Torque de preensão:a resposta para a pergunta errada

Gripping Torque:A resposta para a pergunta errada.

Parte 2 de uma série de duas partes

(veja Torque de aperto:Esta é a maneira correta de medir a eficácia da ferramenta/porta-ferramenta?).

À medida que as máquinas para metalurgia evoluíram, tornando-se cada vez mais rápidas, a busca pelo que chamamos de “segurança da ferramenta” também continuou. À medida que novas formas de porta-ferramentas entraram em uso, o torque de preensão continuou a ser o método preferido de julgar e comparar diferentes métodos para manter as ferramentas no lugar para obter a melhor produtividade.

Mandris de fresas de extremidade com trava lateral

O mandril sidelock foi uma solução inicial (há quase 100 anos) para garantir a segurança da ferramenta. Esta interface envolve o aperto de um parafuso na lateral do suporte em conjunto com um aterramento plano na lateral da ferramenta. Embora a segurança da ferramenta seja garantida, a solução de ajuste de forma cria uma série de outros problemas que o tornam um sistema menos do que ideal para métodos de usinagem modernos.

Primeiro, a natureza da fixação unilateral por meio de um parafuso de ajuste cria um problema óbvio de concentricidade. Como a força é aplicada perto do fundo da haste, ela faz com que a extremidade de corte da ferramenta se mova na direção oposta; portanto, ocorre um problema de excentricidade que diminui a vida útil da ferramenta e a precisão dimensional. Em segundo lugar, o parafuso de um lado do suporte acoplado a uma ferramenta de corte sem um pedaço de material de um lado cria um problema óbvio de desequilíbrio. O resultado é o aumento da vibração que afeta a vida útil da ferramenta, o acabamento e a vida útil do rolamento do fuso. A solução comum para superar essas duas desvantagens são velocidades e avanços mais lentos para melhorar a vida útil, o acabamento ou o som de usinagem. O prejuízo final no final, muitas vezes nunca percebido, pois muitos processos de usinagem são herdados, é a diminuição da produtividade.

Conforme mencionado em nosso artigo anterior, os mandris de trava lateral ainda estão sendo usados ​​hoje, em parte porque oferecem uma medida de segurança da ferramenta. No entanto, sua inerente falta de precisão e equilíbrio de excentricidade levou à evolução do igualmente popular sistema de mandril de pinça. Mas o que este sistema ganhou em precisão, deu em segurança da ferramenta.

Mandris de pinça

Os mandris de pinça evoluíram da necessidade de maior precisão do que o suporte de trava lateral tradicional. A este respeito, a marca de precisão foi muito melhorada. Além disso, a versatilidade do projeto foi outro atributo tremendo, reduzindo o custo adicional de um suporte totalmente novo quando era necessário um diâmetro de ferramenta diferente. A versatilidade e precisão aprimoradas tornaram este mandril sem dúvida um dos métodos de fixação de ferramentas mais populares da indústria. No entanto, o que o mandril de pinça ganhou em precisão, perdeu em torque de aperto. A natureza mecânica desta solução tornou o arrancamento da ferramenta um verdadeiro problema para aqueles que tentaram qualquer tipo de fresagem pesada com ela. Muitos operadores tentavam compensar apertando demais a porca, mas infelizmente isso só resultava em perda de precisão de excentricidade e segurança da ferramenta que ainda era insuficiente. Assim, o avanço continuou.

Mandris de moinho

A próxima evolução em porta-ferramentas veio na forma de mandris para fresadoras. Trata-se de uma solução mecânica desenvolvida há 50 anos para fornecer maior torque de preensão em relação aos mandris de pinça (mais segurança) com precisão semelhante para que os fabricantes possam ter um sistema semelhante a pinça capaz de fresar em desbaste. Os mandris do moinho foram considerados superiores ao travamento lateral, pois forneceram precisão aprimorada com torque de aperto aprimorado para maior segurança... se fixados corretamente. O aumento na precisão veio da interface da pinça, que prendeu uniformemente 360° ao redor da haste da fresa, enquanto a pista do rolamento forneceu maior transmissão de torque durante o aperto. Além disso, eles podem ser encapados, limitando o número de suportes diferentes necessários para cada diâmetro de ferramenta.

