Quali sono le differenze tra i portautensili BT e BBT?

Investite in macchine CNC di fascia alta, ma state perdendo precisione a causa di una semplice fessura nel vostro portautensili? Comprendere la distinzione tra sistemi BT standard e sistemi BBT a doppio contatto è fondamentale per la produzione di precisione.

La differenza principale sta nella superficie di contatto. I portautensili BT standard entrano in contatto con il mandrino solo attraverso il cono, lasciando uno spazio vuoto tra la flangia e la superficie del mandrino. I portautensili BBT sono caratterizzati da un design a doppio contatto, che tocca contemporaneamente il cono e la superficie del mandrino, eliminando questo spazio e aumentando significativamente la rigidità.

I portautensili BT standard sono stati il cavallo di battaglia dell'industria per decenni, ma hanno dei limiti fisici quando li si spinge con forza. Il sistema BBT (spesso chiamato "Big Plus" o a doppio contatto) risolve queste limitazioni cambiando il modo in cui il portautensili è inserito nel mandrino. Vediamo le modifiche specifiche al design che rendono unico il sistema BBT.

Quali sono le caratteristiche strutturali del portautensili BT e del portautensili BBT?

A prima vista, questi due supporti sembrano quasi identici, ma un'occhiata più attenta alla flangia e alla conicità rivela la magia ingegneristica che li distingue.

Il supporto BT utilizza un rapporto conico 7:24 e si affida esclusivamente a questa forma conica per l'allineamento, lasciando uno spazio visibile di circa 3 mm sulla flangia. Il supporto BBT utilizza le stesse dimensioni del cono, ma modifica le tolleranze della flangia e della faccia del mandrino per garantire un contatto simultaneo in entrambi i punti.

Per comprendere la struttura, dobbiamo esaminare le basi del design "BT". BT sta per "Conio Morse¹" con una costruzione specifica del gambo utilizzata in tutto il mondo. La geometria di base è la conicità 7:24. Ciò significa che per ogni 24 mm di lunghezza assiale, il diametro del gambo diminuisce di 7 mm. Questa caratteristica si riscontra in tutte le misure standard, che si tratti del BT30 più piccolo, del BT40 standard o del BT50 per impieghi gravosi.

In una configurazione BT classica, il collegamento è semplice. Il gambo conico viene tirato nel mandrino dal perno di trazione. Si incastra perfettamente. Tuttavia, gli standard di produzione del BT sono progettati in modo che la faccia piatta del supporto (la flangia) non tocchi mai la punta del mandrino. In genere c'è uno spazio di circa 3 mm. Questo spazio assicura che il cono si inserisca completamente senza interferenze.

Il design strutturale BBT cambia questa regola. Sviluppato originariamente da Big Daishowa, questo "Sistema a "doppio contatto² stringe le tolleranze in modo significativo. La deformazione elastica del mandrino è calcolata nella progettazione. Quando il timone tira il supporto BBT verso l'alto, il cono tocca per primo e, quando il mandrino si espande leggermente sotto la forza di serraggio, la faccia del supporto entra in contatto con la faccia del mandrino. In questo modo si chiude completamente lo spazio di 3 mm. Per ottenere questo risultato, sia il supporto che il mandrino devono essere rettificati secondo le specifiche esatte.

Confronto strutturale

Cosa rende un sistema a doppio contatto superiore a un sistema solo conico in termini di rigidità?

Quando si utilizza una macchina ad alta velocità, la fisica inizia a giocare a sfavore. La fessura strutturale dei supporti standard diventa un punto debole che annulla la rigidità.

I sistemi a doppio contatto sono superiori perché il contatto frontale funge da arresto rigido, impedendo all'utensile di essere trascinato nel mandrino dalla forza centrifuga. Questo punto di appoggio aggiuntivo aumenta la rigidità complessiva da 20% a 30% rispetto ai sistemi solo conici, riducendo drasticamente le vibrazioni e la deflessione.

Vediamo perché lo spazio di 3 mm nei portautensili BT standard è un problema. Quando faccio girare un mandrino ad alto numero di giri, ad esempio da 12.000 a 18.000 giri/min, la forza centrifuga prende il sopravvento. L'albero del mandrino ruota così velocemente che la bocca del mandrino si espande verso l'esterno. Si apre come una campana.

