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#Livres blancs
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Quand utiliser un mandrin à pince
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Ne partez pas du principe que le mandrin standard est le support de travail adapté à chaque application de tour.
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Le mandrin motorisé à trois mors est le dispositif de serrage standard de la plupart des utilisateurs de tours CNC. Ce type de mandrin est suffisamment polyvalent pour être utilisé dans un large éventail d'applications de tournage. Cependant, ce n'est pas le meilleur mandrin pour tous les travaux. Le mandrin à pince est un autre dispositif de serrage qui, comme le mandrin à mâchoires, utilise également la force mécanique pour maintenir la pièce à tourner. Bien que le mandrin à pince n'ait pas la capacité d'accueillir la même gamme de tailles de pièces que le mandrin à mâchoires, il offre des avantages liés à la vitesse, à la précision et à la productivité qui peuvent être cruciaux pour certains travaux.
Plusieurs facteurs entrent en ligne de compte pour déterminer quel type de mandrin convient le mieux. Lorsque vous évaluez un mandrin à pince par rapport à un mandrin à mâchoires pour une application de tour donnée, tenez compte de tous les facteurs suivants.
Capacité de charge de la broche
La broche du tour a un poids maximal admissible basé sur la capacité de charge des roulements. Si la combinaison du mandrin et de la pièce représente un poids trop important, les roulements peuvent être surchargés. Dans les applications où il existe un risque de dépassement de cette limite, ce même risque peut dicter le choix du support de travail. Les mandrins à mâchoires ont tendance à être plus massifs que les mandrins à pinces comparables, ce qui fait du mandrin à pinces un choix approprié lorsque le contrôle du poids est nécessaire
Vitesse de la broche
Un mandrin à pince est généralement le meilleur choix pour tourner à des niveaux particulièrement élevés de vitesse de rotation de la broche. Il y a deux raisons à cela.
La première est liée à la masse du mandrin. Si la puissance de la broche est la même pour un mandrin à mâchoires et un mandrin à pince, le mandrin à mâchoires, plus massif, mettra plus de temps à atteindre sa vitesse de rotation. Ce temps d'accélération allongerait la durée du cycle et réduirait la productivité.
Une autre raison est liée à la force centrifuge, qui devient un problème important à des vitesses élevées car elle augmente avec le carré de la vitesse de rotation. Par exemple, si l'on double la vitesse de la broche, la force centrifuge quadruple. Cette force fait sortir les mors du mandrin du centre et tend à réduire la force de serrage. Mais avec un mandrin à pince, la force centrifuge n'a pas d'effet significatif. Par conséquent, la force de serrage est plus constante sur toute la plage de vitesse.
Opération à effectuer
Un mandrin à pince de serrage applique la force de serrage sur toute la circonférence de la pièce et non pas seulement sur certaines zones de contact. Il en résulte une concentricité étroite. Cela peut être particulièrement important pour les travaux de seconde opération où la précision par rapport à la première opération est une préoccupation. Même lorsqu'un mandrin à mâchoires est utilisé pour la première opération, un mandrin à pinces peut être utilisé pour la seconde opération en raison de la précision de son serrage. Un mandrin à mâchoires avec des mors doux percés répète dans une fourchette de 0,0006 à 0,0012 pouce TIR. Un mandrin à pince fournit généralement une répétabilité de 0,0005 pouce TIR ou mieux. Le mandrin à pince peut également être ajusté pour la concentricité pendant l'installation afin d'améliorer encore la précision de l'opération secondaire.
Dimensions de la pièce à usiner
Les mandrins à pinces de serrage conviennent le mieux aux pièces de moins de 3 pouces de diamètre.
Un mandrin à pince peut également imposer une limite à la longueur de la pièce. Plus précisément, un mandrin à pince limite la plage de déplacement axial (axe Z) de la machine, car sa longueur est supérieure à celle d'un mandrin à mâchoires. Lorsque la longueur d'usinage d'une pièce est si longue qu'il faut pratiquement toute la course disponible de la machine pour la couper, cette exigence imposera probablement l'utilisation d'un mandrin à mâchoires.
Taille du lot
Les lots de très grande et de très petite taille plaident en faveur d'un mandrin à pince.
Lorsque les lots sont petits et nombreux, l'avantage du mandrin à pince est lié au temps de changement. Le changement de mors prend environ 15 à 20 minutes pour un mandrin à mors standard ou 1 minute pour un mandrin à mors spécialement conçu pour un changement rapide, mais la pince de serrage d'un mandrin à pince à changement rapide peut être changée en 15 à 20 secondes. Les gains de temps s'additionnent lorsque les changements sont fréquents.
