I Coni Portautensili nel settore marmo-vetro

Se sei un operatore di macchine CNC hai certamente familiarità con l’utilizzo dei coni portautensili, o mandrini portautensili, che permettono di collegare i vari utensili all’elettromandrino del centro di lavoro.
Le funzioni di un cono per CNC sono essenzialmente queste:

Permettere il fissaggio dell’utensile all’elettromandrino
Permettere la trasmissione della forza e del moto dall’elettromandrino all’utensile
Fare in modo che l’utensile giri in maniera sicura, precisa e concentrica anche ad alti giri
Permettere una facile e veloce rimozione dell’utensile sia in maniera manuale (sgancio rapido) che attraverso i sistemi di cambio utensile automatico (sistema che prevede un magazzino utensili e manine portaconi)

Gli Standard

I coni portautensile di base seguono delle norme, degli standard, che sono stati definiti dall’ AMT: Association for Manufacturing Technology.
L’AMT è un’organizzazione che tra le sue attività include appunto la standardizzazione dei mandrini portatutensili usati nelle macchine utensili manuali e nei centri di lavoro a controllo numerico.

I 3 principali standard dei coni per CNC che interessano i settori marmo-vetro, legno e meccanico sono:

ISO DIN 69871 che identifica i Coni ISO (ISO 30, ISO 40 e ISO 50)
JIS (Mas 403) che identifica i Coni BT ( BT 30, BT 40, BT 50)
ISO DIN 69893 che identifica i Coni HSK (HSK-A, HSK-B, HSK-E, HSK-F)

Parti di un cono portautensile

Un cono in generale è costituito da

Codolo (solo negli ISO e nei BT)
Corpo conico
Flangia
Attacco utensile

Vediamo nel disegno seguente una rappresentazione dei coni ISO/BT e del cono HSK con le varie parti.

Codolo

Il codolo è una parte fondamentale perché connette l’elettromandrino al cono portautensile nelle famiglie ISO e BT. Il codolo viene detto anche tirante del cono.
Il codolo può essere di 2 tipi: “con angoli” o “raggiato”.
Nel caso di codolo con angoli nell’elettromandrino ci sarà un sistema di pinza a petali che aggancia il cono alla macchina.
Nel caso di codolo raggiato invece il sistema di aggancio è una boccola a sfera.

Il codolo è un vero e proprio consumabile perchè viene sottoposto a forte stress meccanico. Per questo consigliamo di controllare i codoli regolarmente e di sostituirli in caso siano rovinati o consumati.

Un codolo rovinato (magari a causa dell’inevitabile corrosione nel tempo) può anche spezzarsi e causare un danno al pezzo che si sta lavorando.
per avere sempre una macchina sicura ed efficiente si consiglia di controllare regolarmente i codoli e di fare una costante manutenzione come vedremo nei paragrafi successivi.

Corpo

Per corpo intendiamo la parte conica del cono e dipende dallo standard su cui si basa il cono. La norma ISO (DIN 69871) e BT (MAS 403) prevedono un cono lungo e facilmente identificabile mentre l’HSK prevede una parte conica molto più corta. Negli ISO il trascinamento avviene solo per accoppiamento nel cono, per attrito, mentre negli HSK, essendo il corpo molto più corto, il trascinamento avviene per accoppiamento sia sulla parte conica che sulla flangia. Quando il pezzo va in macchina, la pinza tira e accoppia sia cono che faccia. Questo accoppiamento è più stabile rispetto a quello che si ha negli ISO. Il corpo è un po’ diverso tra ISO e BT. Infatti Negli ISO il cono è alto 68,4 mm mentre nei BT è 65,4. Grazie a questa differenza di 3 mm lo standard riesce ad ottenere un accoppiamento sia sul cono che sulla flangia.

Flange

Per Flange, o scanalatura, intendiamo la parte che serve da aggancio alla manina portautensili. Anche qui c’è differenza tra i coni ISO e i coni BT. Nei coni ISO le flange hanno dei tagli passanti mentre nei BT i tagli sono non passanti. Tra le eccezioni ci sono dei coni senza tagli come quelli usati da Brembana. Nella foto seguente puoi vedere da destra a sinistra, un cono senza tagli di tipo darkside, un cono HSK con tagli passanti e un cono con tagli non passanti.

