El mandril, a menudo montado en un husillo, sirve como dispositivo de sujeción que ejerce una fuerte fuerza de sujeción para asegurar la pieza de trabajo o una herramienta con fines de mecanizado. Diseñado específicamente para sujetar piezas de trabajo cilíndricas o hexagonales, un mandril de 3 mordazas consta de tres mordazas separadas. Este tipo de mandril es ampliamente utilizado en tornos y fresadoras, ya que es capaz de sujetar y girar de forma segura la pieza de trabajo durante diversas operaciones de mecanizado, incluido el torneado. corta hilos, refrentado, mandrinado, taladrado, rectificado y tronzado.
Este artículo ofrece una guía del mandril de 3 mordazas, con una descripción general completa de sus características, funciones, tipos, aplicaciones y métodos de instalación, prueba y alineación para operaciones de mecanizado. Además, ofrece una comparación detallada entre platos de 3 y 4 garras.
Portabrocas de 3 mordazas
¿Qué es un mandril?
El mandril es un dispositivo que se utiliza para sujetar de forma segura la pieza de trabajo o la herramienta aplicando presión de sujeción interna o externamente a lo largo del diámetro del objeto. Los mandriles se emplean comúnmente en máquinas como tornos, taladros y fresas para agarrar y asegurar la pieza de trabajo o la herramienta. Vienen en varias formas y configuraciones, incluidos portabrocas, portabrocas de garras, portabrocas combinados, portabrocas magnéticos, portabrocas de fresado y portabrocas hidráulicos.
Partes de un mandril de torno
Un mandril de torno suele constar de:
- Cubrir
- Cuerpo
- Placa de desplazamiento
- Perno prisionero
- Piñón
- Llave inglesa
- Mandíbula de identificación sólida y dura
Material:
- El material preferido para el cuerpo del mandril en la industria es el hierro fundido (también conocido como semiacero).
- Los mandriles de acero, específicamente los fabricados de acero forjado, ofrecen mayor precisión y menor desgaste, y pueden utilizarse a mayor RPM.
¿Qué es un portabrocas?
Un mandril de mordaza es una herramienta que se utiliza para sujetar piezas de trabajo en su lugar sujetándolas mediante mordazas espaciadas uniformemente. El número de mordazas de un mandril es crucial para determinar su eficacia para sujetar piezas de trabajo de forma segura. Por ejemplo, un mandril de 3 mordazas, en comparación con uno de 4 mordazas, permite una alineación más rápida, lo que resulta en un tiempo de ciclo reducido. Sin embargo, proporciona una fuerza de sujeción relativamente más débil en comparación con un mandril de 4 mordazas.
La pieza de trabajo se puede mantener en su lugar de forma segura usando una llave para manipular estas mandíbulas. El movimiento de las mordazas puede ser independiente o simultáneo, dependiendo de la configuración del mandril. En la mayoría de los casos, los mandriles de 3 mordazas utilizan movimientos simultáneos para centrar automáticamente la pieza de trabajo.
Hay diferentes configuraciones para las mandíbulas, incluidas opciones de metal blando y metal duro. Las mordazas de metal blando son adecuadas para tareas que implican realizar pequeños ajustes en la forma de la mandíbula, ya que se pueden tallar y moldear fácilmente. Por otro lado, las mordazas de metal duro se utilizan cuando se trabaja con materiales rígidos que tienen superficies rugosas.
¿Qué es el portabrocas de 3 mordazas?
El mandril de 3 mordazas utiliza tres mordazas móviles colocadas uniformemente en el cuerpo del mandril para sujetar y posicionar de forma segura la pieza de trabajo en el accesorio de la máquina herramienta. Este tipo de mandril se conoce comúnmente como mandril autocentrante de tres garras o mandril universal. Está diseñado principalmente para agarrar piezas redondas y hexagonales. Piezas de torneado CNC, permitiendo un centrado rápido y razonablemente preciso.
¿Cómo funciona un portabrocas de 3 mordazas?
Los mandriles de tres mordazas se encuentran comúnmente en tornos y cabezales indexadores y sirven como medio para sujetar de forma segura piezas de trabajo o herramientas. Estos mandriles constan de tres mordazas diseñadas específicamente para este fin. Las mordazas están alojadas dentro de una placa de desplazamiento, lo que permite el movimiento simultáneo cuando se ajustan usando un llave de mandril. Como resultado, pueden agarrar la pieza del torno de forma rápida y precisa.
