Quesito su dilatazione acciaio

[gio_46]

E' nata una disputa fra meccanici (di macchine utensili). L'oggetto del
contendere è questo: si sta parlando dell'accoppiamento cono mandrino
con il cono del portautensili (ISO 40)che a volte fa fatica a
sbloccarsi. Alcuni ritengono che dipenda dalla temperatura... quando il
mandrino scalda, visto che è un tubolare mentre il cono è un pieno, esso
si dilata molto di più, per cui il cono maschio, essendo tirato dal
tirante di bloccaggio, gli si incunea dentro e quando, poi, il mandrino
si raffredda vi rimane incastrato.

Altri, invece,(fra cui i sottoscritto) ritengono che, essendo i due
materiali ambedue in acciaio, si dilatano esattamente nello stesso modo
e per cui il bloccaggio non sia imputabile alla temperatura.

Ed eccoci alla domanda: in un accoppiamento del genere, si dilata di più
il tubo esterno oppure la dilatazione è la solita?

Giovanni

[Fabbrogiovanni]

Post by gio_46
Ed eccoci alla domanda: in un accoppiamento del genere, si dilata di più
il tubo esterno oppure la dilatazione è la solita?

Rispondo per come credo di aver capito la dinamica:-)

Il tubo esterno si dilata e si ingrossa ma non in entrambi i sensi.
Esempio con numeri a caso: se a freddo il foro è 10 diventerà 11 a caldo.
Quindi il tuo maschio tende a incunearsi con facilità.
Solo che raffreddandosi non tornerà a foro 10 ma scenderà a 9,5

[gio_46]

Post by Fabbrogiovanni

Post by gio_46
Ed eccoci alla domanda: in un accoppiamento del genere, si dilata di più
il tubo esterno oppure la dilatazione è la solita?

Rispondo per come credo di aver capito la dinamica:-)
Il tubo esterno si dilata e si ingrossa ma non in entrambi i sensi.
Esempio con numeri a caso: se a freddo il foro è 10 diventerà 11 a caldo.
Quindi il tuo maschio tende a incunearsi con facilità.
Solo che raffreddandosi non tornerà a foro 10 ma scenderà a 9,5

Mentre il foro si allarga si allarga contemporaneamente anche il maschio,
per cui non cambia niente... e per incunearsi ci devi esercitare una
pressione che possa provocare una dilatazione meccanica (non termica)del
tubo...
Ah, per il foro che dici scenderà a 9.5 non volevi forse dire a 10.5?

Giovanni

[Fabbrogiovanni]

Post by gio_46
Ah, per il foro che dici scenderà a 9.5 non volevi forse dire a 10.5?

No, volevo proprio dire 9,5.
Un diametro inferiore a quello originale.

Non so però se vale anche per piccole variazioni di temperatura.
Sto ragionando con variazioni di temperatura elevate, roba tipo riscaldata
al color rosso.

Provo con una dimostrazione grafica con una barra diritta, dovrebbe valere
anche per un tubo, in fondo una circonferenza non è che una linea curva.

[FIDOCAD]
LI 35 25 161 25 3
LI 161 25 161 30 3
LI 35 30 35 25 3
LI 160 56 160 60 3
LI 160 60 91 54 3
LI 91 54 35 60 3
LI 35 60 35 55 3
LI 161 29 35 29 3
LI 35 80 87 83
LI 87 83 160 78
LI 160 78 160 83
LI 160 83 89 88
LI 89 88 34 85
LI 34 85 34 80
TY 190 25 5 3 0 0 0 * Tubo diritto
TY 189 55 5 3 0 0 0 * Riscaldo da un lato in zona x
TY 190 80 5 3 0 0 0 * Tubo dopo che si è raffreddato
LI 189 27 167 27 2
LI 167 27 173 24 2
LI 188 57 165 57 2
LI 165 57 170 54 2
LI 188 82 165 82 2
LI 165 82 172 79 2
TY 88 44 5 3 0 0 1 * x
TY 88 19 5 3 0 0 1 * x
TY 85 77 5 3 0 0 1 * x
LI 35 55 89 49 1
LI 89 49 160 56 1
LI 36 55 89 49 3
LI 89 49 160 56 3
LI 160 56 159 56 3
TY 35 110 5 3 0 0 3 * Da come è diventato il tubo dopo il raffreddamento
possiamo dedurre che
TY 35 118 5 3 0 0 3 * la zona x è diventata più corta

[martello]

Post by gio_46
Altri, invece,(fra cui i sottoscritto) ritengono che, essendo i due
materiali ambedue in acciaio, si dilatano esattamente nello stesso modo
e per cui il bloccaggio non sia imputabile alla temperatura.
Ed eccoci alla domanda: in un accoppiamento del genere, si dilata di più
il tubo esterno oppure la dilatazione è la solita?

