Quais são as diferenças entre os porta-ferramentas BT e BBT?

Investe em máquinas CNC topo de gama, mas está a perder precisão devido a uma simples falha no seu porta-ferramentas? Compreender a distinção entre sistemas BT padrão e sistemas BBT de duplo contacto é crucial para o fabrico de precisão.

A principal diferença reside na superfície de contacto. Os suportes BT standard apenas contactam com o fuso através do cone, deixando um espaço entre a flange e a face do fuso. Os suportes BBT apresentam um design de duplo contacto, tocando simultaneamente o cone e a face do fuso, o que elimina este espaço e aumenta significativamente a rigidez.

Os suportes BT padrão têm sido o cavalo de batalha da indústria durante décadas, mas têm limitações físicas quando se força muito. O sistema BBT (muitas vezes chamado "Big Plus" ou de duplo contacto) resolve estas limitações alterando a forma como o suporte assenta no spindle. Vejamos as alterações específicas de design que tornam o BBT único.

Quais são as concepções estruturais do porta-ferramentas BT e do porta-ferramentas BBT?

À primeira vista, estes dois suportes parecem quase idênticos, mas um olhar mais atento sobre a flange e o cone revela a magia da engenharia que os distingue.

O suporte BT utiliza um rácio de conicidade 7:24 e baseia-se apenas nesta forma de cone para o alinhamento, deixando um espaço visível de cerca de 3 mm na flange. O suporte BBT utiliza as mesmas dimensões cónicas mas modifica as tolerâncias da flange e da face do fuso para assegurar um contacto simultâneo em ambos os pontos.

Para compreender a estrutura, temos de analisar os princípios básicos da conceção "BT". BT significa "Cone Morse¹" com uma construção de haste específica utilizada a nível mundial. A geometria central é o cone 7:24. Isto significa que por cada 24 mm de comprimento axial, o diâmetro da haste diminui em 7 mm. Isto verifica-se em todos os tamanhos padrão, quer se trate do BT30 mais pequeno, do BT40 padrão ou do BT50 para trabalhos pesados.

Numa configuração BT clássica, a ligação é simples. A haste cónica é puxada para dentro do fuso pelo pino de tração. Ela aperta-se a si própria. No entanto, as normas de fabrico para BT são concebidas de modo a que a face plana do suporte (a flange) nunca toque no nariz do fuso. Normalmente, existe uma folga de cerca de 3 mm. Esta folga assegura que o cone assenta completamente sem interferência.

A conceção estrutural da BBT altera esta regra. Desenvolvido originalmente pela Big Daishowa, este "Sistema de "duplo contacto² reduz significativamente as tolerâncias. A deformação elástica do fuso é calculada no projeto. Quando a barra de tração puxa o suporte BBT para cima, o cone toca primeiro e, à medida que o fuso se expande ligeiramente sob a força de aperto, a face do suporte entra em contacto firme com a face do fuso. Fecha completamente o espaço de 3 mm. Para tal, tanto o suporte como o fuso devem ser rectificados de acordo com especificações exactas.

Comparação estrutural

O que faz com que um sistema de contacto duplo seja superior a um sistema só de cone em termos de rigidez?

Quando se trabalha com uma máquina a alta velocidade, a física começa a trabalhar contra nós. A folga estrutural nos suportes normais torna-se um ponto fraco que elimina a rigidez.

Os sistemas de duplo contacto são superiores porque o contacto frontal actua como um batente rígido, evitando que a ferramenta seja puxada para dentro do fuso pela força centrífuga. Este ponto de apoio adicional aumenta a rigidez global em 20% a 30% em comparação com os sistemas apenas cónicos, reduzindo drasticamente a vibração e a deflexão.

Vamos ver porque é que a folga de 3 mm nos suportes BT padrão é um problema tão grande. Quando eu opero um fuso a altas RPM - digamos, 12.000 a 18.000 RPM - a força centrífuga assume o controlo. O eixo do spindle roda tão rapidamente que a boca do spindle expande-se para fora. Abre-se como um sino.

