Chuck (ingeniería)

Un mandril es un tipo especializado de abrazadera que se utiliza para sujetar un objeto con simetría radial, especialmente un cilindro. En un taladro, un molino y una transmisión, un mandril sujeta la herramienta giratoria; en un torno, sostiene la pieza de trabajo en rotación.

Los mandriles suelen utilizar mandíbulas para sujetar la herramienta o pieza de trabajo. Las mandíbulas (a veces llamadas perros) suelen estar dispuestas en un patrón radialmente simétrico como las puntas de una estrella. Los mandriles de mordaza pueden requerir un dispositivo similar a una llave inglesa llamado llave de mandril para apretarse o aflojarse, pero otros mandriles de mordaza pueden apretarse o aflojarse solo con la fuerza manual, lo que ofrece comodidad a expensas de la fuerza de agarre. Los mandriles de algunos tornos tienen mandíbulas que se mueven de forma independiente, lo que les permite sostener objetos de formas irregulares. Los diseños más complejos pueden incluir mandíbulas con formas especiales, un mayor número de mandíbulas o mecanismos de liberación rápida.

En lugar de mordazas, un mandril puede utilizar magnetismo, vacío o pinzas, que son collares o mangas flexibles que se ajustan estrechamente alrededor de la herramienta o pieza de trabajo y la sujetan cuando se aprietan.

Tipos

Mandriles de mordaza

Autocentrado

Un mandril autocentrante, también conocido como mandril de desplazamiento, utiliza perros (generalmente llamados mandíbulas), interconectados a través de un engranaje de desplazamiento (placa de desplazamiento), sujetar una herramienta o pieza de trabajo. Debido a que la mayoría de las veces tienen tres mordazas, los maquinistas entienden el término portabrocas de tres mordazas sin ninguna otra calificación como un mandril de tres mordazas autocentrante. El término portabrocas universal también se refiere a este tipo. Estos mandriles son los más adecuados para sujetar secciones transversales circulares o hexagonales cuando se desea un centrado muy rápido y razonablemente preciso (±0,005 pulgadas [0,125 mm] TIR).

A veces este tipo de mandril tiene cuatro o seis mordazas en lugar de tres. Los mandriles de cuatro mordazas son útiles principalmente para sujetar material cuadrado u octágono, mientras que los mandriles de seis mordazas sujetan tubos de paredes delgadas y materiales plásticos con una distorsión mínima.

También existen mandriles de mordazas independientes (no autocentrantes) con tres mordazas, pero ofrecen pocas ventajas y son muy raros.

Hay mandriles autocentrantes híbridos que tienen tornillos de ajuste que se pueden usar para mejorar aún más la concentricidad después de que las mordazas espirales hayan sujetado la pieza de trabajo. Esta característica está destinada a combinar la velocidad y la facilidad del autocentrado de la placa de desplazamiento con la capacidad de control que elimina el descentramiento de un mandril de mandíbula independiente. El nombre más utilizado para este tipo es una marca, Set-Tru. Para evitar una generalización indebida de esa marca, las sugerencias para un nombre genérico incluyen "ajuste exacto".

Los mandriles de tres mordazas se utilizan a menudo en tornos y cabezales indexadores.

Portabrocas

Un portabrocas es un portabrocas especializado de tres mordazas, autocentrado, generalmente con una capacidad de 0,5 pulgadas (13 mm) o menos, y rara vez mayor de 1 pulgada (25 mm), que se utiliza para sujetar brocas u otras herramientas rotativas. Este tipo de mandril se utiliza en herramientas que van desde equipos profesionales hasta taladros manuales y eléctricos económicos para uso doméstico.

Algunos mandriles de alta precisión utilizan cojinetes de empuje de bolas para reducir la fricción en el mecanismo de cierre y maximizar el par de perforación. Una marca para este tipo de mandril, que a menudo se generaliza en el uso coloquial aunque no en los catálogos, es Super Chuck.

