Fresatura nella lavorazione del legno

Definizione e spiegazione della tecnica di lavorazione
La fresatura è un processo di lavorazione per asportazione di trucioli: un utensile rotante a più taglienti asporta materiale mentre l’utensile e il pezzo in lavorazione si muovono l’uno rispetto all’altro. Nella lavorazione del legno, a volte è l’utensile a spostarsi sul pezzo in lavorazione – come nel caso della fresatrice manuale –, altre volte è il pezzo in lavorazione a spostarsi sull’utensile fisso, come nel caso del tavolo di fresatura e della fresatrice da banco.

Smussatura sul tavolo di fresatura RUWI

Scanalature, battute, profili, tasche, intere superfici: in falegnameria non c’è quasi nessun altro procedimento che copra così tante operazioni. In questo articolo scoprirai come funziona la fresatura, quali sono gli aspetti fondamentali relativi a velocità di rotazione, avanzamento e profondità di taglio, a cosa servono i diversi utensili e perché, quando si utilizza la fresatrice, alcune regole sono imprescindibili.

Indice

• Significato: la fresatura spiegata in modo semplice
• Quali tipi di fresatura esistono nella lavorazione del legno?
• Nozioni tecniche di base sulla fresatura
• Utensili da fresatura per la lavorazione del legno
• Sicurezza durante la fresatura
• Materiali di fresatura utilizzati
• Applicazioni pratiche: cosa si può fresare?
• Errori tipici nella fresatura
• Fresatura nei mestieri della lavorazione del legno
• Contesto storico della fresatura

Significato: la fresatura spiegata in modo semplice

La fresatura è un processo di lavorazione per asportazione di trucioli che consente di lavorare praticamente tutti i materiali solidi. La sua caratteristica distintiva è il movimento di taglio circolare: i taglienti sono disposti sulla circonferenza di un utensile rotante e, ad ogni giro, asportano un truciolo. In questo la fresatura si differenzia dal taglio con sega, che separa un pezzo solo lungo una linea, e dalla foratura, in cui l’utensile penetra nel materiale nella direzione del proprio asse di rotazione. La fresa opera trasversalmente al proprio asse e può quindi seguire qualsiasi contorno.

Durante la fresatura si asportano contorni a scelta da un pezzo, ad esempio bordi e profili perimetrali, scanalature, scanalature di incastro, gradini, tasche o schemi di foratura. Anche le superfici irregolari o screpolate possono essere piallate. E, a rigor di termini, si esegue la fresatura più spesso di quanto si pensi: anche le piallatrici a filo e le piallatrici a spessore funzionano con un albero portacoltelli rotante – dal punto di vista della tecnica di lavorazione, si tratta di fresatura perimetrale.

Per la fresatura del legno bastano macchine dalla struttura relativamente semplice, ma ciò non significa che la fresatrice da tavolo sia facile da usare. Quasi nessun’altra macchina per la lavorazione del legno richiede una conoscenza così approfondita degli utensili, delle guide e del senso di rotazione. È proprio di questo che tratteremo nei prossimi paragrafi.

Quali tipi di fresatura esistono nella lavorazione del legno?

Esistono numerosi tipi di fresatura, ad esempio in base alla direzione di avanzamento, al materiale o alla forma desiderata. Un aspetto fondamentale è sempre la scelta tra fresatura in senso di marcia o in senso contrario: da essa dipende la sicurezza.

Panoramica dei processi di fresatura

Nella fresatura si distingue tra procedimento manuale e procedimento CNC:

• Fresatura manuale: si sposta manualmente il pezzo o la fresa. Può trattarsi dell'utilizzo di una fresatrice manuale o della guida del pezzo su una macchina fissa.
• Fresatura CNC: in questo caso il pezzo viene fissato in una macchina e guidato da un sistema automatizzato. I percorsi vengono generati dal software, l’avanzamento avviene in modo meccanico e costante; per questo motivo una macchina CNC può funzionare in sincronia, cosa impossibile se si lavora manualmente.

Nella sezione manuale puoi inoltre distinguere tra:

• Fresatura a mano libera: con la fresatrice portatile, guidata tramite anello di guida, manicotto di copiatura o guida lineare. Sulla fresatrice da banco non si lavora a mano libera: in questo caso, la guida è assicurata dal fermo, dall’anello di guida e dal fermo curvo.
• Fresatura con maschera: si utilizza una maschera di fresatura (ad esempio nella fresatura piana, di forma o di profilo).

Procedimenti di fresatura in base alla direzione di avanzamento

Fresatura in senso contrario: il tagliente si muove in direzione opposta all’avanzamento nel punto di contatto. Ogni truciolo parte sottile e diventa più spesso man mano che si avvicina all’uscita: in questo modo la forza di taglio agisce in senso contrario alla direzione di spinta, il pezzo rimane controllabile e ti accorgi immediatamente se qualcosa cambia. In caso di avanzamento manuale, questa è la direzione di lavoro: non è una raccomandazione, ma una regola da seguire.