Num sistema BT padrão, a única coisa que mantém a ferramenta no lugar é o cone. Quando a boca do fuso se abre, o suporte perde esse encaixe apertado. A força da barra de tração puxa então o suporte mais para dentro do fuso. Chamamos a isto "pull-in". Isto é um pesadelo para a precisão. Altera a posição do eixo Z, o que significa que a sua ferramenta está agora a cortar mais fundo do que o programado.

O sistema BBT impede-o fisicamente. Uma vez que a flange do suporte é pressionada firmemente contra a face do fuso, a ferramenta não pode ser puxada para trás. O contacto frontal actua como uma barreira rígida. Este duplo suporte cria uma base mais larga para a ferramenta e absorve a energia da vibração. Os nossos conhecimentos mostram que esta conceção aumenta a rigidez do fuso³ significativamente.

Dados sobre o impacto no desempenho

A atualização de BT padrão para BBT pode resultar diretamente numa vida útil mais longa da ferramenta de corte?

As ferramentas de metal duro são caras. Se o seu suporte estiver a vibrar, está essencialmente a martelar as suas frágeis fresas de topo até à morte com cada rotação.

Sim, a atualização para BBT aumenta diretamente a vida útil da ferramenta através da estabilização da aresta de corte. A maior rigidez evita micro-vibrações e vibrações, que são as principais causas de cantos lascados e falhas prematuras em ferramentas de metal duro, permitindo padrões de desgaste consistentes.

Pode comprar o mais caro fresa de topo revestida⁵ do mundo, mas se o colocar num suporte solto, irá falhar. O carboneto é incrivelmente duro, mas também é frágil. Detesta vibrações.

Num sistema BT padrão, esse pequeno movimento permitido pela folga - mesmo que seja microscópico - causa "fretting". O fretting é um tipo de desgaste causado por micro-vibrações entre o suporte e o fuso. Esta vibração desloca-se até à aresta de corte. Quando a ferramenta entra no corte, se vibrar, os cantos da fresa de topo lascam-se. Uma vez lascado o revestimento, o calor acumula-se e a ferramenta queima-se.

O Sistema BBT⁶ bloqueia a ferramenta no seu lugar. Uma vez que o contacto frontal impede que a ferramenta balance ou se incline sob carga pesada, a aresta de corte entra sempre suavemente no material. A "vibração" é suprimida. Isto significa que pode frequentemente trabalhar com taxas de avanço mais elevadas sem danificar a ferramenta. Já vimos casos em que a simples mudança para suportes de duplo contacto duplicou a vida útil de uma fresa de topo em materiais difíceis como o titânio ou o aço inoxidável.

Quais são as limitações de compatibilidade ao misturar suportes e fusos BT e BBT?

Poderá ter receio de que a mudança para a BBT signifique deitar fora as suas ferramentas antigas. Felizmente, a conceção permite alguma flexibilidade, mas é necessário conhecer as regras.

Os porta-ferramentas BBT e BT são geralmente intercambiáveis, o que significa que se encaixam e funcionam nos fusos uns dos outros. No entanto, só se obtêm benefícios de duplo contacto quando um suporte BBT é emparelhado com um fuso BBT; misturá-los resulta numa ligação apenas cónica padrão com rigidez reduzida.

Uma das melhores coisas sobre o Conceção BBT⁷ é que não o obriga a desfazer-se do seu inventário. Os fabricantes mantiveram a mesma geometria de base. No entanto, é necessário gerir as suas expectativas em relação ao desempenho.

É possível misturar e combinar, mas os resultados variam. Se colocar um suporte standard num fuso BBT, funciona, mas perde-se a magia do "duplo contacto" porque a face do suporte não é retificada para tocar no fuso. Por outro lado, se colocar um suporte BBT num fuso standard mais antigo, a face do fuso não está preparada para o receber, pelo que volta a haver uma folga. Para facilitar a compreensão, dividi as combinações abaixo.

Matriz de compatibilidade

Nota: Embora a mistura seja segura para trabalhos gerais, utilize sempre um conjunto BBT adequado para operações de alta precisão ou trabalhos pesados, para evitar um desgaste irregular do cone do veio ao longo do tempo.

Conclusão

Os suportes BT standard deixam uma folga, causando instabilidade. Os suportes BBT utilizam o duplo contacto para fechar esta folga, aumentando a rigidez até 30%, prolongando a vida útil da ferramenta e assegurando a precisão a alta velocidade.