto stretta (±0,1° o inferiore), ciò comporta più tagli di prova e tempi di ispezione più lunghi. Questo può comportare un aumento dei costi di 30%–50%.
• Attrezzature e utensili: Se hai bisogno di frese speciali, teste angolari o macchine a 5 assi, è previsto un costo aggiuntivo. Questo sovrapprezzo è solitamente di 20%–40% per coprire i costi della macchina e di installazione.
• Difficoltà del materiale: Per materiali come il titanio e l'acciaio inossidabile, le esigenze di utensili e raffreddamento sono maggiori. Anche l'utilizzo degli utensili è molto più rapido. Le officine spesso applicano un supplemento per la lavorazione di questi materiali (50%–100%).
• Dimensione del lotto: Per piccoli lotti (meno di 10 pezzi), i costi fissi sono difficili da ripartire. Il prezzo per pezzo è spesso doppio o più. Per lotti più grandi, la fresatura angolare può essere più economica del lavoro manuale.

Quando si progetta un angolo complesso, è importante considerare funzionalità e costi. Parlate con il vostro partner di produzione. Chiedete se modificare la tolleranza o la struttura dell'angolo può ridurre i costi, pur soddisfacendo le vostre esigenze.

Tolleranze e controllo qualità

Molte persone chiedono: "Quanto può essere precisa la fresatura angolare?". Non esiste una risposta univoca, ma possiamo fornire un intervallo di riferimento.

• Su una macchina standard a 3 assi, ottenere un risultato compreso tra ±0,3° e ±0,5° è un buon risultato.
• Grazie a dispositivi di fissaggio angolari di precisione e a una CMM, le tolleranze possono essere spinte fino a un intervallo di ±0,1°.
• Grazie alle macchine a 5 assi di fascia alta e ai processi stabili, è possibile mantenere angoli pari o superiori a ±0,05°.

Per l'ispezione, solitamente combiniamo diversi strumenti:

• Misuratori di angoli digitali: Ideale per controlli rapidi in officina.
• Comparatori ottici: Ideale per osservare profili e angolazioni locali.
• Macchine di misura a coordinate (CMM): Utilizzato per resoconti formali, in particolare per gli aspetti critici.

Noi di Yonglihao selezioniamo gli strumenti di ispezione più adatti per ogni componente. Possiamo fornire registrazioni CMM per angoli critici come parte della nostra tracciabilità di qualità. fresatura cnc personalizzata e i progetti aziendali di prototipazione rapida traggono particolare vantaggio da un rigoroso controllo qualità, poiché queste parti spesso includono più caratteristiche angolate o uniche.

Applicazioni comuni della fresatura angolare

La fresatura angolare svolge ruoli diversi nei diversi settori. L'obiettivo principale è sempre lo stesso: soddisfare un'esigenza geometrica bilanciando costi e affidabilità.

Nel settore aerospaziale e automobilistico, La fresatura angolare crea dettagli correlati ai carichi e al flusso dei fluidi. Alcuni esempi includono le pendenze delle centine alari e degli alloggiamenti dei motori. Angoli corretti e una buona qualità superficiale riducono le sollecitazioni. Migliorano inoltre il flusso e forniscono una buona base per l'assemblaggio.

Nel settore degli stampi, La fresatura angolare viene utilizzata per gli angoli di sformo sugli stampi in plastica e per gli smussi sugli stampi per stampaggio. Le pendenze corrette facilitano il distacco dei pezzi dallo stampo. Aumentano inoltre la durata dello stampo e ne facilitano la lucidatura.

Nelle apparecchiature mediche e di precisione, La fresatura angolare rimuove gli spigoli vivi mantenendo la funzionalità. Gli smussi su placche ossee e strumenti chirurgici non devono danneggiare i tessuti molli. Devono inoltre garantire che i componenti si adattino e si muovano fluidamente. Gli standard di uniformità e finitura superficiale sono molto elevati.

Conclusione

Noi di Yonglihao Machinery consideriamo la fresatura angolare una competenza fondamentale. Richiede un'attenta progettazione e un miglioramento costante.

Grazie alle nostre macchine a 3 assi e multiasse, a un ampio stock di frese angolari e alla nostra esperienza nella progettazione di attrezzature, possiamo aiutarti con:

• Soluzioni complete di fresatura angolare per prototipi e produzione di massa.
• Lavorazione stabile di materiali come alluminio, acciaio al carbonio e acciaio inossidabile.
• Consigli di processo per parti angolate critiche come smussi di saldatura e conicità di sigillatura.
• Metodi di controllo qualità, inclusi report CMM per una tracciabilità completa.
• Servizi integrati che combinano fresatura, tornitura, stampaggio e altro ancora. Questo riduce costi e rischi.

Se avete disegni con parti angolate, inviateceli. Possiamo offrirvi consulenza su fattibilità, costi e miglioramenti progettuali. Vogliamo aiutarvi a garantire che i vostri progetti angolati siano funzionali e facili da realizzare, indipendentemente dal fatto che si tratti di un... azienda di prototipazione rapida progetto o un grande ordine di produzione

Domande frequenti

La fresatura angolare è la stessa cosa della "fresatura in pendenza"?

Sì, il concetto è sostanzialmente lo stesso. Ogni volta che si rimuove del materiale con un'angolazione diversa da 90 gradi per formare una pendenza, si può parlare di fresatura angolare.

L'acciaio inossidabile può essere fresato ad angolo?

Sì, è possibile. Ma è necessario gestire bene gli utensili e il raffreddamento. In genere utilizziamo utensili in metallo duro rivestito con refrigerante ad alta pressione. Adottiamo anche una strategia che prevede molti tagli superficiali per evitare problemi.

Ho bisogno di una macchina a 5 assi per la fresatura angolare?

No. Una macchina a 3 assi può eseguire la maggior parte delle fresature angolari se abbinata a dispositivi di fissaggio angolari o frese angolate. Una macchina a 5 assi è ideale per superfici complesse con più angoli, ma non è sempre necessaria.

Quali informazioni dovrei preparare per esternalizzare le parti angolate?

È consigliabile fornire disegni 2D/3D completi, specificando il tipo di materiale, le tolleranze angolari critiche, le esigenze di finitura superficiale, la quantità e la data di consegna. Informazioni chiare aiutano i nostri ingegneri a progettare la soluzione migliore in termini di costi, precisione e tempi di consegna.