Fresatura in sincronia: la forza di taglio e l’avanzamento sono orientati nella stessa direzione. Il tagliente penetra immediatamente per l’intero spessore del truciolo e attira verso di sé il pezzo. Questo autoavanzamento non è controllabile con l’avanzamento manuale, nemmeno con l’esperienza. Quando e in quali condizioni è consentita la fresatura in sincronia è spiegato nell’articolo “Fresatura in sincronia”.

Unità 3D sul tavolo di fresatura dell'RUWI con fresa arrotondante

Nozioni tecniche di base sulla fresatura

Per fresare ti serve una fresatrice. Nella lavorazione del legno si tratta solitamente di una fresatrice verticale – guidata a mano libera o montata capovolta su un tavolo da fresatura – oppure di una fresatrice da banco. Il risultato dipende da tre parametri correlati tra loro: velocità di rotazione, avanzamento e profondità di taglio.

Numero di giri e velocità di taglio

La velocità di taglio è la velocità con cui il tagliente percorre il legno. Dipende dal diametro della fresa e dal numero di giri: maggiore è il diametro, maggiore è la velocità del tagliente sul bordo esterno e minore deve essere il numero di giri. Come valori indicativi per la fresatrice verticale:

• Fino a Ø 25 mm: velocità elevate fino a circa 24.000 giri/min
• Da Ø 25 a 50 mm: circa da 16.000 a 18.000 giri/min
• Oltre i 50 mm di diametro: circa da 12.000 a 16.000 giri/min – diametri di questo tipo vanno lavorati sul tavolo di fresatura o con la fresatrice da tavolo, non con la macchina a mano libera

Due regole prevalgono su tutti i valori indicativi: non superare mai il numero massimo di giri indicato sull’utensile. E se hai dei dubbi, scegli l’impostazione più bassa ed effettua una prova su un pezzo di scarto: ci vorrà un minuto, mentre un pezzo bruciato ti costerà di più.

movimento di avanzamento

La velocità di avanzamento indica la velocità con cui l’utensile e il pezzo in lavorazione si muovono l’uno verso l’altro. Se l’avanzamento è troppo veloce, la fibra si strappa e la superficie diventa ruvida. Anche un avanzamento troppo lento è sbagliato: i taglienti sfregano invece di tagliare, il legno presenta segni di bruciatura e la fresa si smussa a causa del calore. L’obiettivo è un avanzamento regolare e rapido senza interruzioni: dal rumore del motore e dalla resistenza puoi capire se la velocità è quella giusta. I materiali più duri e le frese di diametro maggiore richiedono una velocità di avanzamento inferiore.

Consegna e larghezza di taglio

La profondità di fresatura completa in un unico passaggio mette a dura prova l’utensile e la macchina – e il bordo si scheggia. Come regola generale per la fresatrice verticale: in ogni passaggio, avanzare al massimo di circa la metà del diametro della fresa – nel legno tenero, con una fresa da 8 mm, sono circa 4 mm, nel legno duro piuttosto da 2 a 3 mm. L’ultima passata asporta solo uno o due millimetri: è questo che garantisce una superficie pulita. Se si fresano al centro del materiale, ad esempio per realizzare una scanalatura, è il diametro della fresa a determinare la larghezza di taglio.

Prestare attenzione alla direzione delle fibre

Il legno non è un materiale omogeneo: sul legno di testa, il bordo tende a scheggiarsi all’uscita della fresa. Per questo motivo, nella lavorazione perimetrale dei bordi è necessario seguire una sequenza precisa: prima i due lati del legno di testa trasversalmente alla fibra, poi i lati longitudinali. In questo modo, eventuali strappi agli angoli vengono immediatamente eliminati nella seconda fase. Se si fresano solo singoli bordi trasversali, è utile utilizzare un pezzo di legno di sacrificio, da fissare a filo nel punto di uscita.