I tagli nelle flange

Inoltre i tagli, quando presenti, possono essere uguali o non uguali. Guardando un cono da sotto si può facilmente notare se c’è differerenza tra i 2 tagli. Dalla foto per esempio abbiamo i 2 modelli a confronto: il primo cono ha un taglio a filo e uno no, mentre nel secondo cono i tagli sono entrambi a filo quindi tagli uguali.

Tagli Su Coni Mandrino uguali e non uguali

Attacco utensile

Mentre codolo, corpo e flange dipendono dalla macchina, la parte inferiore del cono, cioè l’attacco utensile, dipende solamente dall’applicazione.
Nel settore marmo/vetro abbiamo principalmente 4 diversi attacchi:

il portapinza ER
il portautensile ½ GAS
l’attacco per mole da profilo
l’attacco per mole da ribasso

In foto puoi vedere 4 coni con i diversi attacchi.

Pinza di serraggio

Anche se non è una parte che costituisce il cono la pinza di serraggio merita attenzione perchè è un componente molto importante che si trova all’interno dell’elettromandrino e che permette l’aggancio del cono alla macchina.
Per i coni ISO e BT abbiamo principalmente 2 tipi di pinze che dipendono tipo di codolo se è ad angolo o raggiato mentre per gli HSK abbiamo una pinza di aggancio a parte. Nel dettaglio abbiamo:

Pinza a petali per aggancio codoli ad angolo sia per i coni ISO che BT. Per identificare una pinza a petali basta sapere che tipo di ISO/BT è il cono e avere la misura della lunghezza del perno. Con queste 2 informazioni si riesce ad identificare la pinza a petali corretta nel 90% dei casi.
Pinza aggancio a sfera (detta anche boccola a sfere) per aggancio codoli raggiati sia ISO che BT. Per identificare la boccola a sfere serve sapere il tipo di elettromandrino e di codolo.
Pinza aggancio HSK per i coni appunto HSK che come abbiamo visto non hanno codolo e quindi hanno bisogno di un sistema di aggancio diverso rispetto alle famiglie ISO e BT.

Pinze a petali per elettromandini

I Materiali

Per quanto riguarda il materiale possiamo avere coni in 3 diverse versioni:

Nichelati
In Acciaio Inox (Linea Endurance)
Neri (Linea Darkside)

La versione dei coni portautensili nichelati (il primo cono nella foto a partire da sinistra) si sta abbandonando piano piano nel corso degli ultimi anni . Il cono nichelato ha lo svantaggio che nel caso si scheggi si corrode facilmente. L’eventuale parte danneggiata infatti è soggetta a corrosione perchè la nichelatura è un trattamento di tipo superficiale. Tuttavia alcuni importanti costruttori (come Breton per esempio) continuano a fornire i coni Nichelati come standard con le loro macchine.

I coni portautensili in acciaio Inox sono il top di gamma e sono consigliati per tutti gli utilizzatori di macchine cnc che ricercano l’alta qualità. I coni con corpo in acciaio inox durano di più nel tempo. Anche dopo molti anni (3 – 4 anni) di elevato utilizzo questi coni non perdono le tolleranze e la loro concentricità. Tutto questo però è garantito se si esegue una buona e costante manutenzione. IMS ha anche ideato l’innovativo trattamento “Endurance”, una particolare finitura superficiale che permette di avere una superficie ancora più liscia su cui acqua e polvere scivolano aumentando la protezione del prodotto alla ruggine. Il trattamento endurance NON è disponibile per i coni HSK.

Una buona soluzione alternativa ai coni inox è rappresentata dai coni portautensili neri nella versione “Darkside” di IMS che richiedono una manutenzione minima. Facilmente riconoscibili per il colore nero si tratta di coni trattati termicamente che garantiscono un’elevata protezione alla ruggine. Dopo un lungo utilizzo potrebbero perdere qualche tolleranza richiedendo la sostituzione. I coni Darkside sono anche la linea più economica se confrontati a parità di modello con i coni Inox o Nichelati.

