La qualità nel mandrino: la proposta di Fahrion

Il mandrino di serraggio per utensili rotanti, o comunque cilindrici, è un elemento chiave nel contesto delle lavorazioni per asportazione poiché rappresenta il componente attraverso il quale macchina e pezzo si scambiano le forze e le coppie in gioco durante le varie fasi del ciclo di lavoro.

«Come utensilieri, affrontiamo frequentemente richieste legate a criticità che interessano operazioni di fresatura di un pezzo. – commenta Federico Costa, responsabile Commerciale di Febametal SPA – In molti di questi casi il componente sul quale intervenire non è l’utensile, bensì il mandrino. Solo adottando un mandrino di qualità opportunamente bilanciato infatti si evitano situazioni quali un serraggio insufficiente, un run-out eccessivo, con conseguenti problemi di rotondità pezzo, coassialità, fino a generare vibrazioni importanti e causando talvolta lo sfilamento dell’utensile. Tutti fattori che incidono sia sulla qualità della lavorazione sia sulla durata dell’utensile stesso. La nostra risposta in quest’ottica è rappresentata dai mandrini Fahrion, costruttore tedesco di cui Febametal è partner esclusivo ormai da diversi anni. In particolare, dal 2019, la nuovissima gamma Fahrion Premium di mandrini a pinza di altissima precisione è un’esclusiva per l’Italia offerta da Febametal».

Nuovo Fahrion Centro-P

Nel dettaglio, Fahrion Centro-P Premium è un sistema di precisione costituito da pinze di serraggio di precisione GERC-HP, ghiere di serraggio HPC e mandrini di precisione Centro-P che assicurano una performance tecnica paragonabile a quella dei mandrini a bloccaggio idraulico, a caldo o a quella dei mandrini idromeccanici. Il bloccaggio è realizzato meccanicamente per mezzo di un cono, che assicura una alta precisione di concentricità (<3 μm) grazie a una tolleranza speciale del cono. Viene così ridotto il run-out, contenendo il carico irregolare sui taglianti a beneficio della vita utensile e della finitura senza ricorrere alla diminuzione dell’avanzamento.

La forza di bloccaggio è costante poiché la conicità compensa assialmente la differenza di tolleranza tra il foro e l’albero, mentre le vibrazioni generate sono minori grazie agli intagli presenti nella pinza di serraggio. Le elevate performance raggiunte dalla soluzione sviluppata da Fahrion sono il risultato di una serie di scelte tecniche quali la pinza completamente annegata nel cono di alloggiamento, la ghiera di serraggio che scorre su una doppia guida, entrambe rettificate di precisione, il filetto trapezoidale che assicura il massimo della forza di bloccaggio e il diametro al massimo valore per tutta la lunghezza del mandrino.

Compatti e performanti

La linea Fahrion Centro-P Premium si compone di diverse gamme, a partire dai mandrini MPC Mini Precision particolarmente sottili con ingombri ridotti, ideali per lavorazioni in alta velocità (HSC). Utensili con gambo cilindrico a partire dal diametro di 1 mm vengono efficacemente bloccati. Il diametro esterno parte da 10 mm.

Alternativamente, i mandrini MPC sono disponibili anche in versione leggermente conica, in modo da garantire una ancor maggiore stabilità nelle lavorazioni in cave profonde, come quelle che talvolta si incontrano nella produzione degli stampi. Sono inoltre disponibili varianti che prevedono l’adduzione del refrigerante attraverso la pinza di serraggio. La scelta della pinza determina il tipo di adduzione del refrigerante, che portando il raffreddamento e la lubrificazione diretta sul tagliente genera una miglior qualità della superficie lavorata, una maggior vita utensile, una migliore evacuazione del truciolo.

I mandrini DPC Dynamic Performance sono i più venduti della gamma grazie alla loro polivalenza, specialmente nella fresatura pesante (HDC), ma anche in operazioni di ripresa, di finitura e di sgrossatura. Questi prodotti rappresentano la prima scelta per elevati valori di asportazione su macchine equipaggiate con moderne strategie di finitura, come per la lavorazione di stampi, di componenti per l’industria automobilistica, di macchine da costruzione, ed anche per la fabbricazione di pezzi di alta gamma e nella subfornitura. I mandrini DPC coniugano in maniera ottimale una alta stabilità con eccellente concentricità, in condizioni altamente dinamiche, e si rivelano particolarmente adatti per applicazioni in foratura e fresatura. Presentano un contorno esterno stabile cilindrico con un diametro al massimo del valore pari a quello della ghiera. Sono anche disponibili mandrini in versione conica per una ancor maggiore stabilità e minori vibrazioni.

