Tipuri de mandrine de strung: Cum să alegeți mandrina potrivită pentru aplicația dvs. de prelucrare?

The mandrina de strung este interfața de susținere a lucrării dintre axul mașinii și piesa care este rotită. Pare o componentă simplă, dar selecția mandrina are un efect direct și semnificativ asupra concentricității realizabile, dimensiunii maxime a piesei de prelucrat, timpului de configurare și vitezei de funcționare sigure. Realizarea corectă este la fel de importantă ca și corectarea sculei de tăiere și a parametrilor de tăiere — o selecție slabă a mandrinei limitează orice alt aspect al operațiunii de prelucrare, indiferent de cât de bine este optimizat totul.

Cum funcționează mandrinele de strung: mecanismul de bază

Toate mandrinele de strung se atașează la axul mașinii printr-o interfață de montare standardizată - cel mai frecvent un camlock (D1) sau un suport filetat - și prind piesa de prelucrat prin fălci care se mișcă radial spre interior pe măsură ce se aplică o forță de strângere. Mecanismul care coordonează mișcarea fălcilor, câte fălci sunt utilizate și modul în care acestea sunt reglate determină tipul de mandrina și caracteristicile sale de fixare.

Parametrii cheie de performanță pentru orice mandră de strung sunt: ​​forța de strângere (cât de ferm poate ține piesa de prelucrat împotriva forțelor de tăiere), concentricitatea (cât de aproape se aliniază axa piesei de prelucrat cu axa axului), intervalul de deplasare a fălcilor (gama de diametre a piesei de prelucrat pe care mandrina le poate adapta fără schimbarea fălcilor) și viteza maximă sigură de operare (peste nivelul efectiv de strângere a fălcilor).

Mandrină cu autocentrare cu 3 fălci

Mandrina cu autocentrare cu 3 fălci este cea mai utilizată mandrina de strung în prelucrarea de producție. Cele trei fălci ale sale sunt conectate printr-o placă de rulare - un mecanism cu came spiralată - astfel încât rotirea cheii mandrinei mișcă toate cele trei fălci simultan și în cantități egale. Această acțiune de autocentrare înseamnă că o piesă de prelucrat rotundă sau hexagonală este centrată automat în mandrina pe măsură ce fălcile se închid, fără a necesita ajustarea individuală a fălcilor. Întreaga operațiune de prindere durează câteva secunde.

Mecanismul de autocentrare face ca mandrinele cu 3 fălci să fie rapide și practice pentru stocul de bare rotunde, țagle rotunde și stocul hexagonal - materialele care reprezintă majoritatea operațiunilor de strunjire. Limitarea de precizie este inerentă mecanismului de rulare: toleranțele de fabricație în angajarea de rulare și a fălcilor înseamnă că concentricitatea obținută este de obicei în intervalul de 0,05–0,15 mm TIR (denivelare totală indicată) pentru mandrinele de calitate standard, îmbunătățindu-se la 0,01–0,03 mm pentru mandrinele rectificate de precizie. Pentru majoritatea operațiunilor de strunjire de producție, acest nivel de concentricitate este suficient. Pentru lucrări de precizie care necesită o concentricitate mai bună, fie este nevoie de o mandră de precizie, fie piesa de prelucrat este indicată individual după prindere.

Mandrinele cu 3 fălci sunt disponibile ca prindere externă (fălci standard care prind exteriorul piesei de prelucrat) sau prindere internă (fălci configurate să prindă în interiorul unui orificiu sau tub). Seturile de fălci reversibile permit comutarea între prinderea externă și interioară fără a înlocui corpul mandrinei. Seturi de fălci moi - fălci prelucrate din aluminiu sau oțel moale care pot fi găurite la comandă pentru a prinde cu precizie un anumit diametru al piesei de prelucrat - îmbunătățesc concentricitatea în mod semnificativ pentru aplicații specifice și sunt utilizate în mod obișnuit în ciclurile de producție în care același diametru al piesei de prelucrat este prelucrat în mod repetat.

Mandrină independentă cu 4 fălci

Mandrina independentă cu 4 fălci are patru fălci, fiecare reglabilă independent prin propriul șurub. Nu există un mecanism de defilare - fiecare falcă se mișcă numai atunci când șurubul său individual este rotit, iar celelalte trei fălci nu sunt afectate. Această independență înseamnă că mandrina nu se autocentrează; plasarea unei piese de prelucrat într-un mandrina cu 4 fălci și strângerea acesteia aduce piesa aproximativ centrată, apoi operatorul trebuie să indice piesa de prelucrat cu un indicator de test cu cadran și să ajusteze fălcile individuale pentru a aduce piesa de prelucrat într-o aliniere reală cu axa axului.

