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May 16, 2023

Effettuare la connessione

Figure 1. A toolholder transfers motion from the machine tool to the cutting

Figura 1. Un portautensile trasferisce il movimento dalla macchina utensile al tagliente stesso.

I portautensili forniscono la connessione critica tra il mandrino della macchina e l'utensile da taglio. Hanno il compito di afferrare saldamente l'utensile a velocità estremamente elevate, evitare un'eccentricità eccessiva e mantenere l'equilibrio. Canadian Metalworking ha parlato con Jack Burley, vicepresidente delle vendite e dell'ingegneria per Big Kaiser Precision Tooling Inc., sui principi fondamentali dei portautensili, compresi i sistemi comuni, un po' di storia e cosa potrebbe riservarci il futuro.

Burley ha oltre 30 anni di esperienza nel settore. In qualità di membro del comitato tecnico dell'American Society of Mechanical Engineers (ASME), esamina su base annuale i progetti di portautensili consigliati, i miglioramenti suggeriti e le modifiche richieste ai produttori.

CM:Qual è il lavoro base del portautensili?

Jack Burley: Un portautensile trasferisce il movimento dalla macchina utensile al tagliente stesso. Mette insieme l'intero assemblaggio(vedi Figura 1).

Ogni macchina segue uno standard di portautensili diverso, quindi sono disponibili in migliaia di varietà e adattamenti. Un produttore deve conoscere o valutare quale tipo di standard ha una macchina per il cambio utensile e il magazzino automatici.

CM:Quali sono le tipologie più comuni di portautensili?

Burley: Esistono tre comuni portautensili di tipo conico forte. Le rastremazioni ripide hanno una velocità di rastremazione da 7 a 24, il che significa che per ogni 7 pollici in Y ci sono 24 pollici in X, o una rastremazione di 3-1/2 pollici per piede.

Nel Nord America lo stile più comune è il CAT 40 e 50(vedi Figura 2a) . Si basa sullo standard ASME B5.50, in vigore dalla fine degli anni '70. Lo standard è stato sviluppato da Caterpillar Inc., che era un importante utente di macchine utensili con cambio utensile automatico. L'azienda ha stabilito come sarebbero stati i portautensili se i costruttori di macchine utensili avessero voluto vendergli. Volevano la standardizzazione.

Fino ad allora ogni OEM aveva un modo diverso di impugnare gli utensili. Non c'era intercambiabilità. Diverse aziende produttrici di portautensili e costruttori di macchine utensili si sono uniti a Caterpillar e ad alcuni altri produttori, hanno perfezionato il design e ne hanno fatto un nuovo standard.

I costruttori di macchine utensili giapponesi e asiatici hanno optato per la BT(vedi Figura 2b) , uno standard industriale giapponese (JIS) che esiste da circa lo stesso periodo dello standard CAT. La conicità stessa, i diametri, le lunghezze, sono le stesse del CAT. I portautensili CAT e BT si adatteranno allo stesso mandrino se caricati manualmente. La differenza sta nel meccanismo di cambio utensile: il modo in cui il cambio utensile automatico afferra il portautensile per cambiarlo dal caricatore al mandrino.

Figura 2a. La differenza principale tra un portautensili CAT e un portautensili BT è la scanalatura a V sul gambo. Vedi anche 2b.

Lo standard europeo DIN ha seguito l'esempio del design CAT. Le dimensioni del portautensile sono le stesse del CAT, ma la misurazione è nel sistema metrico.

CM:Cosa c'è di diverso nei portautensili HSK?

Burley: La lavorazione ad alta velocità ha iniziato a diventare popolare negli anni '90, soprattutto nel settore aerospaziale, dove hanno iniziato a lavorare parti monolitiche come i montanti delle ali da billette anziché utilizzare processi di fabbricazione. Per produrre rapidamente queste parti è stata utilizzata molta lavorazione ad alta velocità.

I sistemi di portautensili disponibili a quel tempo non erano capaci di questo tipo di lavorazione rispetto al gambo conico cavo tedesco, hohl Shaft Kegel (HSK) in tedesco, che ha una conicità meno profonda con un rapporto 1 a 10(vedere Figura 3). Da allora l'HSK è stato standardizzato alle specifiche ISO (12164-1, -2). Sono disponibili diverse dimensioni di portautensili HSK in diverse forme per adattarsi a macchine di piccole e grandi dimensioni. Ad esempio, la forma A è per la lavorazione generica e la forma E o F è per la lavorazione ad alta velocità. I moduli hanno caratteristiche diverse a seconda dello standard che seguono