Conviene utilizar mordazas estriadas endurecidas (HRC 58-62) para las primeras operaciones sobre material en bruto, en las que un mordido típico de 0.05-0.15 mm resulta aceptable. Para las segundas operaciones —cuando la pieza ya tiene una superficie de referencia mecanizada y se exige una concentricidad inferior a 0.025 mm— lo adecuado son mordazas blandas mandrinadas in situ (AISI 1018, HRC 15-25). Las mordazas escalonadas amplían la sujeción sobre planchas finas de 6-12 mm de espesor; las mordazas de aluminio 6061-T6 protegen las superficies anodizadas o pulidas a costa de una fuerza de sujeción fiable un 30-50% inferior a la de las mordazas de acero equivalentes.
Para una visión más amplia de la categoría de sujeción de pieza —prensas, platos de torno y centros vivos—, consulte la guía de sujeción: prensas, platos de torno y centros vivos. Este artículo profundiza un nivel más: en las propias mordazas.
Las cuatro familias de mordazas y qué problema resuelven
Un cuerpo modular de prensa CNC (tipo GT, anchura de mordaza de 100-300 mm, fuerza de sujeción de 16-40 kN) es solo la mitad del sistema de sujeción de pieza. Las mordazas atornilladas al cuerpo determinan la fuerza de agarre, el riesgo de marcado, la precisión en segundas operaciones y la pieza más pequeña que la prensa puede sujetar con seguridad — cuatro problemas distintos que habitualmente se resuelven con cuatro tipos de mordaza diferentes.
| Familia de mordaza | Material (típico) | Dureza | Función principal |
|---|---|---|---|
| Estriada endurecida | AISI 4140 cementado o 20CrMnTi | HRC 58-62 | Máximo agarre sobre material en bruto cortado a sierra |
| Blanda (mandrinada in situ) | AISI 1018 o 12L14 | HRC 15-25 | Sujeción concéntrica para segundas operaciones |
| Escalonada / con escalón | 4140 endurecido | HRC 50-58 | Sujeción de piezas finas o con resalte |
| De aluminio | 6061-T6 | ~HB 95 | Superficies acabadas sensibles al marcado |
La mayoría de los talleres CNC mantiene de tres a cuatro juegos por prensa: un juego de mordazas estriadas endurecidas para primeras operaciones, uno o dos juegos de mordazas blandas adaptados a familias recurrentes de piezas y un juego de bajo perfil o escalonado para trabajo fino o en 5 ejes. El error costoso es forzar un único tipo de mordaza en todas las operaciones — las mordazas duras marcan el aluminio acabado, las blandas pierden agarre sobre material de barra cortado a sierra y las de aluminio ceden bajo cargas elevadas de desbaste.
Los materiales del cuerpo siguen la misma lógica un nivel por encima. El 20CrMnTi es la aleación estándar para cuerpos de prensa cementados y mordazas duras porque su superficie cementada mantiene HRC 58-62 frente al contacto con la mordaza y la pieza, mientras que el núcleo tenaz absorbe el impacto de sujeción. Según DIN 1875 (especificación alemana de prensas de máquina de precisión), las superficies de trabajo de una prensa de precisión —incluido el asiento de la mordaza— deben mantener un paralelismo dentro de 0.005 mm por 100 mm y una verticalidad dentro de 0.005 mm.
Mordazas duras: cuando el agarre prevalece sobre el acabado
Las mordazas duras son la opción de partida para cualquier primera operación sobre material en bruto. El acero al cromo-molibdeno AISI 4140 es el preferido para mordazas duras porque, en estado templado pasante a HRC 58-62, combina resistencia al desgaste frente al material cortado a sierra con la suficiente tenacidad para soportar ciclos de sujeción interrumpidos. La misma especificación de material aparece como 20CrMnTi en cuerpos de prensa cementados — ambos proporcionan superficies de trabajo a HRC 58-62.
