{{{sourceTextContent.title}}}

Quando utilizzare un mandrino a pinza

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Non date per scontato che il mandrino standard sia l'attrezzatura giusta per ogni applicazione del tornio.

{{{sourceTextContent.description}}}

Il mandrino motorizzato a tre griffe è il dispositivo di bloccaggio standard per la maggior parte degli utenti di torni CNC. Questo tipo di mandrino è abbastanza versatile da poter essere utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni di tornitura. Tuttavia, non è il mandrino migliore per tutti i lavori. Il mandrino a pinza è un dispositivo di bloccaggio alternativo che, come il mandrino a ganasce, utilizza la forza meccanica per trattenere il pezzo da tornire. Sebbene il mandrino a pinza non sia in grado di gestire la stessa ampia gamma di dimensioni dei pezzi che può ospitare un mandrino a ganasce, offre vantaggi in termini di velocità, precisione e produttività che possono essere fondamentali per determinati lavori.

Diversi fattori concorrono a determinare quale tipo di mandrino sia più adatto. Quando si valuta un mandrino a pinza rispetto a un mandrino a griffa per una determinata applicazione del tornio, si devono prendere in considerazione tutti i seguenti fattori.

Capacità di carico del mandrino

Il mandrino del tornio ha un peso massimo consentito basato sulla capacità di carico del cuscinetto. Se la combinazione di mandrino e lavoro rappresenta un peso eccessivo, i cuscinetti potrebbero essere sovraccaricati. Nelle applicazioni in cui c'è il rischio di superare questo limite, proprio questo pericolo può dettare la scelta dell'attrezzatura da lavoro. I mandrini a ganasce tendono a essere più massicci di quelli a pinza, il che rende il mandrino a pinza una scelta appropriata quando è necessario controllare il peso

Velocità del mandrino

Un mandrino a pinza tende a essere la scelta migliore per la tornitura a livelli particolarmente elevati di giri/minuto del mandrino. Ciò è dovuto a due ragioni.

Uno riguarda la massa del mandrino. A parità di potenza del mandrino che aziona un mandrino a ganasce e un mandrino a pinze, il mandrino a ganasce, più massiccio, impiegherebbe più tempo ad accelerare fino alla velocità. Il tempo di accelerazione allungherebbe il tempo di ciclo e ridurrebbe la produttività.

Un altro motivo riguarda la forza centrifuga, che diventa un problema significativo alle alte velocità perché aumenta con il quadrato del numero di giri. Ad esempio, raddoppiando la velocità del mandrino, la forza centrifuga si quadruplica. Questa forza allontana le ganasce del mandrino dal centro e tende a ridurre la forza di serraggio. Con un mandrino a pinza, invece, la forza centrifuga non ha un effetto significativo. Pertanto, la forza di serraggio è più costante in tutta la gamma di velocità.

Operazione da eseguire

Un mandrino a pinza applica la forza di serraggio su tutta la circonferenza del pezzo, anziché solo su aree di contatto selezionate. Il risultato è una stretta concentricità. Ciò può essere particolarmente significativo per le lavorazioni in seconda operazione, quando la precisione rispetto alla prima operazione è un problema. Anche quando si usa un mandrino a ganasce per la prima operazione, si può usare un mandrino a pinze per la seconda operazione, grazie alla sua precisione di serraggio. Un mandrino a ganasce con ganasce morbide alesate ripete con un TIR compreso tra 0,0006 e 0,0012 pollici. Un mandrino a pinza offre in genere una ripetibilità di 0,0005 pollici TIR o superiore. Il mandrino a pinza può anche essere regolato per la concentricità durante l'installazione per migliorare ulteriormente la precisione delle operazioni secondarie.

Dimensioni del pezzo

I mandrini a pinza sono più adatti a pezzi di diametro inferiore a 3 pollici.

Un mandrino a pinza può anche imporre una limitazione alla lunghezza del pezzo. In particolare, un mandrino a pinza limita l'escursione assiale della macchina (asse Z), poiché la sua lunghezza è superiore a quella di un mandrino a ganasce. Quando la lunghezza di lavorazione di un pezzo è tale che per tagliarlo è necessaria quasi tutta la corsa disponibile della macchina, questo requisito imporrà probabilmente l'uso di un mandrino a ganasce.

Dimensione del lotto

Sia i lotti molto grandi che quelli molto piccoli contribuiscono alla scelta di un mandrino a pinza.

