Proceso de mandrinado: una visión detallada

Durante la fabricación, los materiales deben pasar por una serie de procesos de corte que los modifican hasta obtener el producto final. Algunas piezas pueden requerir agujeros en el material. Una técnica típica para practicar estos agujeros en el material es el mandrinado.

Aunque otras operaciones, como el taladrado, pueden crear agujeros en una pieza, el mandrinado CNC es el más adecuado para hacer agujeros de gran diámetro con alta precisión dimensional.

En este artículo hablaremos extensamente del mandrinado y haremos comparaciones con procesos de corte industriales similares.

¿Qué es el mandrinado en la fabricación?

El mandrinado es una técnica de fabricación sustractiva utilizada para agrandar un agujero pretaladrado o fundido a la vez que mejora su precisión dimensional. El proceso utiliza una herramienta de corte de un solo filo para eliminar partes de material del interior de una pieza.

Según el tamaño de agujero requerido y las especificaciones, el mandrinado es el método ideal para mecanizar agujeros de diferentes grados de precisión, diámetros y restricciones de posición. De hecho, es más adecuado que el taladrado para crear agujeros de grandes tamaños debido a su mayor precisión.

El mandrinado CNC utiliza máquinas como tornos, mandrinadoras de plantilla, mandrinadoras, etc. Estos dispositivos se presentan en diferentes formas; por ejemplo, hay mandrinadoras verticales y horizontales.

Existen diferentes herramientas y máquinas de mandrinar capaces de realizar otras aplicaciones. Sin embargo, todas las herramientas de mandrinado realizan tres operaciones básicas, a saber:

• Ampliar agujeros al tamaño y acabado exactos y precisos.
• Enderezar agujeros pretaladrados o roscados y corregir defectos de fundición.
• Hacer agujeros concéntricos con un diámetro externo.

¿Cómo funciona el mandrinado?

El proceso de mandrinado consiste en colocar cuidadosamente el cabezal de la máquina en el agujero ya taladrado o fundido. El dispositivo empieza entonces a ampliar el agujero raspando lentamente partes de la pared interior. Las herramientas de mandrinado son similares a las de los tornos utilizados en las máquinas de torneado y fresado.

Cada mandrinadora contiene las siguientes partes.

●Mandril: La mordaza que sujeta firmemente el material en su lugar durante el mandrinado.
●Pieza de trabajo: El material en el que pretendes mandrinar un agujero usando la mandrinadora.
●Herramienta de mandrinado: La herramienta de corte que elimina (raspa) partes de los agujeros, dando como resultado un agujero más amplio y preciso.

¿Por qué y cuándo se necesita mandrinar un agujero?

Ya hemos mencionado que el taladrado, el fresado y algunos otros procesos de fabricación pueden ser adecuados para fabricar agujeros en una pieza. Sin embargo, cuando la fabricación de agujeros grandes requiere alta precisión y tolerancias ajustadas, el mandrinado es la mejor técnica de mecanizado.

Algunas aplicaciones industriales del mandrinado CNC incluyen mandrinar agujeros en tornillos, fabricar cilindros de motor y muchas más.

Además, las empresas de fabricación utilizan el mandrinado para mandrinar agujeros en rodamientos, pasadores y otras sustancias que requieren componentes huecos.

Tipos de mandrinadoras

Entremos en los tipos comunes de mandrinadoras sin más preámbulo.

1. Mandrinadoras horizontales

Estas máquinas son las mandrinadoras más comunes y utilizadas. Son habituales en muchos talleres especializados en reparaciones y fabricación a pequeña escala.

Los agujeros se agrandan introduciendo horizontalmente las herramientas de corte de un solo punto en el agujero existente de la pieza. Además del mandrinado, estos dispositivos son adecuados para operaciones de fresado, taladrado y escariado.

2. Mandrinadora de tipo mesa

Estas máquinas son tipos típicos de mandrinadoras horizontales. Como sugiere el nombre, se colocan sobre la mesa donde se utilizan para realizar diversas operaciones de mandrinado.

Estas máquinas mandrinan agujeros usando un husillo paralelo a la mesa de trabajo. Además del mandrinado, las máquinas se utilizan como dispositivos de fabricación de uso general, especialmente en empresas más pequeñas.

3. Mandrinadora vertical

Esta máquina utiliza una pieza de corte rotativa unida a una mesa horizontal, sin embargo, como el mandrino se mueve en un movimiento ascendente-descendente, de ahí el nombre: mandrinadora vertical.

El dispositivo es adecuado para agrandar agujeros preexistentes en formato cilíndrico o cónico, según los requisitos de la pieza. Los agujeros suelen ser concéntricos con el eje de los cortadores rotativos.

