Sviluppo e validazione di un applicativo per l'ottimizzazione e la programmazione delle lavorazioni di fresatura

l presente lavoro nasce dall’attività di tirocinio svolta presso Emmegi S.p.A. e riguarda lo sviluppo di un framework software per il supporto alla programmazione delle lavorazioni di fresatura su profilati in alluminio. L’esigenza di partenza è legata alla definizione dei parametri di taglio, spesso affidata all’esperienza dell’operatore o a valutazioni conservative. L’obiettivo della tesi è stato costruire uno strumento capace di affiancare questa fase decisionale, fornendo una previsione tecnica del comportamento della lavorazione e dei limiti macchina-utensile. Il framework è stato sviluppato in Python ed è composto da due strumenti principali. Il primo è un selezionatore utensile e parametri di processo, pensato per generare e confrontare combinazioni a partire dai dati di macchina, utensile, materiale e geometria della lavorazione. Il secondo è un simulatore time-domain, sviluppato per ricostruire l’evoluzione temporale del processo e stimare forze di taglio, coppia, potenza, energia, tasso di asportazione e stato di carico del mandrino. I due strumenti condividono parte della struttura modellistica e del database tecnologico, ma svolgono funzioni diverse: il selezionatore supporta la scelta preliminare dei parametri, mentre il simulatore consente un’analisi più dettagliata. La modellazione adottata si basa su una descrizione geometrica, cinematica e meccanicistica del taglio. Nella fresatura, il tagliente elicoidale viene discretizzato lungo la direzione assiale, così da considerare la variazione locale dell’ingaggio e lo sfasamento introdotto dall’elica. I contributi elementari di forza vengono ricostruiti lungo il percorso utensile, permettendo di stimare nel tempo coppia e potenza richieste al mandrino. Alla parte di taglio sono state affiancate verifiche sui limiti del mandrino, sulla deflessione statica dell’utensile e sulla durata utensile. Il framework comprende anche una modellazione preliminare della foratura, basata sulla discretizzazione radiale della punta per stimare coppia e spinta assiale. La parte sperimentale è stata concentrata sulla fresatura di asole, assunta come caso principale di validazione. La verifica del simulatore è stata condotta attraverso una campagna sperimentale su macchina TKE 955, utilizzando frese di diverso diametro e differenti combinazioni di avanzamento e profondità di passata. I dati sperimentali sono stati ricavati dai segnali del controllo macchina/PLC, in particolare velocità reale del mandrino e coppia, dai quali è stata calcolata la potenza meccanica. Il confronto non è stato effettuato direttamente sui segnali grezzi, ma tramite ricampionamento, filtraggio e selezione degli intervalli di taglio significativo, così da confrontare grandezze omogenee come coppia RMS, potenza media, picchi, energia e tempo di taglio. Una prima analisi ha evidenziato scostamenti tra modello e prove reali, rendendo necessaria una taratura mirata dei coefficienti correttivi. Tale taratura, inizialmente prevista su dati storici aziendali, è stata invece eseguita a valle del confronto sperimentale, poiché tali dati non erano disponibili in forma utilizzabile. I risultati post-taratura hanno permesso di valutare il miglioramento dell’allineamento tra simulazione e misura reale, evidenziando potenzialità del modello e limiti residui. Il contributo della tesi consiste nello sviluppo di un approccio integrato che unisce modellazione fisica, generazione del percorso utensile, simulazione temporale e confronto con dati macchina reali. L’applicativo non sostituisce l’esperienza dell’operatore o la verifica industriale del processo, ma fornisce uno strumento di supporto per analizzare le condizioni di lavorazione, interpretare il carico richiesto al mandrino e ridurre il ricorso a scelte empiriche.