Choix d'un mandrin

Les mandrins servent à serrer des outils à queue cylindrique. Il en existe de nombreuses sortes et le choix dépend de :

• Application : fraise en bout, foret, taraud, alésoir
• matière de la pièce, tolérance
• Production : grandes séries, mélangées
• Arrosage : à sec, sous arrosage, avec micro-lubrification, arrosage par l'intérieur ou par l'extérieur

Comparaison des mandrins

Le tableau ci-dessous permet de comparer différents types de mandrin et de savoir lequel est le mieux adapté en fonction de l'application.

Queue cylindrique

La queue cylindrique est serrée de manière uniforme. Grande précision de faux-rond pour le fraisage, le perçage et l'alésage. En l'absence de méplat ou de blocage, la force axiale et le couple sont limités, la queue peut bouger dans le mandrin.

Mandrin hydraulique

La membrane hydraulique offre une force de serrage élevée et une bonne précision de faux-rond. La mise en œuvre est aisée et ne nécessite pas d'équipements spéciaux. Il est possible d'utiliser des pinces afin de réduire le nombre de mandrins nécessaires ; les pinces permettent en outre d'acheminer le liquide de coupe à travers l'outil (perçage) ou à travers la pince (fraisage)

Mandrin fretté

L'alésage des mandrins frettés est légèrement plus petit que le diamètre de la queue. Il faut chauffer le mandrin pour le dilater afin d'y insérer l'outil. Le mandrin et l'outil doivent avoir un coefficient de dilatation différent, aussi les mandrins frettés sont-ils surtout utilisés pour serrer des queues cylindriques carbure monobloc. Un équipement de chauffage spécifique est nécessaire pour changer l'outil. Chaque mandrin fretté ne convient qu'à un seul diamètre de queue et un seul type d'adduction de liquide de coupe. Les mandrins frettés sont donc mieux adaptés à des productions spécifiques avec un atelier outillage pour les changements d'outils.

Les mandrins frettés offrent une bonne accessibilité et une grande précision de faux-rond ; leur force de serrage est moyenne à élevée.

Mandrin à pinces ER (DIN 6499)

La précision du faux-rond et la force de serrage ne sont pas aussi bonnes qu'avec les mandrins hydromécaniques ou frettés. Toutefois, les pinces ER offrent une grande flexibilité d'utilisation, aussi les mandrins à pinces sont-ils une solution économique et polyvalente pour le perçage et les applications de fraisage léger. Les changements d'outils peuvent s'effectuer sur un banc près de la machine. Il est important d'utiliser une clé dynamométrique pour le serrage car ils sont souvent trop serrés, ce qui réduit la précision et les endommage.

Queues avec méplat

Les queues avec méplat sont utilisées dans les applications qui nécessitent un couple élevé dans lesquelles la sécurité du serrage est plus importante que la précision du faux-rond.

Adaptateur pour foret avec queue ISO9766

Cet adaptateur est réservé aux opérations de perçage moyennes à grandes. Le méplat couvre toute la queue et le foret n'a que des forces de compression axiales (il n'y a pas de risques d'arrachage) ; il y a contact axial avec l'adaptateur pour plus de stabilité. L'adaptateur de perçage est différent des adaptateurs Weldon ; l'avant de l'adaptateur est rectifié et la queue est plus longue afin d'améliorer la stabilité.

Adaptateur Weldon pour queue DIN 6535-HB

L'adaptateur Weldon, encore appelé adaptateur de fraisage, est le mandrin utilisé traditionnellement dans les applications de fraisage. Les petits méplats donnent une meilleure résistance au couple et à l'arrachage. Mais les adaptateurs Weldon posent des problèmes de précision du faux-rond ce qui dégrade les performances du fraisage. C'est pourquoi on utilise plutôt des mandrins frettés ou hydromécaniques.

