Come scegliere tra un centro morto e un centro vivo per il tornio?

Avete un albero da tornire. Sapete che vi serve un supporto per la contropunta. Ma prendere il centro sbagliato può rovinare la finitura o bruciare il pezzo. È necessario scegliere l'utensile giusto per il lavoro specifico.

È consigliabile scegliere un centro vivo per la tornitura CNC generale e per le operazioni ad alta velocità, per evitare attriti e accumuli di calore. È necessario scegliere un centro morto per la rettifica o per la tornitura a bassa velocità e ad alta precisione, dove il runout deve essere prossimo allo zero. La scelta dipende interamente dalle esigenze di velocità rispetto a quelle di estrema precisione.

Molti operatori distruggono i centri morti facendoli funzionare ad alto numero di giri. Altri rovinano lavori di precisione utilizzando un centro vivo economico con cuscinetti allentati. Voglio aiutarvi a evitare questi errori costosi.

Quali sono le principali differenze funzionali tra un centro morto e un centro vivo?

Li avete entrambi in mano. Uno gira, l'altro è solido. Ma capite come questa differenza meccanica cambia il vostro processo di lavorazione?

Un centro vivo è dotato di cuscinetti interni e la punta ruota con il pezzo da lavorare. Un centro morto è un pezzo unico e solido di acciaio che rimane fermo mentre il pezzo ruota contro di esso. Questa differenza strutturale determina i livelli di attrito, le capacità di velocità e la precisione potenziale.

La differenza fondamentale sta nella struttura e nel movimento.

A Centro vivo¹ è un gruppo complesso. Ha un cono anteriore che entra in contatto con il pezzo. All'interno dell'alloggiamento sono presenti cuscinetti volventi. Questi cuscinetti permettono al cono anteriore di ruotare in modo sincrono con il pezzo. Poiché la punta ruota con il pezzo, l'attrito di scorrimento tra il centro e il foro centrale è praticamente nullo. Questo design è perfetto per le condizioni di taglio ad alta velocità. Tuttavia, i cuscinetti non sono perfetti. Hanno giochi minimi. Ciò introduce una piccola quantità di scostamento radiale. Ciò significa che la punta potrebbe oscillare leggermente, influendo sulla precisione di rotazione. In genere si utilizzano per la sgrossatura o la semifinitura, dove la velocità è più importante della perfezione a livello di micron.

A Centro morto² è semplice. È una struttura rigida solida e integrata. Non si muove. Rimane fisso nella contropunta. Il pezzo in lavorazione ruota, ma il centro non lo fa. In questo modo si ottiene un "contatto statico". Non essendoci parti in movimento, non c'è oscillazione dei cuscinetti. La rigidità è incredibilmente elevata. Offre la migliore precisione di posizionamento possibile. Tuttavia, la rotazione del metallo sul metallo crea attrito. Ciò richiede la lubrificazione.

Ecco una semplice ripartizione delle differenze:

Quali sono i rischi di espansione termica e attrito quando si utilizza un centro morto?

Un punto morto è rigido, ma crea calore. Ignorando questo calore, il pezzo da lavorare si distrugge molto rapidamente.

Il rischio principale è l'espansione termica causata dall'attrito. Quando il pezzo ruota contro il punto morto fisso, il calore si accumula, espandendo potenzialmente il pezzo di 0,4-0,6 mm. Questa espansione spinge il pezzo contro il centro, con il rischio di deformare l'albero o di danneggiare i cuscinetti della macchina.

Quando si utilizza un punto morto, si sfregano essenzialmente due pezzi di metallo sotto pressione. Anche con un lubrificante, l'attrito è inevitabile. Questo crea un ciclo pericoloso per il pezzo.

Il ciclo del fallimento
In primo luogo, il pezzo ruota contro la punta fissa. L'attrito genera calore. Il metallo si espande quando è caldo. Su un albero lungo, questo espansione termica³ può essere significativo, a volte superiore a 0,5 mm. Poiché la contropunta è bloccata, il pezzo in crescita non ha dove andare. Spinge più forte contro il punto morto. Questa maggiore pressione crea di più attrito e di più calore.

Conseguenze del calore
Se non si riesce a gestire questo aspetto, i risultati sono pessimi.

• Accanirsi: La punta si salderà al pezzo.
• Distorsione: L'asta sottile si inarca o si piega perché viene schiacciata.
• Pericoli per la sicurezza: Nei casi più gravi, la pressione dell'utensile combinata con l'espansione può far uscire il pezzo dalla macchina.

Come gestirlo
È necessario utilizzare un lubrificante ad alta pressione⁴ come il grasso al bisolfuro di molibdeno. L'olio normale gira troppo velocemente. Inoltre, è necessario mantenere basse le velocità. Non è possibile far funzionare un punto morto a 3000 giri/min. Per la rettifica cilindrica, questo è un problema minore perché il refrigerante scorre costantemente. Ma su un tornio potrebbe essere necessario fermare la macchina, ridurre leggermente la pressione della contropunta e rilubrificare per gestire l'espansione.

