Nelle moderne fresatrici, il mandrino, denominato asse C, è posizionato verticalmente, ha una potenza di
fino a 15 kW con una velocità di rotazione regolabile fino a 24,000 min-1. È montato su supporti di cuscinetti ad alta precisione. Il mandrino di una macchina CNC è reso preciso, rigido, con una maggiore resistenza all'usura dei colli, delle superfici di seduta e di base. Il design del mandrino è notevolmente complicato dai dispositivi integrati per l'installazione e il serraggio automatici dell'utensile.
La precisione della rotazione del mandrino è assicurata, prima di tutto, dall'elevata precisione dei cuscinetti. I cuscinetti volventi sono utilizzati nei supporti del mandrino. Per ridurre l'effetto degli spazi vuoti e aumentare la rigidità dei supporti, di solito vengono installati cuscinetti con un precarico o viene aumentato il numero di elementi volventi. Qualsiasi testa di aggregazione con un utensile da taglio può anche essere installata sul mandrino, il fissaggio viene eseguito utilizzando un'unità di aggancio e un sistema di serraggio idraulico. Il corpo del mandrino può ruotare attorno all'asse orizzontale di un angolo nell'intervallo di 0 ... 360° utilizzando un ingranaggio cilindrico con un azionamento controllato. Ciò consente di ruotare la testa di aggregazione di qualsiasi angolo dato. La sua rotazione viene eseguita automaticamente con elevata precisione in base al programma di controllo.
L'azionamento principale nelle macchine CNC è solitamente un motore elettrico AC. Un convertitore di frequenza viene utilizzato per controllare la frequenza di rotazione dell'albero motore asincrono. Il convertitore è un dispositivo elettronico costruito sulla base della tecnologia a microprocessore. Il controllo della frequenza di rotazione dell'utensile da taglio viene ottenuto automaticamente dopo aver inserito i parametri del motore elettrico nel programma di controllo.
Il problema di un mandrino allentato su un centro di lavorazione CNC può influenzare significativamente la qualità delle parti in lavorazione, la durata dell'utensile da taglio stesso e l'ammontare dei costi imprevisti per la rielaborazione del prodotto. Il mandrino è uno degli elementi più importanti responsabili della trasmissione di una rotazione precisa all'utensile e qualsiasi instabilità porta a un aumento delle vibrazioni del centro di lavorazione, che a sua volta riduce la precisione di taglio e accelera l'usura delle parti della macchina.
Di conseguenza, otteniamo un aumento del rumore, una riduzione della precisione di lavorazione e delle vibrazioni durante il funzionamento. Spesso, le ragioni principali per un mandrino allentato sono:
1) tensione insufficiente degli elementi di fissaggio;
2) usura dei cuscinetti;
3) mancanza di bilanciamento del fuso o sua curvatura.
Per evitare tali problemi è importante effettuare regolarmente, con l'ausilio di personale certificato, la manutenzione del centro CNC e seguire le raccomandazioni per l'uso delle apparecchiature fornite dal produttore della macchina.
Attualmente, i sistemi di monitoraggio consentono già di tracciare in tempo reale i parametri del mandrino (eccentricità, temperatura, vibrazioni), il che, in linea di principio, previene i problemi prima che si verifichino di quasi il 90%.
Il mandrino è una parte costosa e difficile da produrre, quindi dovrebbe essere cambiato solo in casi eccezionali, soprattutto in macchine di grandi dimensioni. Nei mandrini, colli, fori terminali, posti per cuscinetti a sfere e a rulli, filettature e sedi per chiavette si usurano più spesso.
La scelta del metodo di ripristino delle superfici principali del fuso viene effettuata in base al grado di usura delle stesse.
Colli del fuso. L'usura dei colli dipende in larga misura dalla loro qualità. Se i colli sono grezzi, l'usura può essere molto significativa e sono possibili grandi sbavature attorno alla circonferenza. Se il design del fuso lo consente, il collo deve essere tornito, lucidato e lucidato con pasta GOI o presse con tela smeriglio fine, bagnando abbondantemente il collo con olio. Se non ci sono rettificatrici, i colli devono essere puliti con una larga fresa a molla su un tornio, rimuovendo trucioli molto fini e quindi lucidati fino a ottenere una lucentezza a specchio.
Se è impossibile ridurre il diametro del collo, è possibile forarlo e metterci sopra un manicotto in acciaio appropriato con un accoppiamento a caldo. Se questo non è possibile, allora il mandrino deve essere sostituito con uno nuovo.
Con colli temprati o nitrurati, non ci sono profonde scanalature. Di solito ci sono graffi e usura uniforme o irregolare. In questi casi, i colli devono essere levigati e lucidati fino a ottenere una lucentezza a specchio, ma prima della lucidatura, è necessario verificare se lo strato duro non è stato rimosso completamente o in parte. È possibile controllare la rottura con una piccola lima. Se il collo è morbido, dovrebbe essere cromato con uno strato sottile (fino a 0.01-0.03 mm di cromo). Se l'acciaio del mandrino può essere temprato, i colli possono essere temprati con correnti ad alta frequenza. Se è impossibile aumentare la durezza dei colli, la questione della sostituzione del mandrino deve essere risolta a seconda delle condizioni di lavoro della macchina.
La conicità del mandrino per il centro o l'utensile, a causa della disattenzione degli operai, spesso si intasa e perde la sua forma corretta. Ciò è causato anche dalla rotazione del gambo dell'utensile o del mandrino. È possibile verificare la correttezza del cono tramite il calibro. Per fare ciò, è necessario prima pulire il cono dalle sbavature e lucidarlo con una tela smeriglio, quindi pulirlo bene, applicare tre o quattro linee di gesso sul calibro lungo le linee che formano il cono, inserire il calibro nel cono del mandrino e ruotarlo con attenzione più volte. La correttezza della forma del cono del mandrino può essere giudicata dal modo in cui le linee di gesso sul calibro verranno cancellate.
Se il cono deve essere rettificato, è meglio farlo sulla macchina stessa con un dispositivo di rettifica portatile o, come ultima risorsa, con un raschietto manuale in base al calibro. Se è necessario forare il cono, allora è meglio forare sotto il manicotto dell'adattatore, in cui il cono interno dovrebbe essere reso standard in modo che sia adatto a centri e mandrini normali.
In generale, si può concludere che una corretta diagnosi del mandrino e un'adeguata manutenzione tecnica dell'attrezzatura prolungheranno significativamente la durata del centro di lavorazione CNC.