Dominan dos tratamientos superficiales:
- 20CrMnTi cementado: profundidad de capa de 0.5-1.5 mm, núcleo con tenacidad ~HRC 30-35. Es el más adecuado para desbaste con impacto, donde la cara de la mordaza recibe la carga de la pieza al asentarla a golpes.
- 4140 templado pasante: HRC 58-62 en toda la sección. Mayor vida útil del estriado, pero más frágil si la cara recibe un golpe en caída o un impacto descentrado.
La geometría del estriado define la fuerza de agarre. Los patrones habituales son estriado fino con paso de 1.5 mm para material de menos de 50 mm, estriado grueso con paso de 3.0 mm para material de 50-150 mm y patrón piramidal en gofre (típicamente 3 mm × 3 mm) para fundiciones irregulares. Una mordaza estriada penetra 0.05-0.15 mm en una pieza de 4140 con una fuerza de sujeción de 25-30 kN, lo que resulta aceptable sobre material en bruto pero descarta el estriado para cualquier operación de acabado.
| Patrón | Paso | Más indicado para | Profundidad de marca visible |
|---|---|---|---|
| Horizontal fino | 1.5 mm | Material en barra, fundiciones pequeñas | 0.03-0.06 mm |
| Horizontal grueso | 3.0 mm | Material en plancha, fundiciones grandes | 0.08-0.15 mm |
| Piramidal / gofre | 3 mm × 3 mm | Material redondo e irregular | 0.10-0.15 mm |
| Liso (duro) | — | Caras de referencia premecanizadas | 0 (riesgo de deslizamiento por encima de 15 kN) |
Práctica con mordaza dura
Antes del apriete final, conviene apoyar el canto inferior del material contra la bancada con un paralelo — las mordazas estriadas pueden levantar la pieza 0.05-0.10 mm durante la sujeción si esta queda sin apoyar. En la mayoría de los montajes con mordaza estriada, lo recomendable es asentar la pieza sobre paralelos antes del par final para evitar que el estriado eleve la pieza sobre las caras dentadas; en material más alto que ~3× la altura de la mordaza, suele ser preferible un tope de fondo o un bloque escalonado como apoyo.
Mordazas blandas: mandrinadas in situ para concentricidad
Las mordazas blandas son la respuesta cuando la pieza ya cuenta con una superficie de referencia mecanizada y las marcas del estriado supondrían el descarte. El acero suave AISI 1018 es el sustrato estándar para mordazas blandas (HRC 15-25) porque puede fresarse de planeo o mandrinarse en la misma máquina que va a mecanizar la pieza, lo que transfiere directamente la alineación del husillo a la geometría de la mordaza. El acero plomado 12L14 es una alternativa de mecanizado más rápido cuando los alojamientos de las mordazas blandas se rectifican con frecuencia.
El flujo de mandrinado in situ:
- Montar mordazas blandas en bruto (1018, 4140 recocido o aluminio) sobre el cuerpo de la prensa
- Sujetar entre ellas un anillo patrón sacrificial o un paralelo de precisión a la misma altura a la que se asentará la pieza
- Avanzar en picado (plunge) con una barra de mandrinar o una fresa de mango sobre las caras de la mordaza para cortar el perfil exacto de la pieza
- Liberar el anillo patrón; la cavidad mandrinada coincide ahora con la pieza dentro de la excentricidad propia del husillo
Las mordazas blandas mandrinadas in situ pueden mantener concentricidades por debajo de 0.025 mm porque la cavidad la corta la misma máquina y husillo que mecanizarán la pieza — la excentricidad del sistema de sujeción se reduce a la excentricidad del sistema de corte. Las mordazas blandas "universales" prerrectificadas no pueden igualar este resultado, ya que se mecanizan fuera de la máquina y heredan errores en el montaje.
Error habitual con mordaza blanda
Mandrinar mordazas blandas mientras se sujeta un anillo patrón muy fino (de menos de 5 mm de altura) genera una cavidad cónica — la mordaza, sin apoyo, flexa hacia fuera por la parte superior bajo la presión de la herramienta. Conviene utilizar un anillo patrón de al menos el 75% de la altura de sujeción prevista al mandrinar mordazas blandas para evitar que la cavidad salga cónica.