Io darei ragione a te ... ma con qualche ... ma.

Cioè la tua teoria è vera, se e solo se, il mandrino e il porta utensili
hanno sempre la stessa temperatura.
Se c'è un gradiente di temperatura dovuto all'effetto della potenza di
taglio o del refrigerante le cose potrebbero cambiare.

Oppure puoi inserire un portautensili freddo in un mandrino già caldo.
Insomma potrebbe essere che la temperatura abbia la sua influenza (il
condizionale è d'obbligo).

Ritengo che ci siano anche altre motivazioni come ad esempio le
sollecitazioni a cui è sottoposto l'utensile durante il taglio.

Per quanto le leggi della dilatazione siano approssimate comunque direi
che se tutto il gruppo ha la stessa temperatura diciamo che si dilata
tutto 'allo stesso modo' indipendentemente dalla forma proprio come
sostieni tu (a patto ovviamente che il materiale sia lo stesso).

[gio_46]

Post by martello

Post by gio_46
Altri, invece,(fra cui i sottoscritto) ritengono che, essendo i due
materiali ambedue in acciaio, si dilatano esattamente nello stesso modo
e per cui il bloccaggio non sia imputabile alla temperatura.
Ed eccoci alla domanda: in un accoppiamento del genere, si dilata di più
il tubo esterno oppure la dilatazione è la solita?

Io darei ragione a te ... ma con qualche ... ma.
Cioè la tua teoria è vera, se e solo se, il mandrino e il porta utensili
hanno sempre la stessa temperatura.

Si, questa era la premessa iniziale...

Post by martello
Oppure puoi inserire un portautensili freddo in un mandrino già caldo.
Insomma potrebbe essere che la temperatura abbia la sua influenza (il
condizionale è d'obbligo).

Certo, se nel momento che inserisco il portautensile il mandrino è gia/più
caldo è evidente che nel momento del raffreddamento la femmina si
stringerà sul maschio... però questo esula dal quesito..

Post by martello
Ritengo che ci siano anche altre motivazioni come ad esempio le
sollecitazioni a cui è sottoposto l'utensile durante il taglio.
Per quanto le leggi della dilatazione siano approssimate comunque direi
che se tutto il gruppo ha la stessa temperatura diciamo che si dilata
tutto 'allo stesso modo' indipendentemente dalla forma proprio come
sostieni tu (a patto ovviamente che il materiale sia lo stesso).

Intanto occorre precisare che gli ordini di grandezza, per quanto concerne
le variazioni di temperatura in gioco, si aggireranno al massimo su
qualche grado. Per il discorso del materiale, invece, trattasi di acciai
legati che possono anche variare fra mandrino e portautensile, però credo
che i coefficienti di dilatazione lineare varino in misura
infinitesimale...

Comunque vedo che la mia teoria ha avuto conferma... Però sai, quando chi
afferma il contrario è da te persona molto stimata e di un certo livello,
qualche dubbio ti viene...

Giovanni

[Otorrone]

Post by gio_46
E' nata una disputa fra meccanici (di macchine utensili). L'oggetto del
contendere è questo: si sta parlando dell'accoppiamento cono mandrino
con il cono del portautensili (ISO 40)che a volte fa fatica a
sbloccarsi. Alcuni ritengono che dipenda dalla temperatura... quando il
mandrino scalda, visto che è un tubolare mentre il cono è un pieno, esso
si dilata molto di più, per cui il cono maschio, essendo tirato dal
tirante di bloccaggio, gli si incunea dentro e quando, poi, il mandrino
si raffredda vi rimane incastrato.
Altri, invece,(fra cui i sottoscritto) ritengono che, essendo i due
materiali ambedue in acciaio, si dilatano esattamente nello stesso modo
e per cui il bloccaggio non sia imputabile alla temperatura.
Ed eccoci alla domanda: in un accoppiamento del genere, si dilata di più
il tubo esterno oppure la dilatazione è la solita?
Giovanni

Secondo il mio esageratamente modesto parere, se la macchina utensile
di cui parli e' una fresa CNC, il problema della difficoltosa
estrazione dell'utensile dal cono mandrino, potrebbe essere da
ricercare nella deformazione del tirante causata dalle molle a tazza
che hanno il compito di tenerti l'utenzile sul mandrino. Qui puoi
vedere un esempio di come viene bloccato un cono ISO <
http://www.bloccaggi.com/cbl02_it/pdf_it/cbl_p23_24.pdf > Se le molle
sono rotte o accatastate e forzano direttamente sul tirante, il pistone
idraulico che spinge il tirante che fa aprire la pinza che stringe il
codolo (Sembra quasi una canzone di Branduardi) potrebbe non riuscire
ad aprirla completamente con le conseguenze che lamenti.
Non so' se mi sono spiegato correttamente, ma spero che tu abbia capito
cio' che volevo dire.