Un portabrocas es un portabrocas especializado diseñado para sujetar taladros pequeños (menos de 1 mm (0,039 pulgadas) de diámetro) que no se pueden sujetar de forma segura con un portabrocas normal. El taladro se inserta en el portabrocas y se aprieta; El portabrocas tiene un eje que luego se inserta en el portabrocas más grande para sujetar el taladro de forma segura. Los mandriles de pasador también se utilizan con herramientas rotativas de alta velocidad distintas de los taladros, como amoladoras de matriz y amoladoras de plantilla.

Mandíbula independiente

En un portabrocas de mordaza independiente, cada mandíbula se puede mover de forma independiente. Debido a que la mayoría de las veces tienen cuatro mordazas, los maquinistas entienden el término portabrocas de cuatro mordazas sin otra calificación, como un mandril con cuatro mordazas independientes. La independencia de las mordazas hace que estos mandriles sean ideales para (a) sujetar secciones transversales no circulares y (b) sujetar secciones transversales circulares con extrema precisión (cuando las últimas centésimas de milímetro [o milésimas de pulgada] de descentramiento deben ser eliminado manualmente). La acción no autocentrante de las mordazas independientes hace que el centrado sea altamente controlable (para un usuario experimentado), pero a expensas de la velocidad y la facilidad. Los mandriles de cuatro mordazas casi nunca se utilizan para sujetar herramientas. Los mandriles de cuatro mordazas se pueden encontrar en tornos y cabezales indexadores.

También se pueden obtener mandriles autocentrantes con cuatro mordazas. Aunque a menudo se dice que estos tienen dos desventajas: la incapacidad de sostener una culata hexagonal y un mal agarre en una culata ovalada, sólo esto último es cierto. Incluso con mandriles autocentrantes de tres mordazas, no se debe agarrar el trabajo que no tenga una sección uniforme a lo largo del trabajo (y que no esté libre de espirales o "viento"), ya que las mordazas pueden forzarse y la precisión permanentemente deteriorado.

Los mandriles de cuatro mordazas pueden sujetar fácilmente una pieza de trabajo de forma excéntrica si es necesario mecanizar características excéntricas.

Arañas

Una araña es una versión simple, relativamente económica y de capacidad limitada de un mandril de mordaza independiente. Por lo general, consta de un anillo de metal con roscas roscadas radialmente, en el que los tornillos (tapa hexagonal, tapa hexagonal o tornillos de fijación) sirven como mandíbulas independientes. Las arañas pueden tener varios propósitos:

• Como características auxiliares que complementan el torno principal:
  • Para sostener la barra o la pieza de trabajo en el extremo posterior del agujero de husillo y apoyarla concentricamente, de modo que resista el cortejo o el batido mientras el husillo gira. Los barriles y las tuberías de aceite son ejemplos de piezas de trabajo que se benefician.
  • Para mantener la barra o la pieza de trabajo en el extremo de la sastrería (por eso servir como un descanso estable) o siguiendo la herramienta (por eso servir como un descanso del seguidor).
• En lugar de la palanca principal (para piezas de trabajo particulares que pueden beneficiarse, por ejemplo, en algunos trabajos de forraje)

Tipos de mandíbulas especiales (dos, seis, ocho mandíbulas; otros)

Para fines especiales, los mandriles están disponibles con seis u ocho mordazas. Suelen ser de diseño autocentrante y pueden construirse con estándares de precisión muy altos. Sin embargo, es un error pensar que tales mandriles ofrecen necesariamente más precisión al sujetar piezas sólidas que los mandriles autocentrantes convencionales de tres garras. De hecho, las piezas de trabajo laminadas en caliente u otras piezas imperfectamente redondas pueden "tambalearse" durante el proceso. de manera insegura entre las mordazas opuestas de los mandriles en espiral que tienen un número par de mordazas, de la misma manera que un taburete de cuatro patas se tambalea sobre un piso rugoso, mientras que un taburete de tres patas nunca lo hace. El objetivo principal de los mandriles de seis y ocho mordazas es sujetar tubos de paredes delgadas con una deformación mínima. Al tener el doble de puntos de sujeción, un mandril de seis mordazas induce menos de la mitad de distorsión de sujeción en una pieza de trabajo de paredes delgadas, en comparación con un mandril de tres mordazas.