En algunos casos, los mandriles de 3 mordazas vienen con dos juegos de mordazas: uno para sujetar el diámetro interno (ID) y otro para sujetar el diámetro exterior (OD) de la pieza de trabajo. Además, estos mandriles de uso general pueden acomodar piezas de trabajo con diferentes diámetros. La presencia de tres puntos de contacto mejora la estabilidad durante las operaciones de mecanizado.
Existen dos tipos de control de las mordazas de los mandriles: manual y motorizado:
1. Mandril manual de tres mordazas
El mandril de tres mordazas consta de varios componentes, incluido un cuerpo de garra, un engranaje cónico pequeño, un gran engranaje cónico (con un hilo liso en el otro extremo) y tres mandíbulas. Las tres mordazas tienen la misma rosca que la rosca simple y están distribuidas uniformemente a intervalos de 120 grados en la ranura guía dentro del cuerpo de la placa de la mordaza. El orificio cónico del cuerpo de la garra está diseñado para adaptarse a la superficie cónica exterior del extremo frontal del husillo del torno, lo que permite centrar la pieza de trabajo. El par se transmite a través de una llave y el cuerpo del mandril se bloquea de forma segura en el eje mediante una tuerca.
En los mandriles manuales, las mordazas se ajustan girando físicamente el piñón. Si bien este método proporciona mayor precisión, puede llevar mucho tiempo.
2. Portabrocas eléctrico de tres mordazas
El mandril eléctrico es un tipo de mandril autocentrante que se puede utilizar en combinación con varios dispositivos eléctricos, como un cilindro, un cilindro de aceite o un motor. Dependiendo del dispositivo de potencia utilizado, se puede clasificar en mandril neumático, mandril hidráulico o mandril eléctrico. El cilindro de aire o el cilindro de aceite generalmente se encuentran en el extremo posterior del eje de la máquina herramienta. Un tirante o tubo pasa a través del orificio del eje para empujar y tirar del manguito de cuña ubicado en el cuerpo del portabrocas en el extremo frontal del eje.
Este tipo particular de mandril ofrece un movimiento rápido de las mordazas y la fijación de la pieza de trabajo, lo que lo hace muy adecuado para la producción en masa de piezas de torneado CNC. Tenga en cuenta que estos mandriles no pueden ajustar cada mordaza de forma independiente y la precisión no es tanta como la de los mandriles manuales de tres mordazas.
Tipos de mandriles de 3 mordazas
1. Portabrocas autocentrante de 3 mordazas
Los mandriles autocentrantes están diseñados para centrar cada mandíbula simultáneamente simplemente girando el engranaje impulsor, eliminando la necesidad de ajustar cada mandíbula individualmente.
Dentro de los mandriles autocentrantes, hay ranuras que se conectan a la parte posterior de una placa en espiral. A medida que gira el engranaje impulsor, la placa de desplazamiento en espiral también gira en sincronización.
La placa espiral en espiral está directamente vinculada a las tres mordazas de un mandril de tres mordazas, lo que les permite moverse al unísono y converger en la posición central.
2. Portabrocas de 3 mordazas con retroceso
Los mandriles de retroceso, también denominados mandriles de bloqueo por tracción o mandriles de agarre automático, son mandriles que exhiben una sujeción automática de la pieza de trabajo al presionar un botón.
Estos mandriles emplean cabinas internas que están presurizadas con aire o sistemas hidráulicos, lo que facilita el movimiento de las mandíbulas y les permite sujetar de forma segura la pieza de trabajo.
3. Portabrocas de 3 mordazas
Los portabrocas pertenecen a los portabrocas autocentrantes. Están diseñados con el fin de sujetar de forma segura brocas con diámetros inferiores a 0,5 ″.
4. Portabrocas independiente de 3 mordazas
El mecanismo independiente de las mordazas no se encuentra comúnmente en los sistemas de mandril de tres mordazas. Se utiliza más frecuentemente en mandriles con mayor número de mordazas, como por ejemplo los mandriles de 4 mordazas. Esta característica permite que el mandril se adapte a piezas de trabajo de diferentes formas.
En un mandril de mordazas independiente, cada mordaza se puede ajustar individualmente, lo que proporciona un mayor nivel de flexibilidad a la hora de sujetar piezas de trabajo con diferentes geometrías.