Otorrone

[Otorrone]

p.s.: Scusami, per la fretta mi sono dimenticato di dare il mio paraere
sulla dilatazione. Allora...il tuo amico e collega non ha molta
esperienza e certe cose non puo' saperle, ma tu dovresti conoscere i
fatti della vita. E' sempre la parte femmina che si dilata
maggiormente, il maschio piu' che tanto non puo'...

[gio_46]

Post by Otorrone
p.s.: Scusami, per la fretta mi sono dimenticato di dare il mio paraere
sulla dilatazione. Allora...il tuo amico e collega non ha molta
esperienza e certe cose non puo' saperle, ma tu dovresti conoscere i
fatti della vita. E' sempre la parte femmina che si dilata
maggiormente, il maschio piu' che tanto non puo'...

Visto che manca la faccina finale deduco che tu parli seriamente e che
perciò per te si dilati più il mandrino del portautensile... Ho capito
giusto?

Visto, però, che la matematica (e anche la fisica) non sono opinioni e si
sta parlando di dilatazione lineare, e a maggior diametro corrisponde una
dilatazione maggiore... però nel diametro esterno del tubo del mandrino.

Facciamo un esempio: prendiamo un tondo pieno di 30 mm e un tubo di 60 con
interno sempre di 30; se li scaldo ambedue a 50 gradi, il pieno mi farà,
mettiamo, 5 centesimi, mentre il tubo all'esterno di 60 ne avrà fatti,
sempre a ipotesi, il doppio, e cioe 1 decimo di mm. Questo se si parla del
diametro esterno del tubo, ma se vado a misurare il suo interno di 30 avrò
esattamente la stessa dilatazione del tondo pieno e cioè 5 centesimi.

Se poi, invece, indipendentemente dalla temperatura, si parla della
possibilità che sotto un determinato sforzo le pareti sotto la spinta del
cono maschio possano cedere ed allagarsi producendo l'effetto "cuneo",
questo è altrettanto vero e capita senz'altro anche quando non ci sono
variazioni di temperatura. Ma questo esula dalla domanda iniziale del 3d...

Giovanni

[Otorrone]

gio_46 ci ha detto :
CUT

Ah Giovanniii, tu sei il mio maesatro jedi si selca preferito. Come
sempre (o quasi) hai ragione tu. Se il problema dell'estrazione lo hai
sulla Fagima, sappi che lo stesso poiblema l'ho avuto anche io ed ere
coilpa del tirante e delle molle...meditate in provincia di Siena

[gio_46]

Post by Otorrone
CUT
Ah Giovanniii, tu sei il mio maesatro jedi si selca preferito. Come
sempre (o quasi) hai ragione tu. Se il problema dell'estrazione lo hai
sulla Fagima, sappi che lo stesso poiblema l'ho avuto anche io ed ere
coilpa del tirante e delle molle...meditate in provincia di Siena

Sempre questa mania degli pseudonimi...:-) ora ti ho riconosciuto.. Comunque per
fortuna il problema non riguarda me, ma aveva preso il via da una discussione su
cnc italia:
http://www.cncitalia.net/forum/viewtopic.php?
f=82&t=33184&sid=452ee20700df73edd8ae04313820d868&p=362665#p362665

Giovanni

[Otorrone]

Post by gio_46
Sempre questa mania degli pseudonimi...:-) ora ti ho riconosciuto.. Comunque
per fortuna il problema non riguarda me, ma aveva preso il via da una
http://www.cncitalia.net/forum/viewtopic.php?
f=82&t=33184&sid=452ee20700df73edd8ae04313820d868&p=362665#p362665
Giovanni

Ho letto la discussione, a parte che il cono mandrino non riceve ne
deve ricevere alcuna lubrificazione (solo un getto d'aria), ti confermo
la mia ipotesi se al cambio utensili si sente uno schiocco e magari ti
ritrovi con l'utensile a terra e' colpa del sistema di sgancio. Le
dilatazioni del cono mandrino ripetto a quelle dell'utensile devono
essere considerate in fase di progetto-esecuzione dei componenti e non
devono influire con ilfunzionamento della macchina.