Utensili da fresatura per la lavorazione del legno

La parte più importante è la fresa stessa. Ne esistono centinaia di modelli e tipologie diversi: ecco quelli che incontrerai più spesso nel laboratorio di falegnameria:

• Fresa per scanalature: scanalature diritte, intagli e tasche – la fresa più comunemente inserita nel mandrino
• Fresette a V: scanalature a V, scritte e linee decorative
• Fresa per scanalature: per realizzare scanalature strette partendo dal bordo, ad esempio per molle o tasselli piatti
• Fresa per scanalature: scanalature per pannelli posteriori, fondi o listelli per vetri
• Fresa per smussare: smussare e arrotondare i bordi, solitamente a 45°
• Fresa arrotondatrice: raggi degli spigoli in un unico passaggio – dalla smussatura delicata al raggio marcato
• Fresette per profili: profili decorativi come scanalature o cornicioni
• Fresa a filo: rifila le sporgenze a filo con la superficie – con il cuscinetto di appoggio è l’utensile ideale anche per la lavorazione con dime
• Frese di sgrossatura e di finitura: lavorazioni piane e di formato – la fresa di sgrossatura asporta molto materiale, mentre quella di finitura rifinisce la superficie
• Fresatrice per scritte: incisioni, scritte e contorni precisi
• Fresa a punta: penetra verticalmente come un trapano e poi continua a fresare lateralmente, ad esempio per realizzare intagli nella superficie
• Frese con inserti o lame intercambiabili: quando le lame si smussano, vengono ruotate o sostituite anziché riaffilate; in questo modo la geometria del tagliente rimane invariata per tutta la durata di vita della fresa

Vale la pena dare un’occhiata al materiale di taglio: l’acciaio rapido (HS) garantisce un taglio molto fine e può essere riaffilato per mantenere il filo, ma si usura rapidamente nei materiali in pannelli abrasivi. Il metallo duro (HW) è lo standard per il legno massiccio e i materiali a base di legno. Gli utensili con punta diamantata (DP) hanno la maggiore durata e sono particolarmente convenienti nella produzione in serie. Per quanto riguarda il serraggio, vale la regola seguente: il gambo deve essere inserito nella pinza di serraggio fino al segno indicato dal produttore della fresa – né più corto, né spinto fino all’arresto, altrimenti la fresa potrebbe allentarsi a causa delle vibrazioni. Se manca un segno, il gambo deve riempire completamente la pinza di serraggio.

Scegli l'utensile adatto per ogni fase di lavoro: questo è determinante sia per il risultato che per la sicurezza. Nel prossimo paragrafo scoprirai quali utensili possono essere utilizzati sulla fresatrice da banco.

Sicurezza durante la fresatura

Quasi nessun altro macchinario del laboratorio di falegnameria richiede tanta competenza in materia di utensili, direzione di lavorazione e guida del pezzo quanto la fresatrice da tavolo. Le seguenti regole derivano dall’esperienza professionale e dalle linee guida dell’Associazione professionale per il settore del legno e del metallo – e valgono sia nel laboratorio di formazione che in garage:

• Lavorare in senso contrario: nell’avanzamento manuale, la fresatura avviene esclusivamente in senso contrario alla direzione di rotazione dell’utensile. Il motivo è spiegato più sopra, nella sezione dedicata al senso di rotazione.
• Solo utensili omologati: sulle fresatrici da tavolo, in modalità di avanzamento manuale, possono essere utilizzati solo utensili omologati a tale scopo – riconoscibili dalla dicitura “MAN” o “HANDVORSCHUB” secondo la norma DIN EN 847-1 oppure dal marchio di omologazione BG-TEST. Ciò vale anche quando si lavora con un dispositivo di avanzamento o con un carrello di scorrimento: entrambi sono considerati avanzamento manuale. Gli utensili con la scritta «MEC», invece, non devono essere utilizzati sulla fresatrice da tavolo.
• Controllare lo stato dell'utensile: affilato, privo di resina, ben serrato, rispettare il numero massimo di giri. Una fresa smussata spinge invece di tagliare: il pezzo da lavorare diventa instabile e più difficile da guidare.
• Guidare anziché sostenere: il fermo, l’anello di guida con fermo ad arco o la dima assumono la funzione di guida. Lo spazio tra i fermi rimane il più ridotto possibile, mentre la fresa viene coperta il più possibile.
• Non alimentare mai i pezzi di piccole dimensioni a mano libera: molle di pressione, listelli di spinta o un cassetto di alimentazione mantengono le mani a distanza dall’utensile. Durante l’avanzamento, le mani devono poggiare piatte sul pezzo, con le dita chiuse.
• Collegare il sistema di aspirazione: la polvere di legno affatica le vie respiratorie; le polveri di quercia e faggio sono considerate cancerogene. Durante il funzionamento, l’uso del sistema di aspirazione è obbligatorio – con un depolveratore di classe M come minimo – ed è altrettanto consigliabile nell’officina privata.
• Sul corpo: indossare protezioni acustiche e occhiali protettivi, togliere i gioielli, indossare indumenti aderenti – e non usare guanti con utensili rotanti, poiché potrebbero rimanere impigliati.

Questa panoramica non sostituisce né le istruzioni di formazione né il manuale d'uso. Ti mostra però quali sono gli aspetti fondamentali e perché i falegnami esperti non lasciano nulla al caso quando utilizzano la fresatrice.