Mandriles de dos mordazas están disponibles y se pueden usar con mordazas blandas (generalmente una aleación de aluminio) que se pueden mecanizar para adaptarse a una pieza de trabajo en particular. Hay un breve salto conceptual de estas a las placas frontales que sostienen accesorios personalizados, en las que la pieza se ubica contra topes fijos y se sujeta allí con abrazaderas de palanca o abrazaderas de pie.

Construcción de la mandíbula

Muchos mandriles tienen mordazas removibles (a menudo la parte superior es removible dejando la base o 'mordaza maestra' ensamblada con la voluta), lo que permite al usuario reemplazarlas con mordazas nuevas, mordazas especializadas o mordazas blandas. mandíbulas. Las mandíbulas blandas están hechas de materiales blandos como metal, plástico o madera blandos (no endurecidos). Se pueden mecanizar según sea necesario para configuraciones particulares. La interfaz típica entre la mandíbula maestra y la mandíbula extraíble es un par de superficies dentadas coincidentes que, una vez sujetas por los tornillos de montaje, no pueden permitir un deslizamiento relativo entre las dos partes.

Pinza

Una pinza, un tipo de mandril, es un manguito con una superficie interior (normalmente) cilíndrica y una superficie exterior cónica. El collar se puede apretar contra un cono correspondiente de modo que su superficie interior se contraiga hasta alcanzar un diámetro ligeramente menor, apretando la herramienta o pieza de trabajo cuya sujeción segura se desea. En la mayoría de los casos, esto se logra con un collar de resorte, hecho de acero para resortes, con uno o más cortes a lo largo de su longitud para permitir que se expanda y contraiga. Un diseño de collar alternativo es uno que tiene varios bloques de acero ahusados (esencialmente bloques patrón ahusados) sostenidos en posición circular (como las puntas de una estrella, o incluso las mordazas de un mandril con mordazas) mediante un medio aglutinante flexible (generalmente caucho sintético o natural). ). La marca Jacobs Rubber-Flex es un nombre que la mayoría de los maquinistas reconocerían para este tipo de sistema de portabrocas.

Independientemente del diseño del portaherramientas, el principio de funcionamiento es el mismo: apretar el portaherramientas radialmente contra la herramienta o pieza de trabajo que se va a sujetar, lo que produce una alta fricción estática. En condiciones correctas, se sujeta con bastante seguridad. Casi todos los portapinzas logran el movimiento de compresión radial moviendo axialmente uno o más pares macho-hembra de superficies cónicas (cónicas), lo que produce la compresión radial de una manera altamente concéntrica. Dependiendo del diseño del collar, se puede tirar (a través de una sección roscada en la parte posterior del collar) o empujar (a través de una tapa roscada con un segundo cono) dentro de un casquillo cónico correspondiente para lograr la acción de sujeción. A medida que se fuerza el collar dentro del casquillo cónico, el collar se contraerá, agarrando el contenido del cilindro interior. (Sin embargo, el movimiento axial de los conos no es obligatorio; un casquillo dividido comprimido radialmente con una fuerza lineal (por ejemplo, tornillo de fijación, solenoide, abrazadera de resorte, cilindro neumático o hidráulico) logra el mismo principio sin los conos; pero la concentricidad sólo puede ser tenía en la medida en que los diámetros del casquillo son perfectos para el objeto particular que se sostiene. Por lo tanto, esto solo es común en contextos de sala de herramientas, como la creación y configuración de máquinas herramienta).

