Selezione del mandrino

I mandrini servono a sostenere utensili a stelo cilindrici. Ci sono molti tipi di mandrino e la selezione varia in base a:

• Applicazione: fresa a candela, punta, maschio, alesatore
• Materiale del componente e tolleranza
• Produzione: volumi elevati o produzione mista
• Refrigerante: lavorazione a secco, emulsione, MQL – attraverso l'utensile o esternamente

Confronto dei mandrini

Nella tabella che segue è riportato un confronto tra diversi tipi di mandrino che essere utile nella scelta.

Stelo cilindrico

Lo stelo cilindrico è bloccato uniformemente e viene utilizzato per migliorare la precisione di runout nelle operazioni di fresatura, foratura e alesatura. Senza un piano o un bloccaggio, presenta limiti di momento torcente e di forza assiale prima di muoversi nell'attacco.

Mandrino idraulico

La membrana idraulica fornisce valori elevati in termini di forza di bloccaggio e precisione di runout. Molto semplice da usare, senza bisogno di attrezzi separati. Utilizzando le pinze, è possibile ridurre il numero di mandrini necessari ed erogare il refrigerante attraverso l'utensile (foratura) o attraverso le pinze (fresatura).

Mandrino a bloccaggio termico

Il foro del mandrino è leggermente più piccolo del diametro dello stelo e, per il cambio dell'utensile, il mandrino deve essere riscaldato. Considerata l'espansione termica tra attacco e stelo dell'utensile, i mandrini a bloccaggio termico vengono utilizzati soprattutto per utensili rotanti in metallo duro integrale. Per cambiare gli utensili, è necessaria un'attrezzatura di riscaldamento e ogni mandrino è compatibile con un solo diametro di stelo e un unico sistema di erogazione del refrigerante. Ciò rende il bloccaggio termico ideale alla produzione con una tool-room per il cambio degli utensili.

Il bloccaggio termico offre buona accessibilità ed elevata precisione di runout, con forza di bloccaggio medio-alta.

Mandrino a pinza ER (DIN6499)

La precisione di runout e la forza di bloccaggio non sono così buone come con i mandrini idraulici o quelli a bloccaggio termico. Tuttavia, l'eccellente flessibilità offerta dalle pinze rende il mandrino a pinza ER un'opzione economica e universale per applicazioni di foratura e fresatura leggera. Il cambio utensile può essere gestito in macchina con un'apposita attrezzatura. Utilizzare una chiave torsiometrica per fissare il mandrino senza serrare eccessivamente, per non ridurre la precisione e danneggiare il mandrino.

Stelo con piano di riferimento

Lo stelo con piano di riferimento viene utilizzato per applicazioni a momento torcente più elevato, in cui la sicurezza antitorsione è più critica della precisione di runout.

Adattatore punta per stelo ISO9766

L'adattatore per punta è adatto a operazioni di foratura medio-grandi. Il piano di riferimento corre lungo tutto lo stelo, dato che la punta è soggetta solo a forze di compressione assiali (lo sfilamento non è un rischio), ma ha un contatto su faccia assiale con l'adattatore per ottimizzare la stabilità. L'adattatore per punte differisce dall'adattatore Weldon in quanto la faccia dell'adattatore è rettificata e lo stelo è più lungo, per favorire la stabilità.

Adattatore Weldon per stelo DIN 6535-HB

L'adattatore Weldon o di "fresatura" era il mandrino tradizionale utilizzato per le applicazioni di fresatura. I piani corti forniscono resistenza al momento torcente e sicurezza contro lo sfilamento. Il punto debole è la precisione di runout che è un fattore importante per le prestazioni degli utensili di fresatura. Questo tipo di mandrino viene spesso sostituito da un bloccaggio termico o idraulico.

Accoppiamento a vite modulare

L'interfaccia di accoppiamento a vite modulare offre molti vantaggi per la fresatura e la barenatura. Sulle macchine più piccole, la rimozione del mandrino consente di adottare lunghezze di riferimento inferiori, riducendo sensibilmente le vibrazioni. Per le lunghe sporgenze, il materiale e la forma dello stelo possono essere ottimizzati più facilmente rispetto agli utensili integrali.

