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Mandrino auto centrante in hpl auto costruito

Nella costruzione di un progetto che sto realizzando, una macchina per la costruzione di canne da pesca, mi sono trovato di fronte ad un problema, in verità non uno solo ma ora parliamo di questo, come realizzare un mandrino auto centrante, o auto serrante. Ora, ovviamente, in commercio ne esistono vari tipi, di vari prezzi. Ma, come al solito, io non volevo acquistarlo ma costruirmelo. Anche perchè, che maker sarei se andassi a comprarmi le cose già fatte? Quelli sono altri maker...

Ma torniamo all'argomento. Dopo aver fatto varie ricerche mi sono concentrato su di una soluzione semplice e facilmente realizzabile. La soluzione adottata prevede la creazione di 2 semplici dischi con delle "eliche", chiamiamole così, identiche le quali vengono montate una sull'altra ma invertite.

Trovata la soluzione, come al solito, ci ho voluto mettere del mio. Prima di andare avanti faccio una piccola premessa. In rete ci sono varie realizzazioni effettuate con questa soluzione, in particolare per tornio. Infatti, dato che i mandrini per tornio sono piuttosto costosi e molto spesso realizzati per la lavorazione dei metalli molti possessori di torni che lavorano solo legno hanno pensato bene di realizzare questo tipo di soluzione. Fate attenzione però. Alcuni di questi, evidentemente poco corretti, propongono delle soluzioni non corrette. per cui. Laddove vogliate accingervi alla costruzione di un mandrino auto centrante (o auto serrante che dir si voglia) fate attenzione ai riferimenti che decidete di prendere. Ma torniamo al punto.

Individuata la soluzione mi sono messo a studiare, da un lato per capire bene il meccanismo, dall'altro per verificare come eventualmente migliorarla e contestualmente adattarla alle mie esigenze. La costruzione di una wrap machine infatti, se da un lato può essere correlata al meccanismo del tornio, ha anche degli elementi che la differenziano da esso per cui, ho cercato di tenerne conto.

Per prima cosa mi sono studiato il sistema di creazione delle "eliche" e, come al solito ho cercato di analizzarne le varie sfumature. Tra gli esempi trovati infatti si poteva passare da modelli con 3 eliche per disco fino ad eliche con 8 eliche per disco. Il variare del numero delle eliche infatti, se da un lato contribuisce ad aumentare il numero degli elementi di blocco del pezzo, dall'altro, data la geometria, riduce significativamente il diametro minimo del pezzo lavorabile. Questo concetto cerco di spiegarlo bene nel video. Per cui, data l'applicazione per la quale vado a realizzarlo ho deciso di optare per la soluzione minima, 3 eliche. 3 eliche è la soluzione da intendere quale minima perche consente di inserire solo 3 fermi, il minimo indispensabile per poter bloccare il pezzo. Questo in ordine a 2 considerazioni. La prima relativa al fatto che non devo realizzare un tornio, per cui, non necessito di una grande capacità di fermo del pezzo. La resistenza che il mandrino deve superare è quella determinata dalla tensione del filo durante la fase di legatura, per cui parliamo di circa 300 gr. La seconda è che, come detto sopra, la riduzione del numero dei fermi aumenta il diametro minimo del pezzo lavorabile, ed è proprio quello di cui avevo bisogno.

Completato il ragionamento sulla geometria dell'oggetto non fatto altro, quindi, che andare a dimensionarlo sulle mie esigenze.

Fatto questo, si presentava un ulteriore problema. Di che materiale realizzarlo? Il materiale doveva essere infatti, da un alto resistente, ma, dato il suo funzionamento (2 dischi che ruotano l'uno sull'altro) doveva avere la superficie diciamo "liscia", cioè che non creasse attriti. La scelta è naturalmente caduta sull'hpl. Per chi non lo conoscesse questo materiale ha esattamente queste caratteristiche. Alte capacità meccaniche (in raffronto ai legni ovviamente) e superfici trattate in modo tale da farle risultare particolarmente lisce. A questo punto il gioco era fatto. Ma a me non bastava. Un'altra delle differenze tra una wrap machine ed un tornio consiste infatti nel fatto che il pezzo deve essere si bloccano dal mandrino ma, allo stesso tempo, poter ruotare liberamente se sottoposto ad una data forza. Questo è dovuto ad una esigenza specifica della fase di legatura. In pratica durante la ralizzazione delle spire può capitare che queste si accavallino e quindi occorre riavvolgere il filo. Ovvio, questo lo si può fare con l'ausilio del motore ma molto utile è poterlo fare anche a mano. Dopo un pò di riflessione soluzione trovata. E' bastato inserire una molla, che determinasse una resistenza calibrata sul mandrino in modo tale da mantenerlo bloccato sotto la tensione della legatura ma di lasciarlo ruotare se con la mano si applica una forza maggiore.

Nel video cerco quindi di spiegare la costruzione geometrica del mandrino, la creazione del gcode con carbide create, l'invio del gcode alla macchina con ugs ed infine il montaggio del mandrino stesso e la sua prima prova sulla macchina.

Mandrino autoserrante a diaframma (Tipo macchina fotografica)

Una seconda versione che ho studiato è basata sul sistema di otturatore delle macchine fotografiche. Il meccanismo è abbastanza semplice, la complessità sta tutta nella determinazione delle geometrie. Se queste non sono progettate correttamente il sistema non può funzionare. Questa versione non l'ho ancora realizzata in quanto sono in fase di test della precedente e, per quanto riguarda il suo utilizzo (almeno quello che ne sto facendo io) è perfettamente funzionante. Ricordo infatti che io ho adattato questo sistema per costruire il mandrino per il una macchina per costruire canne da pesca. Credo si chiami in gergo wrapper machine o wrap machine o qualcosa del genere, comunque è una macchina per rod builder.

In pratica si hanno un elemento centrale con dei binari di scorrimento

Otturatore a diaframma

Su questo vengono montati 5 elementi uguali come i seguenti

Mandrino autoserrante a diaframma

Ognuno di questi elementi ha un asse di rotazione, che deve essere ovviamente collocata in una posizione precisa, altrimenti i 5 pezzi ruotando andranno a collidere, ed un fermo, incastrato in un terzo pezzo, che scorre all'interno di un binario. Nella posizione di chiusura, per comprendere il movimento, ho riportato un riferimento angolare. Nel seguito vediamo cosa accade ruotando i pezzi.

Mandrino autoserrante a diaframma