Uno de los corolarios de la acción cónica es que las pinzas pueden arrastrar ligeramente la pieza axialmente a medida que se cierran. Los sistemas de portapinzas que no prevén ninguna medida para evitar esta extracción se denominan a menudo portapinzas de extracción, en contraste con los sistemas que evitan este movimiento, generalmente empujando el anillo de cierre cónico hacia la pinza en lugar de tirar de la pinza hacia el interior del anillo. Estos tipos que no se retraen a menudo se denominan "de longitud muerta" o "sin extracción" portabrocas. El estiramiento no siempre es un problema, pero evitarlo puede ser útil en algunos trabajos donde no tenerlo en cuenta podría resultar en inexactitud en la longitud total de la pieza, la longitud de los hombros, etc.

Las pinzas se encuentran más comúnmente en fresadoras, tornos, fresadoras de madera, amoladoras de precisión y ciertas herramientas eléctricas portátiles, como amoladoras troqueladoras y herramientas rotativas. Hay muchos sistemas diferentes, siendo ejemplos comunes los sistemas ER, 5C y R8. También se pueden obtener pinzas para adaptarse a casquillos cónicos Morse o Brown y Sharpe.

Por lo general, las pinzas ofrecen niveles más altos de precisión y exactitud que los mandriles autocentrantes y tienen un tiempo de preparación más corto que los mandriles de mandíbula independiente. La desventaja es que la mayoría de las pinzas solo pueden acomodar un tamaño único de pieza de trabajo. Una excepción es la pinza ER que normalmente tiene un rango de trabajo de 1 mm (aproximadamente 0,04 pulgadas).

Las pinzas generalmente están hechas para sujetar piezas de trabajo cilíndricas, pero están disponibles para sujetar piezas de trabajo cuadradas, hexagonales u octogonales. Si bien la mayoría de las pinzas están endurecidas, las boquillas de "emergencia" Hay pinzas disponibles que el usuario puede mecanizar en tamaños o formas especiales. Estas pinzas se pueden obtener en acero, latón o nailon. Hay disponibles pinzas escalonadas que se pueden mecanizar para permitir la sujeción de piezas de trabajo cortas que son más grandes que la capacidad de las pinzas normales.

Sistema Directo Especial (SDS)

Desarrollado por Bosch en 1975 para taladros percutores, el Sistema SDS utiliza un vástago SDS, que es un vástago cilíndrico con muescas que se sujetan con el portabrocas. Se inserta una herramienta en el portabrocas y se bloquea en su lugar hasta que se suelta el bloqueo. La fuerza giratoria se transmite a través de cuñas que encajan en dos o tres ranuras abiertas. La broca puede moverse libremente una distancia corta y la acción del martillo la mueve hacia arriba y hacia abajo dentro del mandril. Dos bolas con resorte encajan en ranuras cerradas, lo que permite el movimiento mientras retiene la broca. Hay cuatro tamaños estándar con diferentes diámetros de vástago:

SDS Quick

Un mango de 6 mm con dos ranuras abiertas interactuando con las cuñas de conducción y dos ranuras cerradas sostenidas por bolas de bloqueo. Este es el nuevo tamaño introducido en 2011 para la serie Bosch Uneo y toma taladros de hormigón de hasta 10 mm de diámetro.

SDS-Plus

Un mango de 10 mm con dos ranuras abiertas interactuando con las cuñas de conducción y dos ranuras cerradas sostenidas por bolas de bloqueo. Este es el tamaño más común y toma un martillo de hasta 4 kg. Las cuñas agarran un área de 75 mm² (0.116 metros cuadrados en) y la manivela se inserta 40 mm en la barra.

SDS-top

Un mango de 14 mm similar a SDS-plus, diseñado para martillos de 2 a 5 kg. El área de agarre aumenta a 212 mm² (0.329 metros cuadrados) y la manivela se inserta 70 mm. Este tamaño seguía siendo poco común y se suspendió en 2009.

SDS-max

Un mango de 18 mm con tres ranuras abiertas y segmentos de bloqueo en lugar de bolas. Está diseñado para martillos de más de 5 kg. Las cuñas agarran un área de 389 mm² (0.603 metros cuadrados) y la manivela se inserta 90 mm.