Des gains de temps similaires liés au serrage s'ajoutent lorsque les lots sont de grande taille. Un mandrin à pince prend moins de temps à s'ouvrir et à se fermer qu'un mandrin à mâchoires, ce qui permet de réduire le temps de cycle en réduisant le temps de non coupe d'une pièce à l'autre.
Gamme de tailles de pièces
Si un mandrin à pince s'ouvre et se ferme plus rapidement, c'est en partie parce que sa course d'actionnement est plus courte. Par rapport à un mandrin à mâchoires, un mandrin à pinces est plus limité dans la gamme de tailles de pièces qu'il peut accueillir.
Les mandrins à pinces échangent essentiellement la flexibilité contre la vitesse. Si la taille des pièces est constante, un mandrin à pince est plus rapide. Mais lorsque les pièces varient considérablement en taille, il faut parfois un mandrin à mâchoires pour s'adapter à toute la gamme de travail.
Types de matériaux
Pour l'acier laminé à chaud, les pièces moulées, les pièces forgées et les extrusions, les mandrins à mâchoires standard ont tendance à mieux fonctionner en raison des variations de diamètre inhérentes à tous ces types de pièces. D'autre part, les matériaux laminés à froid ont tendance à avoir des dimensions plus régulières et sont donc mieux adaptés aux mandrins à pinces.
Toutefois, l'absence de mesure du diamètre n'est pas nécessairement un obstacle à l'utilisation d'un mandrin à pince de serrage. Des pinces de serrage conçues pour des sections transversales non rondes peuvent être fournies pour les barres extrudées qui sont fabriquées selon des formes personnalisées.
Avantages du mandrin à pince de serrage
. Poids léger
. Accélération rapide
. Moins affecté par la force centrifuge
. Concentricité étroite
. Serrage rapide
. Changement rapide de pince pour le changement de pièces
Inconvénients du mandrin à pinces
. Gamme limitée de tailles de pièces
. Grande dimension axiale
. Mieux adapté aux petites pièces
. Mieux adapté aux pièces de diamètre constant
Le scénario de la sous-broche
Les tours équipés de sous-broches sont souvent utilisés dans le type d'applications à haut volume où les mandrins à pinces peuvent réaliser des économies importantes. Grâce à leur capacité à usiner toutes les faces d'une pièce en un seul cycle, ces machines sont souvent couplées à des ravitailleurs de barres pour la production sans surveillance d'une succession continue de pièces. Dans ces applications, les économies réalisées sur le temps d'actionnement du mandrin, qui peuvent être faibles pour une pièce, peuvent représenter un gain de temps considérable lorsqu'elles sont multipliées sur l'ensemble de la production.
L'arsenal des mandrins
Lors du choix du dispositif de serrage le plus approprié entre le mandrin à mâchoires et le mandrin à pinces, il est également important de prendre en compte une troisième option. Il peut être rentable de garder les deux types de mandrins à portée de main et de passer de l'un à l'autre selon les circonstances. Le passage d'un mandrin à mâchoires à un mandrin à pince, ou vice versa, ne devrait pas prendre plus de 20 minutes. Le mandrin à mâchoires peut rester sur la machine pour traiter une gamme imprévisible de pièces. Mais lorsque la machine doit traiter un lot important, ou plusieurs lots de pièces de taille constante, le gain de productivité apporté par un mandrin à pince peut largement compenser le temps passé à changer de mandrin.
Maintenance des systèmes de serrage
Il est important d'entretenir correctement les systèmes de serrage. En fait, elle est peut-être plus importante que la maintenance des machines-outils. La plupart des machines-outils modernes à commande numérique sont dotées de programmes logiques complets conçus pour surveiller et protéger la machine-outil contre les problèmes liés à la machine. Mais des protections automatiques similaires pour les accessoires de la machine n'existent généralement pas. De plus, une défaillance du système de fixation - qu'elle soit due à une erreur de l'opérateur ou à des dommages causés par un accident antérieur - peut être catastrophique pour la machine et le travail, et dangereuse pour l'opérateur. La pratique standard devrait inclure une brève vérification du système de fixation, pour s'assurer que tout est bien serré et que rien n'a bougé, chaque fois qu'un nouveau composant est chargé dans le dispositif de fixation.