Mordazas escalonadas y de bajo perfil: piezas finas y 5 ejes
Las mordazas escalonadas incorporan un escalón mecanizado que se prolonga por debajo de la cara estándar y sujeta planchas finas que, de otro modo, quedarían demasiado bajas para que la mordaza completa hiciera contacto. Una mordaza escalonada con un escalón típico de 5-10 mm puede sujetar con seguridad planchas de 6-12 mm de espesor que se escaparían de una mordaza estándar de 30-50 mm de altura, ya que el escalón restablece la superficie efectiva de contacto.
Las mordazas de bajo perfil (de 15-25 mm de altura, frente a los 30-50 mm estándar) cumplen un objetivo distinto: holgura de herramienta en 5 ejes. En cortes 3+2 o simultáneos en 5 ejes, una mordaza alta obstruye la trayectoria de la herramienta cuando el husillo bascula hacia la pieza. Las mordazas de bajo perfil aportan 10-30 mm adicionales de holgura en Z bajo un husillo basculado, lo que suele marcar la diferencia entre un montaje en 5 ejes viable y una pieza que requiere refijación. Por eso, todo taller con capacidad para 5 ejes suele mantener al menos un juego de mordazas de bajo perfil por prensa — para un análisis más amplio de los compromisos entre rigidez y holgura, véase la guía de adopción del mecanizado de 5 ejes.
| Variante | Altura (sobre la bancada de la prensa) | Más indicada para | Compromiso |
|---|---|---|---|
| Mordaza dura estándar | 30-50 mm | Primeras operaciones, fresado general | Puede obstruir trayectorias de herramienta en 5 ejes con husillo basculado |
| Mordaza de bajo perfil | 15-25 mm | Montajes 3+2 en 5 ejes | Menor superficie de agarre, fuerza máxima reducida ~70-80% |
| Mordaza escalonada (sencilla) | 30-50 mm + escalón de 5-10 mm | Plancha fina < 12 mm | El escalón se desgasta con montajes repetidos |
| Tipo cola de milano | Variable | Piezas presujetadas en utillaje | Requiere preparar la cola de milano en la pieza |
Mordazas de aluminio: cuando el marcado es el coste real
Las mordazas de aluminio resuelven un único problema: piezas acabadas, anodizadas o pulidas en las que cualquier marca de mordaza de acero supone un descarte. Las mordazas de aluminio 6061-T6 (HB ~95) no dejan marcas medibles de estriado sobre una pieza acabada de aluminio o acero porque su dureza es inferior a la de la superficie de la pieza, pero solo retienen de forma fiable el 30-50% de la fuerza de sujeción de una mordaza de acero del mismo tamaño antes de deformarse.
| Factor | Mordaza de aluminio 6061-T6 | Mordaza dura AISI 4140 |
|---|---|---|
| Dureza | HB ~95 | HRC 58-62 (≈ HB 600+) |
| Riesgo de marcado en pieza de aluminio | Sin marca medible | Improntas de estriado visibles |
| Fuerza de sujeción máxima fiable | 8-15 kN antes de fluencia (experiencia típica de taller para anchura de mordaza de 100-150 mm) | 25-40 kN |
| Vida útil (ciclos de sujeción) | ~500-1,500 antes de refrentado (práctica de taller; varía con los cantos de la pieza) | 10,000+ |
| Refrentado in situ | Sencillo (fresa de planear) | Inviable (HRC 58-62) |
Los usuarios de mordazas de aluminio suelen refrentarlas cada 500-1,500 ciclos para recuperar la planitud — una pasada de planeado de 2-3 minutos en la propia máquina que monta la prensa. El 6061-T6 es la aleación estándar para mordazas de aluminio porque su temple T6 combina un límite elástico suficiente (~276 MPa) para retener piezas bajo cargas de acabado con la superficie blanda necesaria para preservar el aluminio pulido, el latón y los acabados anodizados.