Muchos taladros SDS tienen un ajuste de "rotación fuera", lo que permite que el taladro sea utilizado para el cierre. El nombre SDS proviene del alemán Steck-Dreh-Sitz ()insert-drill-attachment). En los países de habla alemana el acrónimo Spannen durch System (Sistema de cierre) también se utilizó, aunque Bosch utiliza ahora Special Direct System internacionalmente.

Mandriles con posicionamiento y sujeción indexables

El mecanizado de producción comercial ahora utiliza mandriles cada vez más avanzados que no solo tienen posicionamiento indexable sino también sujeción indexable. Ambas funciones suelen estar controladas hidráulicamente. La sujeción a menudo se realiza con cada par de mordazas que consta de una mordaza fija y una mordaza móvil (accionada hidráulicamente), temáticamente similar a las prensas de fresado avanzadas. Este método de sujeción aporta la alta precisión y repetibilidad de tales prensas a una aplicación de mandril. Estos mandriles ofrecen la precisión de centrado de los mandriles de mordazas independientes tradicionales con la velocidad de sujeción y la facilidad de los mandriles de espiral autocentrantes tradicionales de tres mordazas. Tienen un costo inicial elevado (en comparación con los mandriles tradicionales), pero ese costo inicial se amortiza por sí solo y luego reduce los costos marginales continuos en entornos de producción comercial.

Hoy en día también es posible construir mandriles CNC en los que la posición y la presión de sujeción de cada mordaza se puedan controlar con precisión mediante CNC, mediante posicionamiento de circuito cerrado y monitoreo de carga. En esencia, cada mandíbula es un eje CNC independiente, una corredera de máquina con un tornillo de avance, y los cuatro o seis pueden actuar en conjunto entre sí. Aunque esta idea es conceptualmente interesante, los sistemas de sujeción más simples mencionados en el párrafo anterior probablemente sean un ganador en el mercado sobre esta alternativa para la mayoría de las aplicaciones, porque ofrecen las mismas capacidades a través de una solución más simple y menos costosa.

Magnético

Utilizado para sujetar piezas de trabajo ferromagnéticas, un mandril magnético consta de una cara de imán permanente centrada con precisión. Los electroimanes o imanes permanentes se ponen en contacto con placas ferrosas fijas, o piezas polares, contenidas dentro de una carcasa. Estas piezas polares suelen estar a ras de la superficie de la carcasa. La pieza (pieza de trabajo) a sujetar forma el cierre del circuito o trayectoria magnética sobre esas placas fijas, proporcionando un anclaje seguro para la pieza de trabajo.

Electrostática

Comúnmente utilizado para sujetar obleas de silicio durante procesos de litografía, un mandril electrostático comprende una placa base de metal y una fina capa dieléctrica; la placa base de metal se mantiene a un alto voltaje en relación con la oblea, por lo que una fuerza electrostática sujeta la oblea a ella. Los mandriles electrostáticos pueden tener pasadores o mesas, cuya altura está incluida en el espesor dieléctrico informado; un diseño del Laboratorio Nacional Sandia utiliza un dieléctrico de dióxido de silicio estampado para formar los pines.

Aspirar

Un mandril de vacío se utiliza principalmente en materiales no ferrosos, como cobre, bronce, aluminio, titanio, plásticos y piedra. En un mandril de vacío, se bombea aire desde una cavidad detrás de la pieza de trabajo y la presión atmosférica proporciona la fuerza de sujeción. El vacío produce una presión de retención de 14,7 psi (101 kPa) al nivel del mar, que disminuye en elevaciones más altas donde la presión atmosférica es más baja. La disminución en la presión de mantenimiento es de aproximadamente 0,5 psi por 1000' sobre el nivel del mar.

Métodos de montaje

La conexión de mandriles a los husillos o mesas de máquinas herramienta o herramientas eléctricas se ha logrado de muchas maneras a lo largo de los años.

