Mandriles de sujeción para tornos CNC en trabajos de alta velocidad y piezas de diámetro reducido

La sujeción de piezas para tornear suele ser bastante básica: la selección se reduce a mandriles o pinzas. Este artículo analiza cuándo considerar el mejor mandril de sujeción para tornos CNC y qué tipo podría ser el más adecuado para una aplicación determinada.

Al considerar la compra de un torno CNC o un centro de torneado de control numérico, es importante asegurarse que el sistema de sujeción se adapte tanto a las capacidades de la máquina como al tipo de trabajo que realizará. Por ejemplo, es importante saber si el sistema de sujeción para trabajar una pieza de gran diámetro que se mecaniza para realizar roscas de tubería sea la solución adecuado, y que seguro será muy diferente al mandril de sujeción para un CNC multitarea de alta velocidad que fabrica juntas para cadera.

Muchos tornos y centros de torneado CNC vienen equipados de fábrica con un sistema de sujeción estándar que consta de un mandril de tres mordazas, un cilindro de accionamiento hidráulico y un tubo de tracción. El cilindro hidráulico está fijado al extremo trasero del eje de la máquina, mientras que el mandril está montado en el lado delantero o lado de trabajo del eje. Estos dos componentes suelen estar conectados entre sí a través del tubo de tracción de acero hueco que pasa a través del orificio del husillo.

La apertura y el cierre de las mordazas del portabrocas se logran mediante el movimiento axial del pistón del actuador hidráulico. A medida que el pistón se desliza hacia adelante y hacia atrás, el tubo de tracción se mueve al unísono, impulsando un émbolo en forma de cuña dentro del cuerpo del mandril. Este émbolo convierte el movimiento axial en movimiento radial, lo que hace que las mordazas se abren y se cierren. La cantidad de fuerza de agarre que las mordazas aplican a una pieza de trabajo está directamente relacionada con la fuerza de salida del actuador y se regula fácilmente con una válvula de presión.

Como dispositivo de sujeción universal, un mandril de tres mordazas funciona bien para muchas aplicaciones de torneado comunes. Puede contener una variedad de tamaños de piezas, es capaz de operar a velocidades de rotación razonables y logra buenas precisiones.

Hay muchas aplicaciones en las que un mandril de mandíbula no es la mejor opción de sujeción, lo que ha llevado al desarrollo de una gama de soluciones alternativas. El más común de ellos es el mandril de pinza CNC.

Un mandril de pinza CNC se monta en el lado de trabajo de un eje de torno CNC de la misma manera que un mandril de tres mordazas y utiliza el cilindro hidráulico y el tubo de tracción existentes de la máquina para su accionamiento. La instalación de un mandril de pinza generalmente requiere la instalación de un adaptador intermedio entre el mandril y el tubo de tracción para compensar las disparidades de rosca y posición.

Los mandriles de sujeción Hainbuch, encajan en cualquier torno CNC, ya que incluye un adaptador de rosca por separado que establece la conexión con el tubo de tracción de la máquina. Además te dan la opción de poder fabricar el adaptador y ellos se encargan de instalarlo.

Mandriles de sujeción CNC para piezas de pequeño diámetro

Los mandriles de sujeción para tornos CNC se desarrollaron originalmente para facilitar el mecanizado de piezas más pequeñas. Aunque los mandriles de boquilla están disponibles con capacidades de hasta aproximadamente 6 pulgadas, la mayoría de las aplicaciones son para diámetros de piezas de trabajo que miden 3 pulgadas o menos. De hecho, los beneficios obtenidos al utilizar un mandril de pinza en piezas de este rango de tamaño son tan importantes que muchos fabricantes de tornos y distribuidores de máquinas herramienta ahora permiten a los clientes comprar sus máquinas con un mandril de pinza ya instalado como dispositivo de sujeción estándar.

La ventaja más obvia al mecanizar piezas en el rango de 0 a 3 pulgadas es la holgura adicional de la herramienta proporcionada por la forma aerodinámica de un portabrocas y el diámetro reducido de la punta. Esta disposición permite que el mecanizado tenga lugar mucho más cerca del mandril, proporcionando máxima rigidez y mejores acabados superficiales. Por el contrario, el gran diámetro de un mandril de tres mordazas, es que sus mordazas requieren habitualmente que la pieza que se está mecanizando se extienda más hacia la zona de trabajo, aumentando así la probabilidad de deflexión.

El mandril de sujeción MANDO de HAINBUCH ofrece una gran fuerza de sujeción incluso con pequeños Ø de sujeción que van desde los Ø 8 – 200 mm. Además, dispone de un amplio rango de tolerancias y amortiguación de vibraciones mediante elementos de sujeción vulcanizados.