Accouplement modulaire à vis

L'accouplement modulaire à vis offre de nombreux avantages pour le fraisage et l'alésage. Avec les petites machines, l'économie du mandrin permet de profiter d'une longueur de projection de l'outil réduite, ce qui réduit considérablement les vibrations. Pour les grandes longueurs de porte-à-faux, il est possible d'optimiser le matériau de la queue ainsi que sa forme plus facilement qu'avec les outils monoblocs.

Le fraisage avec des outils carbure monobloc longs est coûteux, mais si seul le bout de l'outil est utilisé, l'accouplement modulaire permet de réduire le coût de manière significative.

Adaptateurs d'interfaces machines

Les adaptateurs d'interfaces machines sont utilisés surtout avec les broches de petite et moyenne taille ((HSK40/50/63 - cônes ISO 30, 40 - C3/C4/C5/C6). Les autres mandrins ajoutent de la longueur aux assemblés. La réduction de la longueur de projection en dessous de 3 fois le contact de la collerette est essentielle pour réduire les vibrations et augmenter la productivité.

Queues cylindriques - acier / carbure monobloc

La longueur de la queue se choisit en fonction de la longueur de projection hors du mandrin souhaitée. L'acier est utilisé jusqu'à des longueurs de 3×D ; le carbure monobloc s'utilise jusqu'à 8×D.

Queues coniques - acier / carbure monobloc

La forme conique a un impact important sur la stabilité. Elle est fortement recommandée si le dégagement est suffisant et pour l'usinage 5 axes. Le remplacement des fraises carbure monobloc coniques en bout a un gros impact sur le coût de l'outillage. Les queues coniques acier existent avec attachement cylindrique ou Coromant Capto®.

Queues sous-dimensionnées G - métal dense

Avec des longueurs supérieures à 3 fois le diamètre, les vibrations sont toujours un problème. La réduction de la longueur de projection au minimum nécessaire fait une différence. Les queues sous-dimensionnées G ont un diamètre de 0.3 mm (0.012 pouce) plus petit que le diamètre de coupe. Utilisées en combinaison avec des pinces spécifiques pour mandrins hydrauliques, la longueur de la queue peut aisément être modifiée. Leur champ d'applications est de 3 à 6 fois le diamètre de la queue.

Queues cylindriques avec carré d'entraînement pour le taraudage

Les adaptateurs de taraudage sont conçus pour être utilisés dans des machines équipées d'un changement automatique d'outil. Un mécanisme de traction et compression compense les écarts entre l'avance de la broche et le pas du filet. Même de minuscules différences entre l'avance calculée et le pas réel du filet peuvent engendrer des forces très élevées sur les arêtes du taraud et augmenter l'effort de coupe. Pour le filetage avec un taraud à queue cylindrique avec carré d'entraînement, il est important d'utiliser un adaptateur de taraudage de la même taille que la queue/le carré.

Mandrins de taraudage synchronisés

L'adaptateur de taraudage synchronisé Corochuck® 970 incorpore un micro-compensateur qui compense les déviations radiales et axiales. Les forces exercées sur les arêtes du taraud sont réduites. Il en résulte de meilleurs états de surface et une durée de vie d'outil plus longue. Les mandrins de taraudage synchronisé utilisent des pinces ER avec entraînement carré. L'emploi de pinces sans carré est déconseillé en raison du couple élevé qui peut faire tourner le taraud dans les pinces.

Changement rapide

Avec les adaptateurs de taraudage à changement rapide, il est aussi important d'utiliser la bonne taille d'adaptateur car le risque de rupture du taraud est élevé ; il y a aussi un risque d'obtenir de mauvaises tolérances du filet.

Pour obtenir les meilleurs résultats sur des machines non équipées pour le taraudage synchronisé, suivre les recommandations ci-dessous:

• Programmer une avance machine 10% inférieure à la valeur théorique (pas du filet tr/min). Ainsi, le taraud peut couper précisément au pas.
• Réduire la profondeur de taraudage de 10% pour éviter la rupture du taraud.
• Pour le taraudage de trous profonds dans des matières collantes telles que l’aluminium, l’avance et la profondeur de taraudage ne doivent être réduites que de 3 à 5%.

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