✦ Mordazas duras de acero, indicadas para
- Sujeción en primera operación sobre material en barra cortado a sierra
- Desbaste pesado a 25-40 kN de fuerza de sujeción
- Piezas de fundición, acero e inoxidable
- Series largas de producción sin preocupación por el marcado superficial
✦ Mordazas de aluminio, indicadas para
- Piezas acabadas anodizadas, pulidas o niqueladas
- Segundas operaciones en carcasas de aluminio de pared fina
- Componentes de latón y cobre
- Sujeción para inspección, donde las marcas de herramienta son inaceptables
Marco práctico de decisión
La secuencia de selección es mordaza por operación, no mordaza por prensa:
- Identificar el tipo de operación: primera operación sobre material en bruto, segunda operación sobre material mecanizado, acabado sobre superficie sensible, o pieza fina / 5 ejes
- Ajustar la dureza del material al estado de la pieza: mordazas duras para material en bruto, mordazas blandas para referencias mecanizadas, mordazas de aluminio para superficies acabadas
- Ajustar la geometría a la forma de la pieza: mordazas escalonadas para espesores inferiores a 12 mm, de bajo perfil para 5 ejes, tipo cola de milano para insertos de utillaje presujetados
- Verificar el presupuesto de fuerza de sujeción: la fuerza de corte esperada × factor de seguridad 2 debe permanecer por debajo de la fuerza nominal de la mordaza (≈ 30-50% de reducción para aluminio, ninguna para acero duro)
Las mordazas blandas deberían ser la opción de sujeción por defecto en cuanto la pieza tenga cualquier cara de referencia mecanizada — convierten la precisión del husillo directamente en concentricidad de la pieza y eliminan el riesgo de marcado que descarta el trabajo acabado. Las mordazas duras vuelven a entrar en juego cuando la siguiente operación introduce una nueva cara en bruto. Las mordazas de aluminio quedan reservadas para la pequeña minoría de operaciones de acabado en las que cualquier marca constituye un defecto.
Tabla rápida de selección
| Escenario | Tipo de mordaza | Material | Cara / patrón | Motivo |
|---|---|---|---|---|
| Primera operación, barra de acero cortada a sierra de 40-100 mm | Estriada dura (paso 3 mm) | AISI 4140 / 20CrMnTi | Estriado horizontal grueso | Un mordido de 0.10-0.15 mm aporta el agarre completo de 25-40 kN sobre material en bruto |
| Primera operación, fundición irregular | Estriada dura (gofre) | AISI 4140 endurecido | Pirámide de 3×3 mm | El mordido multidireccional resiste el desplazamiento sobre caras desiguales |
| Segunda operación, pieza de acero mecanizada que requiere sujeción concéntrica | Mordazas blandas mandrinadas | Acero suave AISI 1018 | Perfil mandrinado a la pieza | La cavidad cortada en máquina reduce la concentricidad por debajo de 0.025 mm |
| Plancha fina de 6-12 mm, segunda operación | Mordazas escalonadas | AISI 4140 endurecido | Escalón de 5-10 mm | El escalón restablece la superficie de agarre perdida en material fino |
| Montaje 3+2 en 5 ejes, cuerpo de aluminio fundido | Blandas de bajo perfil | AISI 1018 o 6061-T6 | Mandrinada o lisa | Aporta 10-30 mm de holgura en Z bajo husillo basculado |
| Carcasa de aluminio acabada, segunda operación | Mordazas de aluminio | 6061-T6 | Lisa o ligeramente refrentada | Una superficie a HB 95 no deja marca sobre el anodizado |
| Latón anodizado / componentes pulidos | Aluminio liso | 6061-T6 | Lisa (sin estriado) | Sujeción de calidad acabado sin marcar |
| Piezas de aluminio en producción con geometría repetida | Mordazas de aluminio mandrinadas | 6061-T6 | Perfil mandrinado | Combina protección frente a marcado con sujeción concéntrica |
Adapte el tipo de mordaza a la operación, no a la prensa.