4. Mandrinadora de precisión

Como todas las mandrinadoras, estas máquinas utilizan una herramienta de corte de un solo punto para mandrinar agujeros en una pieza. Así, los agujeros se agrandan a medida que el material se mueve paralelo a los cortadores rotativos.

Por lo tanto, las mandrinadoras de precisión son ideales para crear grandes agujeros internos en una pieza con especificaciones de tolerancia ajustada y precisión extrema. Además de ampliar un agujero, son adecuadas para enderezar los agujeros iniciales y corregir cualquier defecto previo, manteniendo una alta precisión dimensional.

¿Cuál es el desafío de la operación de mandrinado?

De hecho, el mandrinado es una operación ideal para hacer agujeros precisos en un material. Sin embargo, como la mayoría de las técnicas de fabricación, los operarios pueden experimentar algunos desafíos peculiares de este proceso. Echemos un vistazo rápido a algunos de ellos.

1. Desgaste o daño de la herramienta

Durante el proceso de corte, partes del dispositivo de mandrinado experimentan fricción, lo que provoca desgaste y daño de la herramienta. En consecuencia, puede disminuir la funcionalidad de la máquina: las especificaciones de precisión empezarán a reducirse.

Además, los productos pueden requerir más tratamientos superficiales y operaciones de posprocesamiento.

2. Error de mecanizado

En relación con el mandrinado, el error de mecanizado implica alteraciones dimensionales, incluyendo la forma, la ubicación de los agujeros y el acabado superficial del producto. Estos errores pueden ser resultado de uno de los siguientes:

● Parámetros inadecuados del proceso de mandrinado.
● Alta rigidez o plasticidad de la pieza.
● Una relación longitud/diámetro excesivamente alta de la barra del cortador.
● Asignación irrazonable del ajuste de creces.
● Uso de cuchillas o cortadores inadecuados para el material de la pieza.

3. Acabado superficial

Las piezas mandrinadas pueden experimentar acabados superficiales deficientes, como la presencia de líneas de corte o escamas. La velocidad de avance juega un papel crucial en el acabado superficial de las piezas mandrinadas. Normalmente, los fabricantes comienzan el mandrinado a una velocidad de avance de entre 0,1 y 0,2 mm por revolución.

4. Error de medición

Este es quizás un desafío significativo para la mayoría de los procesos de fabricación. El uso de herramientas de medición incorrectas o la introducción de medidas erróneas pueden dañar el producto final del proceso de mandrinado.

Consejos importantes para el mandrinado

Todo proceso de mecanizado requiere una precisión dimensional extrema, incluido el mandrinado. De ahí la necesidad de optimizar cada aspecto del proceso de mecanizado. Dicho esto, a continuación se presentan pautas para mandrinar un agujero en una pieza para obtener el mejor resultado usando esta técnica de mecanizado.

1. Consejos de configuración de la máquina

● Asegúrate de comprobar regularmente las mandrinadoras en busca de desgaste de la herramienta y reemplaza los cortadores defectuosos para garantizar la precisión del proceso y la calidad del mandrinado.
● Antes del mecanizado, comprueba que las sujeciones y mordazas que sostienen el material de la pieza sean fiables y estén bien ancladas para evitar desviaciones durante el proceso de mandrinado.

● Procura que el proceso de mecanizado se produzca a una temperatura fría adecuada con lubricación suficiente para reducir la fricción y facilitar las operaciones de corte.
● Confirma y corrige que el posicionamiento repetido del husillo y la precisión del equilibrio dinámico sean ideales para las especificaciones de mecanizado CNC.
● En la fase de prueba, al mandrinar agujeros, comprueba el valor de voladizo de gravedad dinámica de la barra de mandrinar y realiza los ajustes necesarios para limitar la vibración y el corte centrífugo.

2. Tolerancias de medición precisas

● Con la ayuda de un calibre, mide el diámetro del agujero taladrado o fundido, y calcula las creces de mecanizado reservadas.
● Asigna las creces de mandrinado según los requisitos de acabado: basto, moderado y fino. La mayoría de las industrias siguen estos valores: 0,5 mm para un acabado basto, 0,15 mm para un acabado medio, etc.
● Asegúrate de que las creces de mandrinado no sean inferiores a 0,05 mm para materiales con dificultades de mecanizado y piezas que requieran requisitos de alta precisión.

3. Consejos sobre la herramienta de mandrinado

Tras configurar la barra de mandrinar, asegúrate de que el filo de corte de tu mandrinadora esté en posición. Esto implica asegurarse de que el plano superior del filo de la herramienta esté en el mismo plano horizontal que la dirección de avance del cabezal de corte de la herramienta de mandrinado.

