Par de apriete:la respuesta a la pregunta equivocada

Torque de agarre:la respuesta a la pregunta equivocada.

Parte 2 de una serie de 2 partes

(consulte Par de apriete:¿Es esta la forma correcta de medir la eficacia de la herramienta/portaherramientas?).

A medida que las máquinas para trabajar el metal evolucionaron y se volvieron cada vez más rápidas, la búsqueda de lo que llamamos "seguridad de herramientas" también ha continuado. A medida que se empezaron a utilizar nuevas formas de portaherramientas, el par de apriete continuó siendo el método preferido para juzgar y comparar diferentes métodos para mantener las herramientas en su lugar y lograr la mejor productividad.

Mandriles para fresas de extremo de bloqueo lateral

El mandril de bloqueo lateral fue una solución temprana (hace casi 100 años) para garantizar la seguridad de la herramienta. Esta interfaz implica apretar un tornillo en el lateral del soporte junto con una superficie plana en el lateral de la herramienta. Si bien la seguridad de la herramienta está garantizada, la solución de ajuste de forma crea una serie de otros problemas que lo convierten en un sistema menos que ideal para los métodos de mecanizado modernos.

En primer lugar, la naturaleza de la sujeción unilateral a través de un tornillo de fijación crea un problema de concentricidad evidente. Cuando se aplica fuerza cerca de la parte inferior del vástago, hace que el extremo cortante de la herramienta se mueva en la dirección opuesta; por lo tanto, se produce un problema de descentramiento que reduce la vida útil de la herramienta y la precisión dimensional. En segundo lugar, el tornillo en un lado del soporte junto con una herramienta de corte al que le falta un trozo de material de un lado crea un problema de desequilibrio obvio. El resultado es una mayor vibración que afecta la vida útil de la herramienta, el acabado y la vida útil del cojinete del husillo. La solución común para superar estos dos inconvenientes es velocidades y avances más lentos para mejorar la vida útil, el acabado o el sonido del mecanizado. El detrimento final al final, que a menudo nunca se percibe ya que muchos procesos de mecanizado se heredan, es la disminución de la productividad.

Como se mencionó en nuestro artículo anterior, los mandriles de bloqueo lateral todavía se usan hoy en día, en parte porque ofrecen una medida de seguridad de la herramienta. Sin embargo, su falta inherente de precisión de concentricidad y equilibrio condujo a la evolución del igualmente popular sistema de mandril de boquilla. Pero lo que este sistema ganó en precisión, lo regaló en seguridad de la herramienta.

Mandriles de pinza

Los mandriles de pinza evolucionaron a partir de la necesidad de una mayor precisión que la del portabrocas lateral tradicional. En este sentido, la marca de precisión mejoró mucho. Además, la versatilidad del diseño fue otro gran atributo, reduciendo el costo adicional de un portaherramientas completamente nuevo cuando se requería un diámetro de herramienta diferente. La versatilidad y precisión mejoradas hicieron de este mandril posiblemente uno de los métodos de sujeción de herramientas más populares en la industria. Sin embargo, lo que el mandril de pinza ganó en precisión, lo perdió en par de agarre. La naturaleza mecánica de esta solución hizo que la extracción de la herramienta fuera un problema real para aquellos que probaron cualquier tipo de operaciones de fresado pesado con ella. Muchos operadores tratarían de compensar apretando demasiado la tuerca, pero, por desgracia, esto solo resultó en una pérdida de precisión de desviación y una seguridad de la herramienta que aún era insuficiente. Por lo tanto, continuaron los avances.

Mandriles de molino

La siguiente evolución en portaherramientas vino en forma de mandriles de fresado. Se trata de una solución mecánica desarrollada hace 50 años para proporcionar un mayor par de agarre en comparación con los mandriles de pinza (más seguridad) con una precisión similar para que los fabricantes puedan tener un sistema similar a una pinza capaz de fresado en desbaste. Los mandriles de molino se consideraron superiores a los de bloqueo lateral en el sentido de que brindaban una precisión mejorada con un par de agarre mejorado para mejorar la seguridad... si se sujetaban correctamente. El aumento en la precisión provino de la interfaz de la pinza, que se agarró uniformemente 360° alrededor del vástago de la fresa, mientras que la pista del cojinete proporcionó una mayor transmisión del par durante el apriete. Además, se pueden revestir, lo que limita el número de soportes diferentes necesarios para cada diámetro de herramienta.