Francesco

[gio_46]

Post by Otorrone

Post by gio_46
Sempre questa mania degli pseudonimi...:-) ora ti ho riconosciuto.. Comunque
per fortuna il problema non riguarda me, ma aveva preso il via da una
http://www.cncitalia.net/forum/viewtopic.php?
f=82&t=33184&sid=452ee20700df73edd8ae04313820d868&p=362665#p362665
Giovanni

Ho letto la discussione, a parte che il cono mandrino non riceve ne
deve ricevere alcuna lubrificazione (solo un getto d'aria),

E difatti, la lubrificazione avviene solo per nebulizzazione dell'olio che è
nella vaschetta del riduttore/regolatore all'ingresso della macchina... ammesso
che uno ce lo metta:-))

Giovanni

[gio_46]

Post by Otorrone

Post by gio_46
E' nata una disputa fra meccanici (di macchine utensili). L'oggetto del
contendere è questo: si sta parlando dell'accoppiamento cono mandrino
con il cono del portautensili (ISO 40)che a volte fa fatica a
sbloccarsi. Alcuni ritengono che dipenda dalla temperatura... quando il
mandrino scalda, visto che è un tubolare mentre il cono è un pieno, esso
si dilata molto di più, per cui il cono maschio, essendo tirato dal
tirante di bloccaggio, gli si incunea dentro e quando, poi, il mandrino
si raffredda vi rimane incastrato.
Altri, invece,(fra cui i sottoscritto) ritengono che, essendo i due
materiali ambedue in acciaio, si dilatano esattamente nello stesso modo
e per cui il bloccaggio non sia imputabile alla temperatura.
Ed eccoci alla domanda: in un accoppiamento del genere, si dilata di più
il tubo esterno oppure la dilatazione è la solita?
Giovanni

Secondo il mio esageratamente modesto parere, se la macchina utensile
di cui parli e' una fresa CNC,

Esatto

Post by Otorrone
il problema della difficoltosa
estrazione dell'utensile dal cono mandrino, potrebbe essere da
ricercare nella deformazione del tirante causata dalle molle a tazza
che hanno il compito di tenerti l'utenzile sul mandrino. Qui puoi
vedere un esempio di come viene bloccato un cono ISO <
http://www.bloccaggi.com/cbl02_it/pdf_it/cbl_p23_24.pdf >

Visto... è proprio lui

Post by Otorrone
Se le molle sono rotte o accatastate e forzano direttamente sul tirante,
il pistone idraulico che spinge il tirante che fa aprire la pinza che >
stringe il codolo (Sembra quasi una canzone di Branduardi) potrebbe non
riuscire ad aprirla completamente con le conseguenze che lamenti.
Non so' se mi sono spiegato correttamente, ma spero che tu abbia capito
cio' che volevo dire.
Otorrone

Capito tutto. Sarei però per escludere tale eventualità...

Giovanni

[vv2]

Post by gio_46
E' nata una disputa fra meccanici (di macchine utensili). L'oggetto del
contendere è questo: si sta parlando dell'accoppiamento cono mandrino
con il cono del portautensili (ISO 40)che a volte fa fatica a
sbloccarsi. Alcuni ritengono che dipenda dalla temperatura... quando il
mandrino scalda, visto che è un tubolare mentre il cono è un pieno, esso
si dilata molto di più, per cui il cono maschio, essendo tirato dal
tirante di bloccaggio, gli si incunea dentro e quando, poi, il mandrino
si raffredda vi rimane incastrato.
Altri, invece,(fra cui i sottoscritto) ritengono che, essendo i due
materiali ambedue in acciaio, si dilatano esattamente nello stesso modo
e per cui il bloccaggio non sia imputabile alla temperatura.
Ed eccoci alla domanda: in un accoppiamento del genere, si dilata di più
il tubo esterno oppure la dilatazione è la solita?

Ammesso che abbiano la stessa temperatura,dipende anche dalla forma del
mandrino(spessore del tubo),cioè bisogna vedere se è preponderante la
dilatazione lineare rispetto quella cubica o viceversa.
Se qualcuno del NG avesse la disponibilità di effettuare un'analisi con
gli elementi finiti potremmo saperne di più.

[martello]

Post by vv2
Ammesso che abbiano la stessa temperatura,dipende anche dalla forma del
mandrino(spessore del tubo),cioè bisogna vedere se è preponderante la
dilatazione lineare rispetto quella cubica o viceversa.

