Введение

Мандриль, мандрел или арбор – это конический инструмент, на котором можно ковать, прессовать, растягивать или придавать форму материалу (например, кольцевой мандрель, также называемый триблетом, используемый ювелирами для увеличения диаметра обручального кольца), или стержень с фланцем, конусом или резьбой, который удерживает заготовку для обработки на токарном станке. Фланцевый мандрель – это параллельный стержень определенного диаметра с фланцем на одном конце и резьбой на противоположном. Заготовку фиксируют между фланцем и гайкой на резьбе. Конический мандрель (часто называемый простым мандрелем) имеет конусность примерно 0,005 дюйма на фут и предназначен для удержания заготовки путем вставки в точное отверстие в ней, фиксируя ее трением. Резьбовой мандрель может иметь наружную или внутреннюю резьбу, и заготовка с соответствующей резьбой навинчивается на мандрель. На токарном станке мандрели обычно устанавливаются между центрами и приводятся в движение кулачком токарного станка (обычно фланцевые или конические мандрели), но также могут быть зажаты в патрон (обычно резьбовые мандрели), когда необходимо обработать внешнюю поверхность заготовки. Резьбовые мандрели также могут быть установлены между центрами. Помимо токарных станков, мандрели, чаще называемые арборами, используются для удержания шлифовальных кругов, дисковых пил и шлифовальных дисков. Обычно такие арборы состоят из цилиндра с резьбой на одном конце. Существует множество различных типов мандрелей для специализированных применений. Примеры включают подвижные патронные мандрели, подвижные кольцевые мандрели и неподвижные кольцевые мандрели.

В обработке

Примером одного типа мантреля является формованный металлический стержень, вставляемый внутрь или рядом с деталью, которую необходимо обработать или согнуть по определенному шаблону, например, при вытяжке металлических труб. Выхлопные трубы для автомобилей часто гнутся с использованием мантреля в процессе производства. Мантрель позволяет гнуть выхлопные трубы в плавные изгибы без образования нежелательных складок, перегибов или обрушения. Расплавленное стекло также может быть отформовано таким образом. Патрон используется на токарном станке для удержания заготовок из дерева, металла или пластика во время их вращения. Таким образом, можно нарезать резьбу на прутках, вытачивать ножки мебели до нужной формы и придавать круглую форму деталям неправильной формы. С токарными станками используется несколько типов мантрелей. Оригинальные расширяющиеся мантрели имеют слегка конический клин, который расширяется для удержания детали. Третий тип мантреля предназначен для удержания дисков циркулярных пил, полировальных кругов (используемых для полировки) и шлифовальных кругов на дрелях, циркулярных пилах и аналогичных электроинструментах. Мантрель этого типа обычно состоит из цилиндра с резьбой на одном конце, на который напаяна шайба, и сопровождающего винта и второй шайбы, используемых для зажима диска циркулярной пилы, шлифовального материала или другого вращающегося инструмента на мантрель. В то время как большинство мантрелей приводится в действие прямым соединением с электродвигателем или другим двигателем, другие мантрели могут приводиться в действие путем крепления к валу, поддерживаемому подшипниками и приводимому в движение шкивом.

В музыке

Также для изготовления тростей для двойных язычковых инструментов, таких как фагот или гобой, используется специальный оправщик.

Применение

Мандрели также используются в промышленном производстве композитов, например, при намотке волокна. В процессе изготовления смолой пропитанные волокна наматываются на мандрель для создания композиционной структуры или детали. Структура отверждается, после чего мандрель удаляется. Одной из проблем этого процесса является сложность извлечения мандреля из готового изделия. Мандрель с изменяемой формой извлекается легче. При нагревании выше определенной температуры мандрель становится эластичным и может быть деформирован в нужную форму, а затем охлажден для восстановления жесткости в новой форме. После этого его можно использовать в процессе намотки волокна. После отверждения композитной детали мандрель можно повторно нагреть до эластичного состояния и легко извлечь из отвержденной детали. Такие мандрели можно использовать многократно. Мандрель также может быть изготовлен из металлического сплава с низкой температурой плавления. В этом случае композит укладывается на мандрель, нагревается для отверждения материала, а затем мандрель удаляется путем повышения температуры до точки плавления, что позволяет ему вытечь. В производстве стального сердечника для гибких валов центральный провод, на который наматываются последующие слои, называется мандрелем. Этот "центральный провод" может состоять как из одного провода, так и из нескольких слоев, в зависимости от размеров готового изделия. Корончатая пила обычно крепится к мандрелю, который по сути является сверлом с резьбой для фиксации пилы.

История

Мандрелы – не новое изобретение. Металлообработка с использованием раскручивания зафиксирована еще во времена Древнего Египта. В процессе раскручивания металла используется деревянный или металлический вращающийся мандрел, форма которого соответствует внутреннему контуру изготавливаемой детали. Этот метод надежно фиксирует заготовку и обеспечивает точную обработку до требуемой окончательной формы. Поскольку материал зажат изнутри, оператору не мешает конструкция токарного станка и мандрела во время производства. Продольный мандрел был изобретен около 1700 года и послужил основой для конструкции токарного мандрела, способного скользить по оси в подшипниках под управлением оператора, что позволяло изготавливать детали с короткой резьбой, такие как винты. В эту эпоху продольный мандрел в основном использовался часовыми мастерами и мастерами декоративной токарной работы. В конечном итоге это устройство было заменено механизмом с мандрелом, приводимым в движение винтовым механизмом, который использует ряд шестерен, которые можно изменять в зависимости от требований к токарной обработке.