Montaje de portabrocas

• A Arbor roscado puede meterse en el cuerpo.
• A arbor (con una cinta adhesiva) puede ser presionado en el cuerpo del chuck.
  • La eliminación e inserción pueden implicar diversas herramientas o métodos:
    • Herramientas: vise (especialmente con un jig de madera o mandíbula blanda hecha para este propósito); martillo (especialmente martillo no amarrado o mazo de goma); prensa de arbor o prensa de tienda (los dos últimos requieren habilidad para evitar dañar el chuck).
    • Métodos: calefacción (a través de pistolas de calor, parches o hornos) y refrigeración (a través de congeladores de cocina, clima de invierno o descompresión de aire comprimido o nitrógeno).
• Un taladro puede tener un cuerpo hueco que rosca directamente sobre la nariz roscada de un torno. (Estos son bastante raros, especialmente hoy en día).

Montaje de mandriles de garras grandes

• Una placa trasera con hilos puede atornillarse sobre una nariz de husillo roscada (para el trabajo de torno) o sobre una placa de adaptador con la misma nariz, para ser montada sobre la mesa de fresadoras o máquinas de rectificado superficial. Este tipo de montaje "nosea de husillo" fue el método típico en el siglo XIX hasta los años 1930. Es simple y útil, pero el grado de control de la concentricidad no es lo suficientemente bueno como para ser infalible para un trabajo de alta velocidad y alta precisión (puede lograrse alta precisión, pero el tiempo y la habilidad que implican las configuraciones hace que sea una opción deficiente ahora que existen mejores opciones, como las narices de husillo de levas descritas a continuación). Las narices de husillo tronzado todavía están construidas en nuevas herramientas de máquina, pero sólo de la variedad de gama baja (hobbyist, MRO de menor costo, etc.). La fabricación de alto capital (donde los altos gastos iniciales producen los gastos unitarios más bajos posibles para los recuentos de piezas de alto volumen de piezas de alta precisión) se ha alejado de este tipo de montaje. El concepto de ajuste exacto (Set-Tru) es una manera de perseguir la alta concentricidad en las narices de husillo roscadas con algún grado relativo de facilidad.
• Una solución común en tornos más pequeños es un extremo ancho flangeado a la husillo con un registro circular céntrico elevado que coincide con un receso en la barra o su placa trasera. El registro es normalmente superficial y paralelo lateral y un empuje ligero encaja en el registro femenino del chuck. El chuck se mantiene en su lugar con pernos a través de agujeros de limpieza que no afectan la alineación que es enteramente proporcionada por el registro. Este arreglo tiene una repetibilidad excelente, pero es lento en una situación de producción.
• Una placa trasera con un tapón hembra (auto-releasing) puede sentarse en el grabador macho coincidente de la nariz de husillo cónico (para el trabajo de torno) o de una placa de adaptador con la misma nariz, para ser montada sobre una mesa. Este sistema mejora la repetibilidad de la concentricidad de montaje hasta un valor total muy pequeño indicado (TIR). Subtipos:
  • El chuck puede ser retenido contra el taper con un anillo de retenedor roscado (nuez delgada grande), típicamente enganchado con una llave inglesa de la variedad pin o gancho. El pico de popularidad para construir este tipo de nariz husillo fueron los años 1940 y 1950.
  • El chuck se puede mantener en contra de la cinta con los postes de cámara que se cuelgan en una posición atornillada. Los diseños de la nariz de husillo estándar de la industria permiten una amplia intercambiabilidad. Este sistema de la nariz de husillo de la cámara reemplazó los sistemas anteriores en la mayoría de las herramientas de la máquina en la década de 1960.

Montaje de portabrocas

• Para chucks de collets montados en backplates, todos los mismos métodos arriba son aplicables.
• Muchos tornos que corren chucks de collet han dedicado collet-closer configuraciones por las que no hay placa trasera, y la nariz de husillo contiene el cintor femenino para el cinturista exterior masculino del collet, o una manga que la mantendrá. Un cajón hueco pasa por la cabecera a su lado trasero, donde se monta un mecanismo más cercano. Este último permite una apertura rápida y fácil del collet. El diámetro interior de la barra de dibujo determina la capacidad de diámetro de la barra a través de la horquilla. Algunos sistemas de collet-closer incluso permiten abrir y cerrar sin detener la rotación del husillo. El más cerca de un torno manual es de estilo palanca o de mandíbula. El más cerca de un torno CNC se alimenta (eléctrico, hidráulico o neumático), y puede ser controlado por diversos medios: un pedal que el operador pisa cuando lo desee; una línea en el programa (para abrir y cerrar bajo control del programa); o un botón en el panel de control.