Procesul de configurare este mai lent - indicarea într-o piesă de prelucrat la 0,005 mm TIR durează de obicei 3-10 minute, în funcție de priceperea operatorului - dar precizia realizabilă este semnificativ mai bună decât o mandrina cu 3 fălci. Mai important, independența celor 4 fălci îi permite să țină piese de prelucrat pe care un cu trei fălci nu le poate: stoc pătrat, țagle dreptunghiulare, piese turnate și forjate neregulate, componente turnate excentrice (unde linia centrală a piesei de prelucrat este decalată în mod intenționat de linia centrală a mandrinei pentru strunjirea excentrică) și orice formă nerotunda care trebuie prinsă în siguranță. Dacă piesa de prelucrat nu are o secțiune transversală rotundă sau hexagonală, o mandrina independentă cu 4 fălci este de obicei răspunsul.

Mandrinele cu 4 fălci dezvoltă, de asemenea, forțe de strângere mai mari pe falcă decât mandrinele cu trei fălci de dimensiuni echivalente, deoarece designul cu patru fălci permite șuruburi mai mari și un avantaj mecanic mai direct. Pentru tăieri grele pe piese cu diametru mare, unde forțele de tăiere sunt substanțiale, forța de strângere mai mare a unui 4-fălci este un avantaj semnificativ de siguranță și stabilitate.

Mandrina cu 6 fălci

Mandrina cu 6 fălci folosește șase fălci conectate printr-un mecanism de rulare, similar în principiu cu un cu 3 fălci, dar cu un număr dublu de fălci. Fălcile suplimentare distribuie sarcina de prindere pe un număr mai mare de puncte de contact, ceea ce reduce solicitarea de contact localizată pe suprafața piesei de prelucrat. Pentru tuburile cu pereți subțiri, inelele cu secțiune subțire și componentele cilindrice goale în care încărcăturile în trei puncte ale unei mandrine cu 3 fălci ar deforma sau ovale piesa de prelucrat, cele șase puncte de contact ale unei mandrine cu 6 fălci mențin rotunjimea piesei de prelucrat sub strângere.

Această capacitate de reducere a distorsiunii face ca mandrinele cu 6 fălci să fie standard pentru piesele cilindrice de precizie și aerospațiale cu pereți subțiri, piste de rulment, inele și orice componentă în care menținerea rotunjimii în timpul prelucrării este critică. Acestea sunt de obicei mai scumpe decât mandrinele cu 3 fălci de calitate echivalentă și mai limitate în gama disponibilă de deplasare a fălcilor, așa că sunt specificate acolo unde este necesar, mai degrabă decât ca înlocuitori de uz general pentru mandrinele cu 3 fălci.

Collet Chuck

O mandrina de mandrina foloseste o mandrina conica - un manșon cilindric despicat cu un orificiu intern de precizie - care este tras într-un loc conic în corpul mandrinei printr-o bară de remorcare sau o piuliță de închidere, determinând ca fantele mandrina să comprima și să prindă concentric piesa de prelucrat. Alezajul colei este prelucrat cu precizie la un diametru specific, astfel încât oferă o aderență aproape perfectă a pieselor de prelucrat care se potrivesc cu dimensiunea alezajului - concentricitatea de 0,003–0,008 mm TIR este realizabilă cu coloane de calitate pe stoc cu diametrul potrivit.

Acest avantaj de concentricitate, combinat cu schimbarea foarte rapidă a piesei de prelucrat (eliberarea și strângerea din nou a piuliței de închidere durează câteva secunde fără a fi necesară indicarea), face ca mandrinele de prindere să fie suportul de lucru preferat pentru strunjirea de precizie a barelor în aplicațiile de producție. Producția cu strung CNC de piese strunjite de precizie în stocul de bare rotunde folosește de obicei mandrine cu mandrine în loc de mandrine cu 3 fălci exact din acest motiv: concentricitatea este mai bună, timpul ciclului pentru schimbarea piesei de prelucrat este mai scurt și stocul de bare poate fi adesea alimentat prin axul mandrinei tubulare dintr-un alimentator de bare, permițând producția continuă fără oprirea reîncărcării fiecărei piese de prelucrat individual.

Limitarea este flexibilitatea: fiecare colț acoperă doar o gamă mică de diametre ale piesei de prelucrat (de obicei ±0,3–0,5 mm față de diametrul nominal al alezajului), așa că este necesar un set mare de colțuri pentru a acoperi o gamă largă de dimensiuni de stoc. Mandele nu sunt practice pentru piese de prelucrat neregulate, piese cu diametru mare sau piese turnate și forjate cu diametre exterioare variabile.

Mandrina magnetica

Mandrinele magnetice folosesc câmpuri electromagnetice sau magnetice permanente pentru a ține piesele de prelucrat feromagnetice pe suprafețe plane - fața mandrinei este alimentată, iar piesa aderă fără prindere mecanică. La strunguri, mandrinele magnetice sunt folosite pentru piese subțiri plate (discuri, inele, flanșe) unde prindere mecanică a fălcilor ar distorsiona piesa sau ar ascunde fața prelucrată și unde materialul piesei este oțel magnetic sau fontă.

Limitarea este evidentă: mandrinele magnetice nu funcționează cu materiale neferomagnetice (aluminiu, alamă, titan, materiale plastice), iar forța de reținere este redusă pe piesele subțiri sau cu zonă de contact mică. Sunt o soluție specializată pentru geometriile specifice ale piesei de prelucrat, mai degrabă decât o alternativă de uz general la mandrinele cu falci.