Las mordazas estriadas duras (AISI 4140 / 20CrMnTi a HRC 58-62) suelen aportar el máximo agarre en primeras operaciones sobre material en bruto, a costa de un marcado de 0.05-0.15 mm. Las mordazas blandas (AISI 1018 a HRC 15-25) mandrinadas in situ reducen la concentricidad por debajo de 0.025 mm en segundas operaciones al heredar directamente la precisión del husillo. Las mordazas escalonadas amplían la sujeción por debajo de 12 mm de espesor y las de bajo perfil aportan 10-30 mm de holgura en Z para montajes en 5 ejes. Las mordazas de aluminio 6061-T6 sacrifican un 50-70% de fuerza de sujeción para proteger superficies acabadas. La mayoría de prensas CNC en producción trabajan con tres o cuatro juegos de mordazas en lugar de depender de un único tipo universal.
¿Cuál es la diferencia entre mordazas de prensa duras y blandas?
Las mordazas duras se tratan térmicamente hasta HRC 58-62 (típicamente AISI 4140 o 20CrMnTi) y sujetan material en bruto penetrando 0.05-0.15 mm en la pieza mediante el estriado. Las mordazas blandas son de acero suave AISI 1018 a HRC 15-25 y están diseñadas para mandrinarse o fresarse in situ en la misma máquina que va a trabajar la pieza — esto reduce la concentricidad por debajo de 0.025 mm al heredar la precisión del husillo.
¿Cuándo conviene utilizar mordazas estriadas en una máquina CNC?
Las mordazas estriadas son adecuadas para la sujeción en primera operación sobre material en bruto cortado a sierra, cizallado o de fundición, donde la siguiente pasada de mecanizado eliminará las marcas del mordido. La profundidad típica de estriado de 0.05-0.15 mm es aceptable sobre caras en bruto, pero no debería entrar en contacto con ninguna superficie que vaya a permanecer visible en la pieza acabada. El paso del estriado se ajusta al tamaño del material: 1.5 mm fino para menos de 50 mm, 3 mm grueso para 50-150 mm.
¿Qué fuerza de sujeción soportan las mordazas de aluminio 6061-T6?
Las mordazas de aluminio 6061-T6 (HB ~95) soportan de forma fiable 8-15 kN de fuerza de sujeción antes de la deformación de la cara, frente a los 25-40 kN de una mordaza de acero AISI 4140 equivalente a HRC 58-62. La reducción del 30-50% en fuerza compra una protección completa frente al marcado en piezas anodizadas, pulidas o acabadas, donde cualquier marca visible supondría el descarte.
¿Cómo se mandrinan las mordazas blandas para ajustarlas a un diámetro concreto de pieza?
Conviene montar mordazas blandas 1018 en bruto sobre el cuerpo de la prensa, sujetar entre ellas un anillo patrón de precisión (dimensionado al diámetro de sujeción previsto, con altura ≥75% de la altura de sujeción) y avanzar en picado (plunge) con una barra de mandrinar o una fresa de mango en la misma máquina que va a trabajar la pieza para cortar la cavidad. Al liberar el anillo, el perfil mandrinado coincide con la pieza dentro de la propia excentricidad del husillo.
¿Hacen falta mordazas distintas para mecanizado en 5 ejes?
Los montajes 3+2 y simultáneos en 5 ejes suelen exigir mordazas de bajo perfil (de 15-25 mm de altura, frente a los 30-50 mm estándar) para mantener la herramienta despejada cuando el husillo bascula hacia la pieza. Las mordazas de bajo perfil aportan 10-30 mm adicionales de holgura en Z, pero reducen la fuerza de sujeción fiable a aproximadamente el 70-80% de las equivalentes a altura completa debido a la menor superficie de agarre.