4. Consejos de mandrinado de prueba

Al mandrinar un agujero, deja unas creces de entre 0,3 y 0,5 mm en tu herramienta de mandrinar. Además, puede que quieras modificar las creces de un mandrinado basto a no menos de 0,5 mm para que el producto final tras el mandrinado cumpla con las especificaciones de tolerancia.

Comparación del mandrinado con otros métodos de mecanizado

Otros procesos de mecanizado comparten algunas similitudes con el mandrinado. Aquí examinamos las similitudes y diferencias entre el mandrinado y técnicas de mecanizado similares.

1. Mandrinado vs. taladrado

El mandrinado y el taladrado son procesos de fabricación sustractivos estándar: ambos implican eliminar partes de un material para crear agujeros. Sin embargo, existen diferencias distintas entre ambos métodos. Estas son algunas de las diferencias entre ellos.

● El taladrado consiste en crear agujeros en una pieza, mientras que el mandrinado agranda un agujero inicial. Por lo tanto, el taladrado ocurre antes del mandrinado durante la fabricación.

● A diferencia del taladrado, el producto final del proceso de mandrinado de precisión tiene un acabado superficial fino con una precisión y exactitud dimensional de primer nivel.

● El mandrinado sirve principalmente para ampliar el agujero, y el taladrado aumenta la longitud del agujero en un material.

● En general, los agujeros taladrados suelen ser estrechos, y la evacuación de virutas a veces es complicada, requiriendo un taladrado continuo. Con el mandrinado, los agujeros son lo suficientemente amplios para una fácil evacuación de virutas.

2. Mandrinado vs. torneado

Como el mandrinado y el taladrado, el torneado también es un proceso sustractivo. El mandrinado utiliza una sola herramienta de corte con un cabezal puntiagudo para ampliar un agujero preexistente en una pieza, mientras que el torneado implica usar una herramienta de corte estática y no rotativa para eliminar trozos de material de su exterior.

La principal diferencia entre ambos procesos es que; mientras el torneado elimina material de la superficie externa, el mandrinado elimina las partes internas de la pieza. A menudo, los fabricantes realizan las operaciones de torneado usando una máquina llamada torno, que también es una herramienta estándar usada en el mandrinado. Sin embargo, el mandrinado adopta otros dispositivos convencionales, parecidos a una fresadora.

3. Mandrinado vs. escariado

Ambos son procesos de corte que implican eliminar componentes internos de una pieza. Sin embargo, mientras el mandrinado usa una herramienta con un solo cabezal puntiagudo, el escariado usa cortadores rotativos para raspar trozos del material. Otra similitud es que ambos procesos trabajan sobre un agujero ya taladrado o fundido.

Por lo tanto, la principal diferencia entre ellos está en el proceso de aplicación. Mientras el mandrinado busca esencialmente ampliar un agujero preexistente, el escariado busca crear una pared interna fina y más suave para la pieza. Por lo tanto, el escariado elimina solo pequeñas cantidades del material, ya que solo busca crear paredes suaves.

Conclusión

Este artículo ofrece una visión detallada del mandrinado. Es un proceso fiable y rápido para ampliar agujeros fundidos o pretaladrados en una pieza. Y como es un proceso CNC, es decir, controlado por ordenador, tienes garantizada su alta precisión y exactitud.

Es esencial saber que, como otros procesos de mecanizado CNC, existen algunos desafíos con el mandrinado. Por eso, te aconsejamos consultar el servicio y trabajar con expertos.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es el propósito del mandrinado?

El propósito principal del mandrinado es ampliar o expandir el agujero en una pieza. El proceso no puede crear el agujero inicial; en cambio, agranda el agujero con alta precisión. Es la técnica de fabricación de referencia para producir agujeros de diámetros específicos en una pieza.

¿Dónde se utiliza el mandrinado?

El mandrinado es una técnica de fabricación bastante común utilizada en la mayoría de las industrias manufactureras. Es la técnica de referencia para mandrinar agujeros en ciertos materiales, como un cilindro de motor o el cañón de un arma.

La técnica de mandrinado también se utiliza en la construcción. Por ejemplo, una barra de mandrinar es una herramienta estándar utilizada en el trabajo del metal y la madera.

¿Cuáles son ejemplos de herramientas de mandrinado?

Ya establecimos que el mandrinado consiste esencialmente en ampliar un agujero preexistente, mandrinar agujeros en un material. El proceso de mecanizado utiliza un grupo de herramientas, que incluye las siguientes.

• Barras de mandrinar
• Cabezales de mandrinar
• Brocas de inicio