Portabrocas de 3 mordazas frente a portabrocas de 4 mordazas: su diferencia
Los dos mandriles de torno más utilizados son el mandril de 3 mordazas y el mandril de 4 mordazas. Estos dos tipos de mandriles tienen varias diferencias clave:
1. Construcción y movimiento
Un mandril de tres mordazas se reconoce como un mandril autocentrante, donde sus mordazas están unidas entre sí a través de un mecanismo de engranaje de desplazamiento, permitiéndoles moverse simultáneamente. Las mordazas de un mandril de cuatro mordazas se pueden mover de forma independiente, lo que requiere que el operador centre manualmente la pieza de trabajo.
2. Función
Cuando una pieza está fijada de forma segura en un mandril de cuatro mordazas, permite operaciones de giro excéntrico. Sin embargo, esta función no se puede realizar con un mandril de tres garras.
3. Casos de uso
Un mandril de tres garras es ideal para sujetar de forma segura piezas de trabajo con secciones transversales circulares o hexagonales. Por el contrario, un mandril de cuatro mordazas está diseñado específicamente para sujetar piezas con bloques cuadrados u octagonales.
4. Tiempo de configuración
En comparación con un mandril de tres mordazas, instalar un mandril de cuatro mordazas normalmente requiere más tiempo. Sin embargo, la ventaja de un mandril de cuatro mordazas es su mayor versatilidad y capacidad para realizar una gama más amplia de tareas.
5. Precisión
El nivel de precisión de un mandril de tres mordazas suele ser de alrededor de 0,010, mientras que un mandril de cuatro mordazas ofrece un mayor nivel de precisión, que oscila entre 0 y 0,001.
6. Poder de agarre
El poder de agarre de un mandril de cuatro mordazas supera al de un mandril de tres mordazas.
7. Peso de la pieza de trabajo
Un mandril de cuatro mordazas tiene una mayor capacidad para manejar piezas de trabajo más pesadas que un mandril de tres mordazas.
8. Profundidad de corte
Al comparar un mandril de cuatro mordazas con uno de tres mordazas, la profundidad de corte lograda en el primero suele ser mayor.
9. Número de agujeros para llaves
En términos de la cantidad de orificios para la llave o la llave del portabrocas, un portabrocas de tres mordazas generalmente tiene solo un orificio para apretar o soltar la empuñadura. Por el contrario, un mandril de cuatro mordazas tiene cuatro orificios individuales, lo que permite un control preciso de cada mordaza, una a la vez.
10. Pros y contras
| Beneficios | Desventajas | |
| Portabrocas de 3 mordazas | Autocentrado; Puede contener barras hexagonales; Rápido y fácil de usar. | No se pueden sostener barras cuadradas; El descentramiento o el descentramiento no se pueden arreglar fácilmente; No puede sostener trabajos con formas irregulares; No se puede descentrar. |
| Portabrocas de 4 mordazas | El trabajo se puede centrar con gran precisión; Puede manejar barras cuadradas/rectangulares; Puede descentrar el trabajo; Un poco más de agarre en culata redonda. | Más lento/más complicado para montar el trabajo (se requiere un indicador de cuadrante); No puedo contener hexágono. |
¿Cómo instalar, verificar y alinear las mordazas de un portabrocas de 3 mordazas?
1. Instalación
En un mandril autocentrante de 3 mordazas, el movimiento de las mordazas se controla mediante un engranaje en espiral. Los dientes impulsores tienen una curvatura que coincide con el engranaje espiral, lo que permite un movimiento eficiente de la mandíbula.
Debido al diseño específico del mandril, no es posible convertir una mordaza de diámetro exterior (OD) en una mordaza de diámetro interno (ID). Para adaptarse a diferentes requisitos de sujeción de piezas, se necesitan juegos de mordazas separados para aplicaciones tanto de diámetro interior como exterior.
Cada mordaza está etiquetada con un número correspondiente que indica la ranura en la que se debe insertar. Por ejemplo, la mordaza número 1 debe colocarse en la ranura del portabrocas marcada con el número 1. El mismo principio se aplica a las dos mordazas restantes.
Al instalar las mordazas, es importante seguir un orden secuencial, comenzando por la mordaza marcada con el número uno. Cada mordaza debe colocarse e instalarse correctamente en la placa de desplazamiento de acuerdo con su ranura designada.
2. Pruebas y alineación
Una vez que las mordazas se inserten en sus ranuras designadas, se alinearán con el eje central del portabrocas. Aunque esto es cierto en general, hay casos en los que es posible que no se aplique. El concentricidad de la pieza de trabajo depende de su forma y del desplazamiento de las mordazas. En consecuencia, incluso si el mandril está perfectamente equilibrado, puede tener dificultades para sujetar de forma segura una pieza de trabajo con geometría irregular. Por lo tanto, cuando utilice un mandril de 3 mordazas, asegúrese de que su pieza de trabajo tenga simetría radial y no tenga marcas desiguales en la superficie sujeta.