Mandrini rinforzati

La serie UPC Ultra Power è costituita da mandrini di precisione con elevata rigidità, concepiti per rispondere alle operazioni più complesse, con particolare riguardo alle sollecitazioni radiali. Si tratta di una serie rinforzata con una ghiera di serraggio creata in più parti, nata per ottimizzare lo smorzamento delle vibrazioni e avere al contempo il massimo della rigidità.

Questa ghiera si contraddistingue per il nuovo disegno che prevede cuscinetto a sfere a contatto angolare e anello di compensazione. L’anello consente un bloccaggio della pinza senza forze radiali. Quando la pinza viene stretta, la pressione esercitata è unicamente assiale, dall’alto verso il basso. Inoltre, il design speciale con filetto trapezoidale a passo fine e con geometria esterna rinforzata assicura un miglior bloccaggio. Con la ghiera di serraggio UPC si realizza una coppia tra i 350Nm e i 380 Nm, più che sufficiente per assicurare una tenuta dal rischio di scorrimento della pinza. Lo spessore della parete interna del corpo del mandrino è stato aumentato al fine di meglio assorbire le forze radiali e di migliorare l’effetto antivibrante. Nel dettaglio, i mandrini Fahrion UPC si caratterizzano per una forza di bloccaggio ottimizzata affinché la pinza non ruoti all’interno del suo alloggiamento e per una costruzione robusta alla base pensata con l’obiettivo di limitare al massimo la nascita di vibrazioni. L’accoppiamento di sicurezza sulla superficie piana del Weldon impedisce lo slittamento assiale dell’utensile.

I mandrini rinforzati UPC sono offerti solo in versione corta. Qualora si rendesse necessario l’utilizzo di una versione più lunga, Fahrion propone i mandrini FPC Full Performance che si collocano tra quelli della serie DPC (rispetto ai quali danno prova di un più efficace smorzamento vibrazioni e una maggior forza di bloccaggio) e quelli della serie UPC (rispetto ai quali si mostrano più sottili). Anche questa serie è dotata di ghiera composta da più particolari, al fine di assicurare un’ottima capacità di smorzare le vibrazioni, e grazie alla loro lunghezza i mandrini FPC sono in grado di sopportare sforzi assiali su macchine stabili che lavorano con le moderne strategie di fresatura: ad esempio componenti per l’industria aerospaziale, aeronautica, medicale, stampi complessi e particolari di alta gamma nel mondo della subfornitura. I mandrini FPC estendono il programma Centro-P verso le applicazioni impegnative con elevate forze assiali. Lunghezze differenti permettono l’adattabilità della serie FPC a lavorare pezzi con difficile accessibilità, in presenza ad esempio di elementi di bloccaggio e di altre strutture di ingombro.

Precisione e stabilità

Al fine di raggiungere i migliori risultati nel corso della lavorazione, ad esempio in alesatura o in altre operazioni di alta precisione, è essenziale che l’utensile lavori con una perfetta concentricità. Si utilizzano dei mandrini che compensino errori di allineamento tra il porta utensile ed il mandrino della macchina. Per la prima volta, i mandrini AFC Adjustable Finishing (con regolazione fine di compensazione) uniscono i vantaggi del sistema di bloccaggio Centro-P alla possibilità di effettuare una regolazione radiale fine, grazie a quattro viti disposte sulla circonferenza del mandrino, e con questo raggiungere la miglior concentricità. Il mandrino AFC deve essere regolato direttamente in macchina per assicurare la miglior concentricità, così da eliminare ogni deviazione nella concentricità tra il mandrino stesso e l’interfaccia della macchina utensile.

Completano l’offerta Fahrion mandrini di prolunga con attacco cilindrico, ideali per realizzare facilmente diverse lunghezze di lavoro utilizzando utensili standard. Si risparmia così tempo e denaro nella lavorazione di particolari complessi. In linea di massima, più lungo è l’utensile, maggiori sono le possibilità che si generino vibrazioni. Ricorrendo ad un maggior numero di interfacce (prolunghe inserite nel mandrino di base) si aumenta il rischio di vibrazioni. Ed inoltre più interfacce significano minor precisione nella concentricità. Utilizzando i mandrini AFC, come elemento di base, la concentricità può essere realizzata grazie alla regolazione, ottimizzando il processo.