Sin embargo, los mandriles de molino tienen muchos componentes separados. Como se indicó anteriormente, la herramienta se sujeta con una jaula de cojinete de rodillos, que luego se aprieta con una tuerca exterior grande para comprimir el mandril alrededor de la herramienta. Si bien el par de sujeción aumenta significativamente con respecto al de una pinza, el gran tamaño de la jaula del rodamiento de rodillos requiere una tuerca grande para alojarlos, por lo que el perfil del soporte es muy voluminoso y tiene poca capacidad de alcance.

También se ha mencionado anteriormente que la eficacia del mandril del molino depende mucho del operador. La sujeción adecuada requiere que la tuerca se apriete tanto como sea posible y luego se retroceda ¼ de vuelta. Esto se debe a que los rodamientos giran un poco sobre sí mismos cuando se aprietan, lo que provoca el descentramiento. Al retroceder, libera presión sobre los rodamientos. Pero muchos operadores, debido a la falta de conocimiento, limitaciones de tiempo u otras razones, tienden a apretar demasiado la tuerca sin retroceder.

Otro inconveniente de este sistema es que los cojinetes de agujas nunca se ubican en el mismo lugar cada vez que se ajustan y, a menudo, giran unos sobre otros. El resultado es la incapacidad de lograr un equilibrio repetible. A velocidades más bajas, los perjuicios del desequilibrio no siempre son inmediatamente visibles, pero a medida que aumentan las velocidades, la precisión del descentramiento y la vida útil de la herramienta disminuirán rápidamente.

Finalmente, el mandril de molino es una solución de sujeción costosa. Además del costo inicial, hay que considerar un costo de mantenimiento, ya que la mayoría se debe desarmar y engrasar cada 6 meses. Dado que esto requiere tiempo y dinero, los operadores a menudo se saltan este paso vital. Como resultado, el par de sujeción disminuye y la precisión de desviación se ve comprometida.

Otras opciones

¿Cuáles son algunas otras alternativas a los mandriles para fresas o los mandriles para fresas que han usado los operadores en un intento por lograr la seguridad de la herramienta?

El ajuste por contracción lleva el método de ajuste por fricción a otro nivel. Utiliza las propiedades de la expansión térmica para acomodar un alto par de agarre con mayor precisión y repetibilidad del equilibrio. También se puede utilizar con el sistema Safe-Lock™. Este sistema no solo tiene un alto par de sujeción, precisión y equilibrio; también es uno de los sistemas más fáciles de aprender para los operadores.

El sistema de ajuste a presión utiliza una prensa mecánica para deformar temporalmente una boquilla/manguito para insertar una herramienta de vástago redondo. El soporte tiene un ligero ángulo que coincide con el del manguito del collarín. Una prensa hidráulica que se mueve a través de un orificio recto en el medio presiona el collar y la herramienta juntos. El par de agarre es alto y la precisión de concentricidad es buena, pero el cuerpo del portaherramientas carece de masa física, lo que lo hace menos que ideal para cargas laterales pesadas, por lo que no es apropiado para desbaste pesado. También falta flexibilidad, ya que las herramientas deben tener un vástago de cierto tamaño o la pinza puede romperse. Y debido a que el sistema es propietario, se vuelve muy dependiente de un solo fabricante en cuanto a precio, disponibilidad de existencias y variedad de opciones de oferta.

Los mandriles hidráulicos son buenos para trabajos verticales rectos (taladrado/escariado), pero no para fresado. Usan fluido bajo presión para expandir una vejiga interna que finalmente se acopla a la herramienta. Es adecuado para maquinado de alta velocidad con baja profundidad de corte y fuerzas de corte, pero no es ideal para desbaste pesado o cualquier escenario en el que se encuentren mayores fuerzas radiales o calor. ¿Por qué? El fluido del mandril es demasiado flexible para proporcionar una transmisión de par de apriete suficiente. Además, el fresado de alto rendimiento en algunos casos puede generar temperaturas que en realidad provocan que el aceite interno se evapore, provocando fallas. Al igual que el mandril del molino, también se requiere mantenimiento de vez en cuando para garantizar que las vejigas internas no se desgasten demasiado y comiencen a tener fugas.

Como muestra este artículo, la búsqueda del par máximo de agarre continuó durante décadas sin ninguna satisfacción real porque la necesidad no estaba bien definida. El torque de agarre fue la respuesta a la pregunta equivocada.

Apareció anteriormente en Haimer-USA.com.