Mandriles de sujeción CNC en trabajos de alta velocidad

Entre las tecnologías de sujeción para tornos, los mandriles de boquilla se prestan como los más adecuados para trabajos de diámetro pequeño porque su masa más baja y sus geometrías simétricas les permiten funcionar a velocidades más altas que los mandriles de tres mordazas convencionales. Al ser comparativamente más livianos, los mandriles de boquilla son menos propensos a los efectos negativos de la fuerza centrífuga y, por lo tanto, tienden a producir una fuerza de agarre más consistente en todo el rango de rpm.

Mandriles CNC para trabajar tubos y piezas de paredes delgadas

Una de las principales diferencias entre un mandril de boquilla y un mandril de tres mordazas es evidente en el área de acoplamiento de la pieza de trabajo. Un mandril de mandíbula normalmente proporciona tres puntos de contacto, uno para cada mandíbula. Por el contrario, un portabrocas y una boquilla ofrecen un soporte de 360 grados. Este contacto adicional ayuda a reducir la posibilidad de que la pieza se deslice y también juega un papel importante en el mecanizado de tubos y piezas de paredes delgadas. Al distribuir la fuerza de agarre uniformemente por toda la circunferencia de la pieza de trabajo, se reducen los riesgos de pellizcos y aplastamientos.

Algunos beneficios adicionales de usar un mandril de pinza cuando se alimenta la barra incluyen una vibración reducida y tiempos de sujeción / desbloqueo más rápidos.

• Alimentación de barras. Los mandriles de boquilla son el método de sujeción de piezas preferido para la mayoría de las aplicaciones de alimentación de barras. Aparte de las ventajas descritas anteriormente relacionadas con el torneado de diámetro pequeño, algunos beneficios adicionales de usar un mandril de pinza cuando se alimenta la barra incluyen vibración reducida y tiempos de sujeción / desbloqueo más rápidos. El contacto de 360 grados entre la pinza y la pieza de trabajo vuelve a entrar en juego en las aplicaciones de alimentación de barras al garantizar que la barra permanezca en la línea central para un re-agarre concéntrico después de ser avanzada por el alimentador.

Ventajas adicionales del uso de mandriles de sujeción para tornos CNC

Algunas ventajas adicionales del uso de mandriles de boquilla incluyen tiempos de configuración más rápidos y / o mayor precisión porque no hay necesidad de taladrar mordazas blandas en su lugar; disponibilidad de pinzas estándar para agarrar material redondo, cuadrado y hexagonal; pinzas expansivas internas para agarrar diámetros internos de piezas de trabajo; y se pueden acomodar orificios tan pequeños como ¼ de pulgada. La sujeción de piezas de formas extrañas y la realización de torneado descentrado se encuentran entre algunas de las aplicaciones más especializadas que se pueden manejar fácilmente con pinzas personalizadas.

Elección del mandril de sujeción CNC adecuado

La elección del mandril de sujeción para tornos CNC correcto comienza identificando la punta del husillo de la máquina en la que se montará el portabrocas. Todas las narices de los husillos de los tornos CNC siguen los estándares internacionales que definen claramente las dimensiones de la interfaz de montaje. Las configuraciones comunes de punta de husillo para el mercado norteamericano incluyen A2-6, A2-8 y 140 mm.

El siguiente paso es determinar la capacidad requerida del mandril, en función del tamaño de las piezas que deben sujetarse. Para aplicaciones de alimentación de barras, se acostumbra igualar, o exceder ligeramente, el tamaño del orificio del tubo de tracción de la máquina.

Una vez que se han identificado el montaje del husillo y la capacidad requerida, la selección puede reducirse aún más en función de las características y beneficios específicos de los distintos modelos, incluida la operación de retroceso frente a la operación de longitud muerta; dimensiones del espacio libre externo; capacidad RPM; y requisitos de tiempo de configuración.

Cuando se combinan correctamente con una máquina, un alimentador de barras y una aplicación, los mandriles de boquilla CNC proporcionan una forma económica y eficaz de sujetar material de menos de 4 pulgadas de diámetro. Debido a que los mandriles de boquilla generalmente se combinan con un alimentador de barras, algunos de los cuales tienen almacenamiento de cargador y están diseñados para mantener una fuerza de agarre constante a altas velocidades, son la opción de sujeción del trabajo para operaciones sin luces.

El tamaño compacto de los mandriles de boquilla mejora la holgura de la herramienta, maximiza la capacidad del eje Z y ayuda a la rigidez. Las pinzas redondas, cuadradas, hexagonales, de expansión interna y de emergencia fácilmente disponibles ofrecen una amplia flexibilidad.