Historia

Las formas originales de colocación en tornos eran entre centros de tenencia y ad hoc ayunos a la husillo de la cabeza. Los centros de estilo espiga todavía utilizados en tornos de madera representan un método antiguo. Ad hoc Los métodos de fijación en siglos pasados incluyeron cualquier cosa desde la fijación con el acolchado o la cuñada; el clavado; el lavado con cordones de cuero o fibra; el atornillado (de nuevo implicado el afilado / lavar / limpiar); u otros tipos. Los Faceplates probablemente han estado alrededor al menos desde la era de los relojeros medievales.

Es probable que las herramientas similares a los mandriles actuales hayan evolucionado a partir del trabajo con placas frontales, ya que los trabajadores que usaban placas frontales para trabajos repetitivos comenzaron a imaginar tipos de abrazaderas o perros para la placa frontal que pudieran abrirse y cerrarse de maneras más convenientes que Repetido desmontaje y montaje total. Un calzo originalmente era solo un trozo de madera. Sin embargo, hacia 1703 podría ser "... Chocks, perteneciente al Screw-Mandrel". En 1807, la palabra había cambiado a la más familiar 'portabrocas: "En el extremo del husillo... está atornillado... un portabrocas universal para sujetar cualquier tipo de trabajo& #34;.

A finales de 1818 o principios de 1819, la Sociedad para el Fomento de las Artes, las Manufacturas y el Comercio otorgó su medalla de plata y 10 guineas (£ 10,50, equivalente a £ 847 en 2021) al Sr. Alexander Bell por un mandril de torno de tres mordazas:

El instrumento se puede atornillar en... el mandril de un torno, y tiene tres puntas proyectando desde su superficie plana, formando un triángulo equi-lateral, y son capaces de ser movido de forma ecual a, o desde, su centro.

No está claro cómo se trasladaron "equitativamente" ya sea mediante un pergamino o algún otro medio. Más tarde, en 1819, el mismo organismo otorgó otra medalla de plata al Sr. T. Hack por un plato de cuatro mordazas. En los Estados Unidos, Simon Fairman (1792–1857) desarrolló un mandril de desplazamiento moderno reconocible como el que se utiliza en los tornos. La patente se refiere a los aspectos técnicos del ensamblaje, no reivindica la invención de la voluta ("ranuras convolutas"). Su yerno Austin F. Cushman (1830-1914) desarrolló las ideas y vendió mandriles a través de su empresa, Cushman Industries.

Jacobs Chuck

A principios del siglo XX, Arthur Irving Jacobs desarrolló el simulacro moderno. Después de golpear sus nudillos en uno de los chucks de perforación ajustados de la vieja barbilla, desarrolló un chuck en el que las mandíbulas se movieron axialmente en ranuras inclinadas. Su patente de 1902 detalla el mecanismo. El término taladro claramente no se originó con él, pero su nuevo tipo de taladro hace mucho tiempo desplazado cualquier tipo anterior que carecía del movimiento de mandíbula angular y la manga exterior ahora encontrado en todos los broches comunes.

Evaluación del desempeño

Se utilizan estándares nacionales e internacionales para estandarizar las definiciones, requisitos y métodos de prueba utilizados para la evaluación del desempeño de los mandriles. La selección del estándar a utilizar es un acuerdo entre el proveedor y el usuario y tiene cierta importancia en el diseño del mandril. En los Estados Unidos, ASME ha desarrollado la norma B5.60 titulada Portabrocas: Portabrocas tipo mandíbula, que establece requisitos y métodos para especificar y probar el rendimiento de los portabrocas utilizados principalmente en operaciones de torneado.