In un sistema BT standard, l'unica cosa che tiene in posizione l'utensile è il cono. Quando l'imboccatura del mandrino si apre, il portautensili perde l'aderenza al cuneo. La forza del timone spinge il portautensili in profondità nel mandrino. Questo fenomeno si chiama "pull-in". È un incubo per la precisione. Cambia la posizione dell'asse Z, il che significa che l'utensile sta tagliando più in profondità di quanto programmato.

Il sistema BBT blocca fisicamente questo fenomeno. Poiché la flangia del supporto viene premuta saldamente contro la faccia del mandrino, l'utensile non può essere tirato indietro. Il contatto con la faccia agisce come una barriera rigida. Questo doppio supporto crea una base più ampia per l'utensile e assorbe l'energia delle vibrazioni. Le nostre intuizioni dimostrano che questo design aumenta la rigidità del mandrino³ significativamente.

Dati sull'impatto delle prestazioni

L'aggiornamento da BT standard a BBT può comportare direttamente una maggiore durata dell'utensile da taglio?

Gli utensili in metallo duro sono costosi. Se il portautensili vibra, ad ogni rotazione le fragili frese vengono martellate a morte.

Sì, l'aggiornamento a BBT prolunga direttamente la durata dell'utensile stabilizzando il tagliente. La maggiore rigidità impedisce le microvibrazioni e il chattering, che sono le cause principali della scheggiatura degli angoli e del cedimento prematuro degli utensili in metallo duro, consentendo un'usura costante.

È possibile acquistare il più costoso fresa rivestita⁵ del mondo, ma se lo si inserisce in un supporto allentato, si guasterà. Il carburo è incredibilmente duro, ma anche fragile. Odia le vibrazioni.

In un sistema BT standard, il minimo movimento consentito dalla fessura, anche se microscopico, causa il "fretting". Il fretting è un tipo di usura causata da micro-vibrazioni tra il supporto e il mandrino. Queste vibrazioni scendono fino al tagliente. Quando l'utensile entra nel taglio, se vibra, gli angoli della fresa si scheggiano. Una volta che il rivestimento è scheggiato, il calore si accumula e l'utensile si brucia.

Il Sistema BBT⁶ blocca l'utensile in posizione. Poiché il contatto frontale impedisce all'utensile di oscillare o inclinarsi sotto un carico pesante, il tagliente entra sempre nel materiale senza problemi. Il "chattering" viene eliminato. Ciò significa che spesso è possibile lavorare con avanzamenti più elevati senza danneggiare l'utensile. Abbiamo visto casi in cui il semplice passaggio ai portautensili a doppio contatto ha raddoppiato la durata di una fresa in materiali difficili come il titanio o l'acciaio inossidabile.

Quali sono le limitazioni di compatibilità quando si mescolano supporti e mandrini BT e BBT?

Potreste temere che passare al BBT significhi buttare via i vostri vecchi strumenti. Fortunatamente, il progetto consente una certa flessibilità, ma è necessario conoscere le regole.

I portautensili BBT e BT sono generalmente intercambiabili, ovvero si adattano e funzionano sui rispettivi mandrini. Tuttavia, i vantaggi del doppio contatto si ottengono solo quando un portautensili BBT è abbinato a un mandrino BBT; se si mescolano, si ottiene un collegamento solo conico standard con una rigidità ridotta.

Una delle cose migliori del Design BBT⁷ è che non vi costringe a scartare il vostro inventario. I produttori hanno mantenuto la stessa geometria di base. Tuttavia, è necessario gestire le proprie aspettative in termini di prestazioni.

È possibile combinare le due cose, ma i risultati variano. Se si inserisce un supporto standard in un mandrino BBT, funziona, ma si perde la magia del "doppio contatto" perché la faccia del supporto non è rettificata per toccare il mandrino. Al contrario, se si inserisce un supporto BBT in un vecchio mandrino standard, la faccia del mandrino non è preparata a riceverlo, quindi si ottiene di nuovo un vuoto. Per semplificare la comprensione, ho suddiviso le combinazioni qui di seguito.

Matrice di compatibilità

Nota: Sebbene la miscelazione sia sicura per lavori generici, utilizzare sempre un set BBT abbinato per operazioni di alta precisione o per lavori pesanti, per evitare un'usura irregolare del cono del mandrino nel tempo.

Conclusione

I portautensili BT standard lasciano uno spazio vuoto, causando instabilità. I portautensili BBT utilizzano il doppio contatto per chiudere questa fessura, aumentando la rigidità fino a 30%, prolungando la durata dell'utensile e garantendo la precisione ad alta velocità.