Útiles de sujeción, un aspecto fundamental en el desempeño de la herramienta

La calidad y productividad en el proceso de mecanizado CNC o mediante equipos de control numérico ha sido un objetivo permanente en la industria. La búsqueda de eficiencia en la transformación de materiales ha permitido el desarrollo de herramientas y accesorios que contribuyen a lograr dicho objetivo. Cabe destacar que los centros de mecanizado son máquinas altamente automatizadas que demandan una gran precisión y en este contexto los útiles de sujeción representan un aspecto que determina en gran medida no solo la precisión que demanda el proceso sino además la vida útil y el desempeño de las herramientas. 

Elegir el tipo de mandril para la sujeción de la herramienta es una decisión clave, pero su elección está condicionada principalmente a las características de la herramienta y el material a mecanizar, por lo tanto, no debe darse por hecho que el tipo de mandril que trae consigo la máquina es necesariamente la mejor opción. 

¿Qué es un útil de sujeción? 

Los útiles de sujeción, también llamados mandriles o portaherramientas son básicamente dispositivos que sujetan la herramienta de corte de una máquina. Puntualmente para el caso de las máquinas de control numérico, estos dispositivos han evolucionado paralelamente con las máquinas y se han convertido en un elemento clave para asegurar un mecanizado preciso y de calidad. 

¿Cuántos tipos de mandriles de sujeción existen?

Actualmente existen en el mercado gran variedad de portaherramientas para CNC, en esta ocasión nos enfocaremos en los útiles de sujeción para herramientas cilíndricas, los cuales los clasificaremos en 3 categorías: 

• Mandriles de expansión mecánica: A este grupo pertenecen los sistemas tradicionales que se componen de mandril con pinza elástica y tuerca de ajuste. La pinza elástica consiste en una pieza de acero en forma cónica por el exterior y cilíndrica por el interior con ranuras axiales intercaladas para permitir que se expanda y contraiga según el diámetro del mango de la herramienta, dicha pinza se coloca al interior del mandril y se ajusta mediante el giro de la tuerca por medio de una llave especial y su apriete o aflojamiento se realiza solo con la fuerza de la mano. 

El tamaño de la pinza y a su vez el tamaño del mandril se debe escoger de acuerdo a las dimensiones de la herramienta. Al mecanizar es muy importante que el acoplamiento entre la herramienta y el mandril de sujeción sea robusto, con el fin de proporcionarle estabilidad y resistencia a la flexión durante el mecanizado. Para ello existe una clasificación de pinzas llamada “ER” (ER-16, ER-20, ER-25, ER-32, ER-40 y ER-50) la elección del tipo de pinza según dicha clasificación depende del diámetro de la herramienta que se utilice y a su vez de los parámetros de utilización (tipo de material a mecanizar, profundidad del mecanizado, RPM, velocidad de corte, avance etc.) 

• • Mandriles de expansión térmica: Este tipo de mandriles poseen la más alta estabilidad y rigidez de todos los sistemas de sujeción de herramientas cilíndricas conocidos y ha demostrado ser la mejor alternativa para el mecanizado de precisión con herramientas de diamante. En este caso el orificio de inserción posee un ligero menor diámetro que el mango de la herramienta, el cual se dilata al calentarse por medio de inducción a través de un generador de alta frecuencia, posteriormente se somete al proceso de enfriamiento donde se encoje y recupera sus dimensiones normales, sujetándose con gran fuerza y uniformidad al mango de la herramienta. Su excelente forma de sujeción   minimiza las tolerancias, aumentando así la vida útil de la herramienta y logrando inclusive mecanizados de mayor calidad y a velocidades superiores. 
  • Mandriles de expansión Hidráulica: Proporcionan una excelente combinación entre precisión y fuerza de sujeción, este tipo de mandriles sujetan en forma hidráulica, es decir  mediante unos canales llenos de grasa cuya expansión o contracción se realiza girando un tornillo regulador que va ajustando las paredes del mandril al vástago de la herramienta con gran precisión, esta fuerza de sujeción altamente concéntrica no solo sostiene el mango de la herramienta de forma segura, sino que produce un efecto amortiguador que reduce la vibración y ayuda a mejorar la estabilidad a altas revoluciones. Así mismo para liberar la herramienta se gira al contrario el tornillo para dejar escapar dicha presión. Cabe destacar que este tipo de mandriles por su practicidad, pero además por la complejidad de su estructura interna son más costosos que los térmicos.