Materiali di fresatura utilizzati

Le macchine per la lavorazione del legno sono progettate per il legno e alcune materie plastiche; il metallo o i materiali minerali richiedono attrezzature specializzate. Su una fresatrice per legno di solito si lavorano:

• Legno massiccio: i legni teneri come l’abete rosso si fresano facilmente, mentre i legni duri come la quercia o il faggio richiedono lame affilate e un avanzamento ridotto
• Materiali a base di legno: MDF, compensato e pannelli truciolari – le colle in essi contenute hanno un effetto abrasivo, ed è proprio in questi casi che il carburo di metallo dimostra la sua durata
• Plastica: a seconda del materiale, utilizzare una velocità ridotta per evitare che il bordo di taglio si sciolga
• Metalli leggeri come l’alluminio: solo con utensili e macchinari appositamente progettati – un’eccezione nella quotidianità dell’officina

Applicazioni pratiche: cosa si può fresare?

La fresatura copre un ampio campo nella lavorazione del legno. Le operazioni tipiche di fresatura sono:

• Fresatura piana: livellare le superfici, ad esempio levigare il legno ruvido o i dischi di albero
• Fresatura di formatura: portare un pezzo alle dimensioni finali e alla angolarità desiderata
• Fresatura di profili o profilatura: smussatura o arrotondamento degli spigoli o realizzazione di profili decorativi
• Fresatura strutturale: schemi di fori, tasche o incavi nella superficie
• Fresatura di scanalature: realizzazione di scanalature e battute, ad esempio per giunti a incastro maschio-femmina

Soprattutto con un dispositivo di fresatura o un tavolo di fresatura, il lavoro risulta sempre preciso: il fermo e il supporto garantiscono la guida e l’altezza impostata rimane costante per tutta la serie – il trentesimo pezzo risulta così preciso quanto il primo.

Fresatura di barre tonde con la fresatrice verticale

Errori tipici nella fresatura

La maggior parte dei risultati errati è dovuta a una manciata di cause – e quasi tutte possono essere risolte:

• Profondità massima in un’unica passata: sovraccarica la fresa e la macchina, il bordo si scheggia. È meglio effettuare più passate, l’ultima delle quali di rifinitura.
• Avanzamento in senso sincrono: l’utensile trascina il pezzo, e tu perdi il controllo. Nell’avanzamento manuale si lavora in senso contrario, senza eccezioni.
• Avanzamento troppo lento: segni di bruciatura nel legno, taglienti incrostati di resina. Far scorrere la lama in modo rapido e uniforme, senza fermarsi.
• Una fresa smussata rimane nella macchina: superficie ruvida, maggiore sforzo, pezzo instabile. Affilare o sostituire non appena il risultato peggiora.
• Legno di testa fresato per ultimo: strappi agli angoli. Per la fresatura perimetrale, fresare prima trasversalmente rispetto alla fibra, poi longitudinalmente.
• Lavorazione senza guida: la fresa procede liberamente. Il fermo, l’anello di guida o la dima guidano il pezzo in lavorazione, non solo la mano.

Fresatura nei mestieri della lavorazione del legno

La fresatura è uno dei processi di modellatura più importanti nella lavorazione del legno. È presente in quasi tutte le professioni legate alla lavorazione del legno, ad esempio:

• Falegname o ebanista
• Carpentieri
• Produttore di giocattoli
• costruttore di barche
• Costruttore di strumenti
• Costruttore di scale
• arredatore d'interni

Proprio nell'arte della falegnameria la fresatura sta acquisendo sempre più importanza, ad esempio per realizzare tenoni e fori di incastro precisi nelle travi. Che si tratti di intarsi sulle ante di un armadio o di un disco di tronco sul dispositivo di fresatura piana, la fresatura viene utilizzata ovunque siano fondamentali la forma e l'adattamento.

Contesto storico della fresatura

Gli utensili di fresatura rotanti fecero la loro comparsa nell’ingegneria meccanica all’inizio del XIX secolo. La fresatura fece il suo ingresso nelle falegnamerie con l’industrializzazione: quando la forza del vapore e le cinghie di trasmissione andarono ad affiancare il lavoro manuale, la fresatrice da tavolo si affermò come elemento imprescindibile della falegnameria – inizialmente per la realizzazione di profili e scanalature, che in precedenza venivano faticosamente ricavati a mano con pialle profilate. Nel XX secolo, la fresatrice elettrica portatile ha reso mobile questo processo; oggi, i centri di lavorazione CNC completano l’attrezzatura dell’officina nella produzione in serie. Il principio è rimasto lo stesso per oltre due secoli: un utensile da taglio rotante e un pezzo da lavorare guidato con precisione.