Capitolo 1: Le basi – Il significato della conicità del mandrino e del rapporto di conicità
L'origine di tutte le classificazioni risiede nella conicità del mandrino della macchina utensile. Lo scopo fondamentale del design conico è il centraggio preciso e la trasmissione della coppia.
Significato della conicità: La conicità si riferisce al rapporto tra il diametro di un cono e la sua altezza. In un portautensile, il cono raggiunge un posizionamento autobloccante: quando la superficie conica del portautensile si adatta perfettamente al cono del mandrino, entrambi raggiungono una coassialità estremamente elevata nella direzione radiale (X/Y), garantendo il centro preciso di rotazione dell'utensile.
Due sistemi conici tradizionali: in base al rapporto di conicità, i portautensili tradizionali a livello globale sono divisi in due categorie principali: il cono 7:24 e il cono 1:10 (HSK). Le loro differenze vanno ben oltre un semplice numero.
Capitolo 2: Eredità classica – 7:24 Portautensili conici
Il cono 7:24, grazie alla sua lunga storia e alla forte versatilità, è attualmente la tipologia di portautensili più utilizzata. Il suo nome significa che il diametro della superficie conica cambia di 7 unità mentre la lunghezza assiale cambia di 24 unità. Questo tipo di portautensile si basa principalmente sulla superficie rastremata per il posizionamento radiale ed è stretto assialmente da un perno di trazione tramite il meccanismo di traino interno nel mandrino.
Principali classificazioni del Taper 7:24 (per standard e regione):
1. Portautensili BT (standard giapponese JIS/MAS)
Caratteristiche: il bottone a pressione utilizza fili imperiali
. È lo standard più comune nelle regioni asiatiche (inclusa Cina continentale e Taiwan).
Modelli: prendono il nome dal diametro dell'estremità grande-del cono, come BT30, BT40 (la specifica di medie-dimensioni più diffusa), BT50, ecc. I numeri più grandi indicano una maggiore capacità di carico-portante.
2. Portautensili SK / DIN 69871 (standard tedesco/europeo)
Caratteristiche: il perno utilizza filettature metriche (ad esempio M16). La forma della scanalatura di bloccaggio del perno è diversa da quella BT, rendendoli incompatibili.
Modelli: denominati in modo simile in base al diametro, come SK30, SK40, SK50, ecc. Si trovano comunemente su macchine utensili di fabbricazione tedesca e influenzate dalla Germania.
3. Portautensili con flangia CAT / V- (standard americano ANSI)
Caratteristiche: molto simili ai portautensili BT, ma alcuni dei primi modelli potrebbero presentare sottili differenze nei perni o nelle dimensioni. Oggi CAT e BT possono generalmente essere considerati intercambiabili nella maggior parte delle applicazioni.
Modelli: CAT40, CAT50, ecc.
Limitazioni del cono 7:24: A velocità di rotazione elevate, la forza centrifuga provoca l'espansione del cono del mandrino, determinando uno scarso contatto e una rigidità ridotta tra il cono del portautensile BT/SK e il mandrino (comunemente noto come "deriva del portautensile"). Pertanto, esiste un limite superiore alla velocità operativa sicura (in genere, il BT40 non è consigliato per un uso prolungato superiore a 15.000-18.000 giri/min).
Capitolo 3: Il campione dell'alta-velocità – Portautensili con cono 1:10 (HSK)
Per affrontare i limiti ad alta-velocità del cono 7:24, è stato sviluppato il portautensili HSK (tedesco: Hohlschaftkegel, che significa cono a gambo cavo), diventando il punto di riferimento per la lavorazione ad alta-velocità.
Design del nucleo: utilizza un rapporto di conicità 1:10 più ripido ed è costruito come un gambo cavo. Il suo principio di funzionamento è il "posizionamento a doppio-contatto": ad alte velocità, la forza centrifuga fa sì che il cono corto del portautensile entri in contatto con il mandrino per il posizionamento radiale, mentre contemporaneamente la faccia della flangia del portautensile entra strettamente in contatto con la faccia del mandrino, ottenendo il posizionamento assiale. Maggiore è la velocità, maggiore è la forza di serraggio e più sicura la presa.
Classificazione HSK (principalmente per modello e serie):
Per dimensione/capacità di carico: i modelli comuni includono HSK-A/E 32, HSK-A/E 63, HSK-A 100, ecc., dove il numero rappresenta il diametro della flangia.
Distinzioni delle serie chiave:
Tipi A/C/D/E/F: presentano flange a V-richieste per il cambio utensile automatico e canali di raffreddamento interni, utilizzati per i centri di lavoro.
Tipo B: senza flangia a V-, per il cambio utensile manuale, utilizzato in frese-torni o macchine-per scopi speciali.
Serie più comuni: il tipo HSK-E è un tuttofare ad alta-velocità-con le migliori prestazioni complessive; Il tipo HSK-F è più sottile, adatto a velocità di rotazione ultra-elevate.
Capitolo 4: La mano che impugna l'utensile – Classificazione per metodo di serraggio
Il gambo conico determina il modo in cui il portautensile si collega alla macchina, mentre l'interfaccia-frontend determina il modo in cui viene bloccato l'utensile da taglio. Questa è un'altra dimensione chiave che influenza la rigidità e la precisione della lavorazione.
1. Portautensili con bloccaggio laterale- (SC/FMB)
Principio: una o due viti di fissaggio sul lato si bloccano radialmente contro un utensile a codolo-diritto.
Vantaggi: struttura semplice, rigidità estremamente elevata, basso costo, adatto per tagli pesanti-.
Svantaggi: può danneggiare il gambo dell'utensile, minore precisione di posizionamento ripetibile, scarsa versatilità (un supporto per un diametro specifico).
Esempio di modello: BT40-SC16-90L (per il bloccaggio di un utensile a codolo cilindrico da 16 mm).
2. Portautensili idraulico
Principio: Il serraggio di una vite spinge il fluido idraulico interno, provocando la compressione uniforme di una camera di espansione, bloccando così l'utensile con elevata precisione e senza deformazione.
Vantaggi: alta precisione, elevata rigidità, eccellenti prestazioni di smorzamento delle vibrazioni e delle vibrazioni.
Svantaggi: manutenzione costosa e complessa (potenziale perdita di olio).
Applicazione: lavorazione di finitura, lavorazione-a sbraccio lungo, scenari sensibili alle vibrazioni.
3. Portautensili-per termoretrazione (adattamento termoretraibile)
Principio: sfrutta la differenza nei coefficienti di dilatazione termica tra il materiale del portautensile (acciaio legato speciale) e l'utensile (carburo). Il supporto viene riscaldato per espandere il suo foro, l'utensile viene inserito e, una volta raffreddato, il supporto si restringe, generando un'enorme forza di serraggio.
Vantaggi: Attualmente noto per offrire la massima rigidità e il miglior metodo di bloccaggio concentrico, con una struttura semplice.
Svantaggi: richiede apparecchiature di riscaldamento specializzate (riscaldatore a induzione), velocità di cambio utensile più lenta.
Applicazione: lavorazione ad altissima-alta-velocità, lavorazione ad ultra-alta-precisione (ad es. finitura di stampi).