Le personalizzazioni

Sarebbe bello avere un codice univoco che identifichi il cono esplicitando senza margine di errore la famiglia, il tipo di codolo e il tipo di attacco utensile. Ma purtroppo non è così!
Sia nel settore marmo-vetro-legno che nel settore meccanico esistono tantissime tipologie di coni e l’identificazione del pezzo corretto per una specifica macchina non è sempre così semplice. La confusione è dovuta al fatto che i costruttori delle macchine non seguono gli standard come sono definiti ma variano il cono per motivi tecnici o spesso commerciali. Le “personalizzazioni” possono interessare la flangia che si aggancia alla manina, i tagli di trascinamento, il codolo del cono o qualcos’altro. Ogni cono infatti presenta una serie di elementi e di variazioni (dalle norme) che personalizzano il cono di uno specifico costruttore. Se ci focalizziamo per esempio sul settore marmo-vetro possiamo dire un cono Bavelloni non posso metterlo in una macchina Brembana, oppure il cono di una GMM non va bene per una Thibaut. Per identificare la tipologia del cono spesso bisogna sapere il settore industriale, il costruttore della macchina, la marca del mandrino, l’applicazione e il tipo di utensile da utilizzare.

Le personalizzazione nel settore marmo e nel settore Vetro

Nel nostro settore specifico possiamo affermare che:

“Principalmente” Intermac utilizza coni ISO 40 con tagli laterali e con doppia flangia. COn codoolo raggiato e quindi hanno la boccola a sfera.
“Principalmente” Breton utilizza coni ISO 40 con tagli uguali e coni HSK 80 B con gruppo interno. Il gruppo interno è composto da un perno con una rondella e un OR e serve a far passare l’acqua attraverso asse e pinza. I coni Breton sono sempre Nichelati.
“Principalmente” Denver / Helios / Thibaut utilizza coni BT con codolo BT o personalizzato. Per esempio dentro il codolo helios ha un OR.
“Principalmente” Brembana utilizza ISO senza tagli nella flangia. Codolo DIN 69872.
“Principalmente” Omag se monta ISO 50 segue la norma DIN con tagli non uguali e dentino.
“Principalmente” VEM monta mandrini di tipo BT, monta codolo BT.

Manutenzione

Una buona manutenzione del cono portautensile e della sede cono nell’elettromadrino fa si che il cono stessoduri di più e che la macchina lavori sempre in maniera efficiente.
Si consiglia sempre di controllare i coni alla fine di ogni lavorazione, di non lasciarli montati e di pulirli asciugandoli con un panno asciutto per evitare la corrosio superficiale.Una volta rimossi i coni controlla anche i codoli e sostituisci quelli danneggiati, scheggiati o corrosi.
Oltre al cono è necessario pulire la sede nel madrino con l’apposito Tampone Pulitore Mandrino in modo da togliere eventuali trucioli di sporcizia che inevitabilmente possono crearsi durante le lavorazioni.
Consigliamo anche di controllare periodicamente la pinza a petali o la boccola a sfere. Il sistema di tiraggio è soggetto ad usura perchè lavora sotto forte stress meccanico e per questo non deve essere trascurato. Per questo consigliamo sempre di tenere una pinza a petali di scorta come ricambio in modo da evitare il fermo macchina nel caso di una rottura imprevista della pinza. Attenzione: una vibrazione anomala degli utensili può essere un campanello di allarme sullo stato della pinza. La sostituzione della pinza pentali o di una boccola su coni ISO e BT è molto semplice, basta una chiave a brugola per svitare una vite. E’ un pò più complicato sostituire una pinza nei coni HSK e per questo le pinze HSK vengono fornite come kit insieme ad una chiave speciale e a delle istruzioni da seguire.

Conclusione

Tramite il sito e-commerce amastone forniamo giornalmente mandrini e coni portautensili in tutto il mondo a clienti che operano in diversi settori non solo quello marmo-vetro. Grazie alla stretta collaborazione con IMS abbiamo alle spalle l’esperienza di uno dei costruttori italiani più importanti e per questo possiamo soddisfare con velocità anche le richieste più complicate.
Proprio per le problematiche trattate in questo articolo nella fase di pre-vendita, o subito dopo la ricezione di ordini diretti online, è possibile che i nostri tecnici chiedano di verificare la correttezza del cono attreverso una foto o attraverso informazioni aggiuntive sulla macchina CNC e sull’elettromandrino montato. Attraverso la foto di un cono usato, o di un codolo, o il modello della macchina riduciamo al minimo ogni possibilità di errore.

Link Utili:

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