La selezione del mandrino è fondamentale perché spesso definisce le limitazioni in termini di efficienza di taglio del metallo. Non è automatico capire quale interfaccia sia meglio - dipende dai componenti da lavorare e dalle operazioni da eseguire. Quando non impegnata in lavorazione, l'interfaccia del mandrino deve essere facilmente intercambiabile ma, quando in lavorazione, è vitale che il congiungimento tra mandrino e accoppiamento sia solido, anche se le forze di taglio fanno del loro meglio per interrompere questa interfaccia.
L'interfaccia del mandrino si è evoluta insieme alle macchine, adattandosi alle crescenti esigenze di precisione e performance. La trasmissione del momento torcente, in particolare, è cruciale, poiché le operazioni con grandi diametri sono più sensibili.
Il Cono Morse: L'Inizio di un'Era
La prima e ben conosciuta interfaccia è stata il cono Morse, sviluppato per la foratura già nel 1868. Questo design ha rappresentato un pilastro nell'ingegneria meccanica per decenni, gettando le basi per le future evoluzioni.
L'Avvento del Cono ad Elevata Rastrematura (Cono ISO)
Successivamente, è stato introdotto il cono ad elevata rastrematura 7/24, detto anche cono ISO (1927). Per i coni ad elevata rastrematura, l'angolo del cono è sempre lo stesso. Ciò che può variare sono la scanalatura di presa e il filetto del perno di trazione. Tuttavia, il problema del cono ad elevata rastrematura è la rigidità alla flessione e la capacità in termini di giri al minuto, a causa della bassa forza di bloccaggio e della mancanza di contatto su faccia con il naso del mandrino.
misura cono mandrino
Evoluzione degli Accoppiamenti Mandrino: Uno Sguardo Storico
L'industria ha continuato a sviluppare nuove interfacce per superare i limiti delle soluzioni precedenti. La tabella seguente illustra i principali accoppiamenti e la loro evoluzione progressiva, mostrando come si è passati da configurazioni più semplici a sistemi più complessi e performanti.
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| Interfaccia | Anno/Sviluppo | Caratteristiche Chiave |
|---|---|---|
| Cono Morse | 1868 | Sviluppato per la foratura, prima interfaccia ben conosciuta. |
| Cono ad elevata rastrematura 7/24 (Cono ISO) | 1927 | Angolo del cono costante, variazione nella scanalatura di presa e filetto del perno di trazione. |
| BIG-PLUS® | Post-ISO | Per centri di lavoro, strette tolleranze per contatto cono-faccia aumentano la rigidità alla flessione. |
| HSK (DIN 69893) | Post-ISO | Per centri di lavoro, contatto a flangia, bloccaggio a segmenti del cono a stelo cavo, elimina perni di trazione. |
| Coromant Capto® (ISO 26623) | Post-HSK | Vantaggi di HSK e BIG-PLUS®, poligono conico con contatto cono-faccia, elimina chiavette di trascinamento. |
Interfacce Mandrino Moderne: BIG-PLUS® e HSK
Per affrontare le sfide poste dai coni ad elevata rastrematura, sono state introdotte innovazioni significative. BIG-PLUS® è stato sviluppato per i centri di lavoro. Cono e scanalatura per le pinze sono uguali a quelli del tradizionale cono ad elevata rastrematura ma le strette tolleranze del contatto cono-faccia aumentano la rigidità alla flessione. È importante notare che, in un mandrino BIG-PLUS®, è possibile montare un attacco per cono ad elevata rastrematura standard ma non è consigliabile mischiare per non compromettere le prestazioni.
HSK (DIN 69893) è stato anch'esso sviluppato per i centri di lavoro. Grazie al contatto a flangia ed al bloccaggio a segmenti del cono a stelo cavo, elimina il bisogno dei perni di trazione. Esistono diverse tipologie di HSK, ognuna progettata per specifiche esigenze di lavorazione:
- Tipo C: lavorazione generale, carichi di flessione elevati e momento torcente moderato, cambio utensile manuale (rif.
- Tipo D: applicazione statica, carichi di flessione moderati, momento torcente elevato, applicazioni speciali, cambio utensile manuale (rif.
- Tipo T: applicazioni rotanti e statiche con tolleranze più strette nella cava di trascinamento (per posizionamento utensili).
Coromant Capto®: L'Innovazione Poligonale
Coromant Capto® (ISO 26623) rappresenta un ulteriore passo avanti, offrendo i vantaggi di HSK e BIG-PLUS® ma ha eliminato la necessità di chiavette di trascinamento passando a un poligono conico con contatto cono-faccia. È consigliabile l'utilizzo di un'interfaccia mandrino con contatto su faccia per massimizzare la stabilità e la rigidità. Sandvik Coromant lavora attivamente con i costruttori di macchine utensili per supportare l'integrazione di Coromant Capto® nelle macchine, garantendo una compatibilità e un'efficienza ottimali.
Forza di Bloccaggio e Prestazioni
Esistono varie soluzioni in termini di meccanismo di bloccaggio del mandrino e produzione di interfaccia mandrino. Il bloccaggio a segmenti interno utilizzati per i coni a stelo cavo (HSK e Coromant Capto®) garantisce una forza di bloccaggio maggiore di quella che può fornire il perno di trazione sul cono ad elevata rastrematura. Questa maggiore forza contribuisce a una migliore stabilità durante le operazioni di taglio.
La tabella seguente riporta una comparazione qualitativa della forza di bloccaggio applicata alle rispettive interfacce, evidenziando il miglioramento introdotto dai sistemi moderni:
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| Interfaccia | Meccanismo di Bloccaggio | Forza di Bloccaggio (Qualitativa) |
|---|---|---|
| Cono ad elevata rastrematura | Perno di trazione | Bassa |
| HSK (Cono a stelo cavo) | Bloccaggio a segmenti interno | Maggiore |
| Coromant Capto® (Cono a stelo cavo) | Bloccaggio a segmenti interno | Maggiore |
La dimensione dell'accoppiamento incide su rigidità alla flessione e regime massimo. BIG-PLUS® e HSK-A offrono una stabilità abbastanza buona per la maggioranza delle applicazioni rotanti nei centri di lavoro. Tuttavia, per le applicazioni pesanti, prima di un accoppiamento più grande come HSK-A 125 o SK60, andrebbe considerato Coromant Capto® C10. I grafici mostrano che Coromant Capto® C6 ha una resistenza al momento torcente di 2,29 volte migliore rispetto a HSK-A 63. L'angolo di torsione è risultato migliore di 7,1 volte, dimostrando l'efficacia delle soluzioni più avanzate in termini di performance.
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