Per la fresatura, gli utensili lunghi in metallo duro integrale sono particolarmente costosi ma, se si utilizza solo l'estremità, i costi dell'utensile possono essere notevolmente ridotti.

Adattatori di interfaccia macchina

Utilizzati principalmente per i mandrini macchina di piccole e medie dimensioni (HSK40/50/63 - cono ad elevata rastrematura #30, 40 - C3/C4/C5/C6). Tutti gli altri mandrini incidono sulla lunghezza dell'assieme. Ridurre la lunghezza di riferimento a meno di tre volte il contatto flangia per ridurre le vibrazioni e aumentare la produttività.

Cilindrico – acciaio/metallo duro integrale

La lunghezza dello stelo si seleziona per fornire la migliore lunghezza "sporgente" dal mandrino. L'acciaio si utilizza fino a 3×D e il metallo duro integrale fino a 8×D.

Conico – acciaio/metallo duro integrale

La forma conica ha un grande impatto sulla stabilità. Quando lo spazio lo consente e per la lavorazione a 5 assi, la forma conica è sempre preferibile. La sostituzione delle frese a candela coniche in metallo duro integrale ha un grande impatto sui costi di attrezzamento. Gli steli conici sono disponibili anche come Coromant Capto® per acciaio.

Steli sottodimensionati G – metallo ad alta densità

Superando di oltre tre volte il diametro del gambo, le vibrazioni sono sempre un problema. L'ottimizzazione della lunghezza sporgente al minimo assoluto richiesto fa la differenza. Gli steli sottodimensionati tipo G sono di 0,3 mm (0,012 poll.) più piccoli del diametro di taglio e, se utilizzati in combinazione con pinze specifiche per mandrini idraulici, la lunghezza dello stelo può essere facilmente modificata. Il loro campo di applicazione è di 3–6 volte il diametro dello stelo.

Stelo cilindrico con quadro per maschiatura

Gli adattatori per maschi sono concepiti per le operazioni di maschiatura in macchine dotate di cambio utensile automatico. Un'azione combinata di tensione e compressione compensa le differenze tra avanzamento del mandrino e passo del filetto. Anche delle minime differenze tra avanzamento calcolato e passo effettivo del maschio possono generare forze di spinta estremamente alte sulle flange del maschio e un aumento della pressione di taglio. Quando si filetta con un maschio con stelo/quadro cilindrico, è importante utilizzare un adattatore con le stesse dimensioni dello stelo/quadro.

Mandrini per maschiatura sincronizzati

I mandrini per maschiatura sincronizzati, come CoroChuck® 970, sono basati su un microcompensatore che allinea le deviazioni radiali e assiali. Le forze di spinta sui fianchi del maschio vengono ridotte e ciò comporta una migliore finitura superficiale e una maggiore durata utensile. I mandrini per maschiatura sincronizzati utilizzano pinze ER con quadro. Non è consigliabile utilizzare una pinza senza quadro dato che, in caso contrario, l'elevato momento torcente farà ruotare il maschio nella pinza.

Cambio rapido

È importante che gli adattatori per maschi a cambio rapido siano della giusta misura, altrimenti sussiste un alto rischio di rottura del maschio e di scarsa tolleranza sul filetto finito.

Per ottenere il miglior risultato dalle macchine non dotate di maschiatura sincronizzata, è opportuno attenersi alle seguenti raccomandazioni:

• Programmare l'avanzamento macchina su un valore inferiore del 10% rispetto a quello teorico (passo del filetto, giri/min). Questo permette al maschio di rispettare perfettamente il passo
• Ridurre la profondità di maschiatura del 10% per evitare la rottura del maschio
• Quando si maschiano fori profondi su materiali teneri (ad es. l'alluminio), avanzamento e profondità dovrebbero essere ridotti del 3-5%

Selezione del mandrino/raccomandazioni