Cioè?

[Soviet_Mario]

Post by vv2
Ammesso che abbiano la stessa temperatura,dipende anche dalla forma del
mandrino(spessore del tubo),cioè bisogna vedere se è preponderante la
dilatazione lineare rispetto quella cubica o viceversa.

Cioè?

infatti ... difficile confrontare DeltaX cubo con DeltaX, neh ?
Ciao
Soviet

[Soviet_Mario]

Post by vv2

Post by gio_46
E' nata una disputa fra meccanici (di macchine utensili). L'oggetto del
contendere è questo: si sta parlando dell'accoppiamento cono mandrino
con il cono del portautensili (ISO 40)che a volte fa fatica a
sbloccarsi. Alcuni ritengono che dipenda dalla temperatura... quando il
mandrino scalda, visto che è un tubolare mentre il cono è un pieno, esso
si dilata molto di più, per cui il cono maschio, essendo tirato dal
tirante di bloccaggio, gli si incunea dentro e quando, poi, il mandrino
si raffredda vi rimane incastrato.
Altri, invece,(fra cui i sottoscritto) ritengono che, essendo i due
materiali ambedue in acciaio, si dilatano esattamente nello stesso modo
e per cui il bloccaggio non sia imputabile alla temperatura.
Ed eccoci alla domanda: in un accoppiamento del genere, si dilata di più
il tubo esterno oppure la dilatazione è la solita?

Ammesso che abbiano la stessa temperatura,dipende anche dalla forma del
mandrino(spessore del tubo),cioè bisogna vedere se è preponderante la
dilatazione lineare rispetto quella cubica o viceversa.

se il materiale è isotropo (quasi certamente è un acciaio
isotropo) l'entità della dilatazione è proporzionale a
ciascuna dimensione fisica, ergo un parallelepipedo di lati
A, B, C che dilati 10^-3 % (sparo un dato puramente
casuale), assumerà dimensioni
1,00001 A, 1,00001 B, 1,00001 C

Se A >> B, DeltaA >> DeltaB

Ma il mandrino combacia con l'inserto, ergo in teoria, a T
omogenea, la dilatazione è identica.

L'ipotesi che ho letto più verosimile è quella delle
tensioni meccaniche dei cunei.

Se per caso l'inserto "slitta" nelle fasi iniziali (come in
certi trapani a colonna a portapunta troncoconico), allora
potrebbe esserci anche una sia pur piccola componente
GRIPPAGGIO per attrito (che è una pseudosaldatura appena
accennata tra le parti).

(Però appunto ci deve essere almeno un po' di slittamento
iniziale, se manca, l'attrito e il riscaldamento non
contano). Io non so se qui conti. In trapano a colonna
succede, che magari innesti male (a me è successo perché
dovevo spingere da sotto in su e avevo pochissimo spazio per
dare slancio al portapunta troncoconico ... non avevo
pensato a un colpo di martelletto, così ha slittato, ma la
pressione sul pezzo ha poi grippato il cono, e un po' ho
faticato a levarlo).

Post by vv2
Se qualcuno del NG avesse la disponibilità di effettuare un'analisi con
gli elementi finiti potremmo saperne di più.

io non ho capito bene la difficoltà teorica a stimare le
proporzioni di dilatazione, che mi pare dipendano solo dalla
geometria iniziale, identica nei due pezzi, che sono
speculari nel punto di aderenza.

ciao
Soviet

[Stufa@legna]

Post by gio_46
E' nata una disputa fra meccanici (di macchine utensili). L'oggetto del

Mah, io non credo che sia un problema di dilatazione termica,
un bloccaggio conico funziona bene solo se con conicità inferiore
ai 5 gradi.

Il cono maschio viene rettificato con una tolleranza
di errore geometrico sensibilmente diversa dal cono femmina,
non per scelta ma appunto perchè è ...una tolleranza di lavorazione.

Per questo se gli si da un colpo si blocca bene, e più forte
è il colpo (vibrazione) e meglio si accoppia alla femmina.

Poi ci sono le molle a tazza, che spingono costantemente
il maschio nella femmina.

E le vibrazioni, in funzione della velocità, più vibra e meglio
si accoppia, avanzando sotto al carico delle molle a tazza.

Non a caso l'iso40/50 non è in uso su macchine cnc
ad alta velocità, meglio l'hsk che ha il cono più corto,
o addirittura coni hsk che accoppiano sia sulla conicità
che sulla flangia assiale (tolleranza difficilissima)