Perché scegliere il centro vivo rispetto al centro morto su un tornio CNC?

Le macchine CNC vanno veloci. Un centro solido non è in grado di tenere il passo con le moderne velocità di produzione senza subire danni.

Si sceglie un centro vivo per i torni CNC per gestire il taglio ad alta velocità senza surriscaldamento. I cuscinetti rotanti eliminano l'attrito che brucia i centri morti, consentendo una produzione efficiente, una maggiore durata degli utensili e una stabilità dimensionale costante durante le lunghe tirature.

Ci sono quattro ragioni specifiche per cui l'industria li preferisce per i lavori CNC.

1. Riduzione dell'attrito e della deformazione termica⁵
   I torni CNC spesso funzionano per ore senza fermarsi. Un centro vivo ruota con il pezzo in lavorazione. In questo modo si blocca efficacemente l'accumulo di attrito. Impedisce che il pezzo si riscaldi e cresca in lunghezza. In questo modo, la lunghezza delle spalle rimane costante dal primo all'ultimo pezzo del lotto.

2. Adattarsi all'alto numero di giri
   La moderna tornitura CNC utilizza inserti in carburo rivestiti. Questi utensili danno il meglio di sé a velocità superficiali elevate. Un centro morto limita il numero di giri. Un centro vivo consente di lavorare alla velocità ottimale per l'inserto. Se si utilizza un centro morto ad alta velocità, si distruggerà la punta in pochi minuti. Il centro vivo ruota liberamente, riducendo l'usura e l'ablazione.

3. Prolungare la durata del foro centrale⁶
   Spesso spostiamo i pezzi da una macchina all'altra. Potremmo tornirlo su un tornio e poi spostarlo su una rettificatrice. Abbiamo bisogno che il foro centrale rimanga perfetto. Un centro vivo utilizza un contatto di rotolamento. Non sfrega. Non ovalizza o segna il foro centrale. Questo garantisce che il foro centrale rimanga preciso per le operazioni secondarie.

4. Riduzione delle vibrazioni e miglioramento della stabilità
   Per i pezzi ad albero sottile, la struttura portante del centro vivo assorbe alcune vibrazioni di taglio. Agisce come uno smorzatore. Ciò migliora la stabilità del processo di lavorazione e riduce l'oscillazione del pezzo, con conseguente miglioramento della finitura superficiale.

Qual è l'impatto del peso del pezzo in lavorazione sulla durata dei cuscinetti a sfere?

I centri di lavoro si basano su cuscinetti. Come ogni cuscinetto, hanno un limite di carico. Il sovraccarico porta a guasti catastrofici.

Il peso del pezzo riduce direttamente la durata del cuscinetto se supera il carico radiale nominale del centro. I pezzi pesanti esercitano una pressione massiccia sulle piste, causando un affaticamento prematuro, un surriscaldamento e un eventuale grippaggio del centro vivo, che può rovinare il pezzo.

Ho a che fare con clienti che vanno dalle piccole officine alle grandi acciaierie. Il discorso del "peso" è un argomento che affrontiamo spesso. Non è possibile utilizzare un centro vivo standard per sostenere un rullo pesante.

Comprensione Valori di carico⁷
Un centro vivo gestisce due forze.

• Carico assiale: La forza della contropunta che spinge nel pezzo.
• Carico radiale: Il peso del pezzo in lavorazione spinge verso il basso.
  I centri standard sono progettati per il carico assiale. Sono adatti a essere spinti in. Sono meno adatti a reggere pesi pesanti su.

Modalità di guasto dei cuscinetti⁸
Se si mette un albero pesante su un centro vivo piccolo, i cuscinetti interni ne risentono. Le sfere o i rulli premono sulle piste. Questo fenomeno si chiama "brinelling". Quando si fa ruotare l'albero a mano, si ha una sensazione di sconnesso e di stridente. Inoltre, carichi irregolari o a sbalzo amplificano questa sollecitazione. I cuscinetti si riscaldano e si grippano. Se il cuscinetto si blocca mentre il tornio gira a 1000 giri/min, la punta centrale si ferma, ma il pezzo continua a muoversi. In questo modo il pezzo si sgrossa immediatamente e l'utensile da taglio si rompe.

Calcolo della durata della vita
Gli ingegneri utilizzano il fattore di vita L10 per prevedere il cedimento dei cuscinetti. Questo calcolo include il peso e il numero di giri. Se si raddoppia il carico, la durata non si dimezza, ma si riduce notevolmente. Per i nostri clienti che operano in condizioni gravose, raccomandiamo centri con file di cuscinetti supplementari o modelli "Bull Nose". Controllate sempre il peso massimo indicato dal produttore. È più conveniente acquistare un centro per impieghi gravosi che rottamare un albero da 2 tonnellate.

Conclusione

I centri vivi sono lo standard per la tornitura CNC ad alta velocità ed efficienza. I centri morti rimangono il re della precisione per la rettifica e i lavori a bassa velocità. Scegliete in base alle vostre esigenze di velocità e precisione.