Quando i lotti sono piccoli e numerosi, il vantaggio del mandrino a pinza riguarda i tempi di cambio. La sostituzione delle ganasce richiede circa 15-20 minuti per un mandrino a ganasce standard o 1 minuto per un mandrino a ganasce appositamente progettato per il cambio rapido, ma la pinza di un mandrino a pinze a cambio rapido può essere sostituita in 15-20 secondi. I risparmi di tempo si sommano quando le sostituzioni sono frequenti.

Un analogo risparmio di tempo legato al serraggio si aggiunge quando i lotti sono di grandi dimensioni. Un mandrino a pinza richiede meno tempo per aprirsi e chiudersi rispetto a un mandrino a ganasce, riducendo il tempo di ciclo grazie al tempo di non taglio da un pezzo all'altro.

Gamma di dimensioni del pezzo

Il motivo per cui un mandrino a pinza si apre e si chiude più rapidamente è che la sua corsa di azionamento è più breve. Rispetto a un mandrino a ganasce, un mandrino a pinze è più limitato nella gamma di dimensioni del pezzo che può ospitare.

I mandrini a pinza scambiano essenzialmente la flessibilità con la velocità. Se le dimensioni dei pezzi sono costanti, un mandrino a pinza è più veloce. Tuttavia, se i pezzi variano significativamente in termini di dimensioni, può essere necessario un mandrino a ganasce per soddisfare l'intera gamma di lavori.

Tipi di materiali

Per l'acciaio laminato a caldo, le fusioni, i pezzi forgiati e gli estrusi, i mandrini a ganasce standard tendono a funzionare meglio a causa delle variazioni di diametro insite in tutti questi tipi di pezzi. D'altra parte, i materiali laminati a freddo tendono ad avere dimensioni più costanti e quindi sono più adatti ai mandrini a pinza.

Tuttavia, l'assenza di misure di diametro non è necessariamente un ostacolo all'utilizzo di una pinza di serraggio. Le pinze di serraggio progettate per sezioni trasversali non rotonde possono essere fornite per barre estruse realizzate in forme personalizzate.

Vantaggi dei mandrini a pinza

. Peso ridotto

. Accelerazione rapida

. Meno influenzato dalla forza centrifuga

. Stretta concentricità

. Serraggio rapido

. Cambio rapido della pinza per il cambio pezzo

Svantaggi del mandrino a pinze

. Gamma limitata di dimensioni del pezzo

. Grande dimensione assiale

. Più adatto a pezzi piccoli

. Più adatto a pezzi con diametro costante

Lo scenario del sottomandrino

I torni con mandrini secondari sono spesso utilizzati in applicazioni ad alto volume in cui i mandrini a pinza possono realizzare risparmi significativi. Grazie alla loro capacità di lavorare tutte le facce di un pezzo in un unico ciclo, queste macchine sono spesso accoppiate a caricatori di barre per la produzione non presidiata di una successione continua di pezzi. In queste applicazioni, il risparmio nel tempo di azionamento del mandrino, che può essere piccolo per un pezzo, può sommarsi a un notevole risparmio di tempo se moltiplicato per l'intero ciclo di produzione.

L'arsenale dei mandrini

Quando si sceglie il sistema di bloccaggio più appropriato tra mandrino a ganasce e mandrino a pinze, è importante considerare anche una terza opzione. Può essere conveniente tenere a portata di mano entrambi i tipi di mandrino e passare da uno all'altro a seconda delle circostanze. Il passaggio da un mandrino a ganasce a uno a pinze, o viceversa, non dovrebbe richiedere più di 20 minuti. Il mandrino a griffa può rimanere sulla macchina per gestire una gamma imprevedibile di pezzi. Ma quando la macchina deve eseguire un lotto di grandi dimensioni o diversi lotti di pezzi di dimensioni costanti, l'aumento di produttività del mandrino a pinza può più che compensare il tempo speso per cambiare i mandrini.

Manutenzione dei sistemi di bloccaggio

Una corretta manutenzione dei sistemi di bloccaggio è importante. In effetti, può essere più importante della manutenzione della macchina utensile. La maggior parte delle moderne macchine utensili a controllo numerico dispone di ampi programmi logici progettati per controllare e proteggere la macchina utensile da problemi legati alla macchina. Ma in genere non esistono protezioni automatiche simili per gli accessori delle macchine. Inoltre, un guasto al sistema di bloccaggio, sia esso dovuto a un errore dell'operatore o a un danno causato da un incidente precedente, può essere catastrofico per la macchina e il lavoro e pericoloso per l'operatore. La prassi standard dovrebbe prevedere un breve controllo del sistema di bloccaggio, per verificare che tutto sia ben saldo e che nulla si sia mosso, ogni volta che un nuovo componente viene caricato nel dispositivo di bloccaggio.