Collet chuck vs. chuck de mordazas: la elección correcta

El chuck motorizado de tres mordazas es el dispositivo de sujeción de piezas estándar para la mayoría de los usuarios de tornos CNC. Este tipo de chuck es lo suficientemente versátil como para ser utilizado en una amplia gama de aplicaciones de torneado. Sin embargo, no es el mejor chuck para todos los trabajos.

El mandril de pinzas (collet chuck) es un dispositivo de sujeción alternativo que, al igual que el de mordazas, también utiliza fuerza mecánica para sujetar la pieza que se está torneando.

Aunque un chuck de pinzas no tiene capacidad para la misma amplia gama de tamaños de piezas de trabajo que un mandril de mordazas (jaw chuck), ofrece ventajas relacionadas con la velocidad, la precisión y la productividad que pueden ser cruciales para determinados trabajos.

Hay varios factores que influyen a la hora de determinar qué tipo de chuck funciona mejor. Al evaluar un collet chuck frente a uno de mordazas para una aplicación de torno determinada, tenga en cuenta todos los factores siguientes.

Capacidad de carga del husillo

El husillo del torno tiene un peso máximo admisible basado en la capacidad de carga del rodamiento. Si la combinación del chuck y el material a mecanizar representa un peso excesivo, los rodamientos pueden estar sobrecargados. En aplicaciones en las que existe el riesgo de sobrepasar este límite, este mismo riesgo puede determinar la elección del portapiezas.

Los chucks de mordazas tienden a ser más macizos que los collet chucks comparables, por lo que el collet chuck es una elección adecuada cuando se necesita controlar el peso.

Capacidad de carga del husillo

El husillo del torno tiene un peso máximo admisible basado en la capacidad de carga del rodamiento. Si la combinación del chuck y el material a mecanizar representa un peso excesivo, los rodamientos pueden estar sobrecargados.

En aplicaciones en las que existe el riesgo de sobrepasar este límite, este mismo riesgo puede determinar la elección del portapiezas. Los chucks de mordazas tienden a ser más macizos que los collet chucks comparables, por lo que el collet chuck es una elección adecuada cuando se necesita controlar el peso.

Velocidad del husillo

Un collet chuck tiende a ser la mejor opción para tornear a niveles particularmente altos de rpm del husillo. Esto se debe a dos razones.

Una de ellas está relacionada con la masa del chuck. Dada la misma potencia del husillo que acciona un chuck de mordazas y un collet chuck, el de mordazas más masivo tardaría más en acelerar hasta alcanzar la velocidad. El tiempo de aceleración prolongaría la duración del ciclo y reduciría la productividad.

Otra razón está relacionada con la fuerza centrífuga, que se convierte en un problema importante a altas velocidades porque aumenta con el cuadrado de las rpm. Por ejemplo, si se duplica la velocidad del husillo, la fuerza centrífuga se cuadruplica.

Esta fuerza saca las mordazas del chuck del centro y tiende a reducir la fuerza de sujeción. Pero con un collet chuck, la fuerza centrífuga no tiene un efecto significativo. Por lo tanto, la fuerza de sujeción es más constante en toda la gama de velocidades.

Operación que debe realizarse

Un collet chuck aplica la fuerza de apriete alrededor de toda la circunferencia de la pieza en lugar de sólo en determinadas zonas de contacto. El resultado es una mayor concentricidad. Esto puede ser especialmente importante para trabajos de segunda operación en los que la precisión relativa a la primera operación es un problema.

Incluso cuando se utiliza un chuck de mordazas para la primera operación, se puede utilizar un chuck de pinzas para la segunda debido a su sujeción de precisión. Un chuck de mordazas con mandíbulas blandas perforadas repite dentro de 0.0006 a 0.0012 pulgadas TIR.

Un collet chuck normalmente proporciona una repetibilidad de 0.0005 pulgadas TIR o superior. El collet chuck también puede ajustarse para concentricidad durante la instalación para mejorar aún más la precisión de la operación secundaria.

Dimensiones de la pieza de trabajo

Los collet chuck son más adecuados para piezas de trabajo de menos de 3 pulgadas de diámetro. Un chuck de pinzas también puede imponer una limitación en la longitud de la pieza de trabajo. En concreto, un collet chuck limita el recorrido axial (eje Z) de la máquina, porque su longitud es mayor que la de un chuck de mordazas. Cuando la longitud de mecanizado de una pieza de trabajo es tan larga que se necesita casi todo el recorrido disponible de la máquina para cortarla, entonces este requisito probablemente dictará el uso de un chuck de mordazas.

El tamaño del lote importa

Los tamaños de lote muy grandes y pequeños ayudan a justificar el uso de un collet chuck.

Cuando los tamaños de lote son pequeños y abundantes, la ventaja del collet chuck está relacionada con el tiempo de cambio. El cambio de mordazas lleva entre 15 y 20 minutos en un chuck de mordazas estándar o 1 minuto en uno mordazas especialmente diseñado para el cambio rápido, pero la pinza de un chuck de mordazas de cambio rápido puede cambiarse en 15 ó 20 segundos. El ahorro de tiempo es considerable cuando los cambios son frecuentes.

El ahorro de tiempo relacionado con la sujeción es similar cuando los tamaños de los lotes son grandes. Un collet chuck tarda menos en abrirse y cerrarse que un chuck de mordazas, reduciendo el tiempo de ciclo al reducir el tiempo de no corte de una pieza a la siguiente.

Gama de tamaños de piezas

Una de las razones por las que un collet chuck se abre y se cierra más rápidamente es que su carrera de accionamiento es más corta. Comparado con un chuck de mordazas, un collet chuck está más limitado en el rango de tamaños de pieza que puede acomodar.

Esencialmente, los collet chuck cambian flexibilidad por velocidad. Si el tamaño de la pieza es constante, un collet chuck es más rápido. Pero cuando las piezas varían significativamente de tamaño, puede ser necesario un chuck de mordazas para acomodar toda la gama de trabajo.

Tipos de materiales

Para acero laminado en caliente, piezas de fundición, piezas forjadas y extrusiones, los chuck de mordazas estándar tienden a funcionar mejor debido a las variaciones de diámetro inherentes a todos estos tipos de piezas. Por otro lado, el material laminado en frío tiende a tener un tamaño más consistente y, por tanto, se adapta mejor a los collet chuck.

Sin embargo, la ausencia de cualquier medida de diámetro no es necesariamente un obstáculo para utilizar un collet chuck. Se pueden suministrar pinzas diseñadas para secciones transversales no redondas para barras extruidas que se fabrican con formas personalizadas.

*Sobre el autor: Michael Minton y Michael Sullivan trabajan para ATS Workholding de Anaheim, California. Minton es director de ventas de la región oriental. Sullivan es el vicepresidente de la empresa.