Ocasionalmente, las mandíbulas pueden clavarse en piezas de trabajo blandas, lo que genera profundidades de mordida desiguales que afectan el concentricidad de la pieza de trabajo. Si su objetivo es fabricar la pieza completa sin sacarla del mandril, puede procesar una pieza en una sola configuración para superar las compensaciones y maximizar la precisión del producto final.
Sin embargo, en los casos en los que el proceso de mecanizado requiere reorientar la pieza de trabajo, resulta crucial utilizar un indicador de cuadrante para verificar la excentricidad de la pieza cada vez que se monta en el mandril.
Diferentes tipos de mandril de torno
- Mandril de mordazas: como el mandril universal de tres mordazas y el mandril independiente de cuatro mordazas.
- Portabrocas: se fija al husillo mediante una tuerca y se utiliza comúnmente para sujetar barras cuando se requiere una configuración rápida y un centrado preciso durante el proceso de mecanizado.
- Portabrocas: un tipo especializado de portabrocas autocentrante con tres mordazas. Por lo general, se usa para sostener brocas u otras herramientas rotativas y tiene una capacidad de 13 mm (0,5 pulgadas) o menos.
- Portabrocas magnético: está diseñado para sujetar de forma segura materiales magnéticos mediante electroimanes o magnetos permanentes. O se utiliza en situaciones en las que el uso de mandíbulas tradicionales podría deformar la pieza de trabajo debido a la presión aplicada.
- Mandril combinado: combina las funcionalidades de mandril autocentrante e independiente. Ofrece la comodidad de una operación autocentrada y la flexibilidad de ajustar independientemente cada mandíbula según sea necesario.
- Mandril neumático: un tipo de mandril que utiliza aire comprimido para sujetar y asegurar una pieza de trabajo. Consta de mordazas que se accionan mediante presión neumática, lo que permite sujetar y soltar la pieza de trabajo de forma rápida y eficiente.
Aplicación de diferentes tipos de mandriles
Cuando se trata de asegurar piezas de trabajo cilíndricas o concéntricas, los portabrocas autocentrantes son muy eficaces. Estos mandriles están diseñados de tal forma que todas las mordazas actúan juntas centrando automáticamente la pieza. La apertura y el cierre de las mordazas se controlan mediante un piñón, que se puede ajustar mediante una llave.
- Portabrocas autocentrante de 2 garras: dispositivos fijos, adecuados para fijar piezas de forma rectangular.
- Mandril autocentrante de 3 mordazas: el tipo más versátil, comúnmente utilizado para sujetar piezas de trabajo cilíndricas o hexagonales. De hecho, más del 75% de sistemas de torno emplean estos mandriles para sus operaciones.
- Mandril autocentrante de 4 mordazas: normalmente se utiliza para asegurar piezas cuadradas.
- Mandril autocentrante de 6 mordazas: diseñado para sujetar piezas de paredes delgadas. Tener más puntos de agarre permite una distribución uniforme de las fuerzas de sujeción, lo que reduce el riesgo de distorsión.
- Mandril independiente: diseñado específicamente con mordazas que tienen la capacidad de moverse individualmente unas de otras. Son especialmente adecuados para agarrar piezas que tienen formas irregulares o que requieren operaciones excéntricas. Sin embargo, estos mandriles suelen requerir más tiempo de preparación en comparación con los mandriles autocentrantes.
- Mandril combinado: ofrece la funcionalidad tanto de mandril autocentrante como de mandril independiente. Con la capacidad de ajustar cada mordaza individualmente o operarlas simultáneamente como un mandril de espiral autocentrante, los mandriles combinados son muy útiles para lograr un centrado repetible de piezas con formas extrañas. La capacidad de ajustar individualmente las mandíbulas permite minimizar el descentramiento en trabajos regulares.
preguntas frecuentes
Conclusión
Cuando se trata de sujetar piezas de trabajo de forma segura y precisa durante operaciones de torneado en un torno o cuando se utiliza un dispositivo de indexación Para las operaciones de fresado, los mandriles de torno desempeñan un papel fundamental. Vienen en varios tipos, lo que permite girar el material para mantener la estabilidad y garantizar un corte preciso. Curiosamente, aproximadamente 75% de mandriles de torno son de la variedad de 3 mandíbulas. En este artículo, hemos profundizado en las complejidades del portabrocas de 3 garras.
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