Specificații cheie atunci când alegeți un mandrin de strung

Mandrine rezistente pentru prelucrarea componentelor mari

Mandrinele de strung standard sunt proiectate pentru diametrul piesei de prelucrat și intervalele de greutate tipice pentru strunjirea de uz general. Pentru prelucrarea cu componente mari - strunjirea pieselor de prelucrat în intervalul de diametre 500 mm–2000 mm și cântărind sute de kilograme - sunt necesare mandrine specializate pentru sarcini grele, cu mecanisme de fălci substanțial mai grele, capacități mai mari ale alezajului și forțe de strângere mai mari.

Corpul mandrinei pentru lucrări de diametru mare este de obicei din oțel forjat, mai degrabă decât fontă, deoarece rezistența la tracțiune mai mare a oțelului forjat rezistă forțelor de acționare a fălcilor și solicitărilor de șoc din tăieri întrerupte pe piese forjate și turnate mari, neregulate. Canalele de ghidare a fălcilor trebuie să mențină o aliniere paralelă precisă la forțe mari de strângere pentru a preveni deformarea vârfului fălcii, ceea ce ar reduce contactul de prindere efectiv la o linie sau un punct, mai degrabă decât la un contact facial.

Pentru piesele de prelucrat cu diametre foarte mari, unde designul standard al mandrinei nu poate oferi o deplasare adecvată a fălcilor, sunt necesare seturi de fălci personalizate sau mandrine speciale cu geometrie extinsă a fălcilor. Relația dintre montarea mandrinei, greutatea piesei de prelucrat și viteza de funcționare sigură devine deosebit de critică la diametre mari - o piesă grea care rulează la o viteză necorespunzătoare creează forță centrifugă care poate depăși strângerea fălcilor și poate produce o ejecție extrem de periculoasă.

Întrebări frecvente

Când ar trebui să folosiți o mandrina cu 4 fălci în loc de una cu 3 fălci?

Principalele situații în care o mandrina independentă cu 4 fălci este alegerea potrivită mai degrabă decât o mandrina cu autocentrare cu 3 fălci sunt: ​​piese nerotunde (profile pătrate, dreptunghiulare, neregulate); lucrări de înaltă precizie în care este necesar un TIR de 0,005 mm sau mai bine; strunjire excentrică unde piesa de prelucrat trebuie să fie decalată în mod deliberat de axa axului; și tăiere foarte grea pe piesele de prelucrat cu diametru mare, unde forța de strângere mai mare a unui 4-fălci oferă o prindere mai fiabilă. Timpul mai lent de configurare al celor 4 fălci este prețul acestor capacități - pentru stocul de bare rotunde în cantități de producție, o mandrina cu 3 fălci (sau mandrina cu colț) este aproape întotdeauna mai rapidă și suficient de precisă.

Ce înseamnă TIR pentru o mandrina de strung și ce este acceptabil?

TIR (Total Indicated Runout) este variația totală a poziției radiale a piesei de prelucrat, măsurată de un indicator cadran în timp ce mandrina se rotește. Reprezintă combinația dintre precizia mandrinei, starea fălcilor și precizia de montare - o mandrina perfectă ar arăta zero TIR, ceea ce înseamnă că piesa de prelucrat este perfect concentrică cu axa axului. Mandrina standard cu 3 fălci TIR de 0,05–0,10 mm este acceptabilă pentru strunjirea generală unde concentricitatea nu este critică. Aplicațiile de strunjire de precizie necesită de obicei 0,01–0,03 mm, necesitând fie mandrine șlefuite cu precizie, fălci moi alezate la diametru, fie indicarea cu o mandră cu 4 fălci. Pentru aplicații de ultra-precizie, mandrinele sau indicatoarele cu dispozitive de fixare de precizie ating 0,003–0,008 mm.

Cât de des ar trebui să fie înlocuite sau remolate fălcile mandrinei de strung?

Uzura fălcilor este mecanismul principal de uzură în mandrinele de strung. Pe măsură ce suprafețele de contact ale fălcilor se uzează, aria de contact efectivă se reduce, iar concentrația forței de strângere crește, provocând în cele din urmă marcarea piesei de prelucrat și o fiabilitate redusă de prindere. Fălcile dure (oțel întărit) ar trebui să fie reșlefuite atunci când suprafețele de contact prezintă o uzură măsurabilă - de obicei detectabilă atunci când TIR-ul de stare nouă al mandrinei nu mai poate fi reprodus cu o piesă rotundă cunoscută. În mediile de producție, mandrina TIR trebuie verificată periodic (săptămânal sau lunar, în funcție de intensitatea utilizării), iar starea maxilarului trebuie inspectată. Fălcile moi sunt prelucrate la diametre specifice pentru anumite lucrări și reutilizate până la epuizarea stocului de fălci, apoi înlocuite cu semifabricate proaspete.

Mandrină de strung | Treapta de transmisie de mare viteză | Forjare si turnare | Cilindru mare compresor | Contactați-ne