No entanto, os mandris de moinho têm muitos componentes separados. Conforme observado anteriormente, a ferramenta é presa usando uma gaiola de rolamento de rolos, que é então apertada com uma porca externa grande para comprimir o mandril ao redor da ferramenta. Embora o torque de preensão seja aumentado significativamente em relação ao de uma pinça, o tamanho da gaiola do rolamento de rolos requer uma porca grande para acomodá-los, portanto, um perfil de suporte muito volumoso e com baixa capacidade de alcance.

Também mencionado anteriormente, a eficácia do mandril do moinho depende muito do operador. A fixação adequada requer que a porca seja apertada o máximo possível e depois recuada ¼ de volta. Isso ocorre porque os rolamentos rolam um pouco sobre si mesmos quando apertados, causando excentricidade. Ao recuar, você libera a pressão nos rolamentos. Mas muitos operadores, devido à falta de conscientização, restrições de tempo ou outros motivos, tendem a apertar demais a porca sem recuar.

Outra desvantagem deste sistema é que os rolamentos de agulha nunca se localizam no mesmo lugar todas as vezes após o aperto e muitas vezes são rolados um sobre o outro. O resultado é a incapacidade de alcançar um equilíbrio repetível. Em velocidades mais baixas, os prejuízos do desequilíbrio nem sempre são imediatamente visíveis, mas à medida que as velocidades aumentam, a precisão do batimento e a vida útil da ferramenta diminuem rapidamente.

Finalmente, o mandril do moinho é uma solução de fixação cara. Além do custo inicial, há um custo de manutenção a ser considerado, pois a maioria deve ser quebrada e lubrificada a cada 6 meses. Como isso leva tempo e dinheiro, as operadoras geralmente pulam essa etapa vital. Como resultado, o torque de preensão diminui e a precisão da excentricidade é comprometida.

Outras opções

Quais são algumas outras alternativas para mandris de fresas de topo ou mandris de fresas que os operadores usaram na tentativa de obter a segurança da ferramenta?

O ajuste retrátil leva o método de ajuste por fricção a outro nível. Ele usa as propriedades de expansão térmica para acomodar alto torque de preensão com precisão adicional e repetibilidade de equilíbrio. Também pode ser usado com o sistema Safe-Lock™. Este sistema não só possui alto torque de fixação, precisão e equilíbrio; é também um dos sistemas mais fáceis para os operadores aprenderem.

O sistema de encaixe por pressão usa uma prensa mecânica para deformar temporariamente uma pinça/luva para inserir uma ferramenta de haste redonda. O suporte tem um leve ângulo correspondente ao da luva da pinça. Uma prensa hidráulica movendo-se através de um furo reto no meio pressiona a pinça e a ferramenta juntas. O torque de aperto é alto e a precisão de excentricidade é boa, mas o corpo do suporte não tem massa física, tornando-o menos do que ideal para cargas laterais pesadas, portanto, não é apropriado para desbaste pesado. A flexibilidade também está faltando, pois as ferramentas devem ter uma haste de determinado tamanho ou a pinça pode rachar. E como o sistema é proprietário, você se torna muito dependente de apenas um fabricante para preço, disponibilidade de estoque e variedade de opções de oferta.

Os mandris hidráulicos são bons para trabalhos verticais retos (furação/alargamento), mas não para fresamento. Eles usam fluido sob pressão para expandir uma bexiga interna que finalmente se encaixa na ferramenta. É adequado para usinagem de alta velocidade com baixa profundidade de corte e forças de corte, mas não é ideal para desbaste pesado ou qualquer cenário em que maiores forças radiais ou calor sejam encontradas. Por quê? O fluido no mandril é muito flexível para fornecer transmissão de torque de aperto suficiente. Além disso, a fresagem de alto desempenho em alguns casos pode gerar temperaturas que realmente fazem com que o óleo interno evapore, causando falhas. Semelhante ao mandril do moinho, a manutenção também é necessária de tempos em tempos para garantir que as bexigas internas não se desgastem demais e comecem a vazar.

Como mostra este artigo, a busca pelo torque máximo de preensão continuou por décadas sem nenhuma satisfação real porque a necessidade não estava sendo definida adequadamente. O torque de aperto foi a resposta para a pergunta errada.

Anteriormente apresentado em Haimer-USA.com.