Comment choisir entre un mandrin à mâchoires dures ou souples pour un tour CNC ?

Le choix d'une mauvaise mâchoire de serrage peut entraîner la mise au rebut de votre pièce. Cette erreur vous coûte du temps et de l'argent. La solution consiste à connaître la différence entre les mors durs et les mors souples.

Les mâchoires dures sont utilisées pour le dégrossissage des matières premières avec une force de serrage élevée. Elles sont résistantes pour les travaux de grande envergure. Utilisez des mâchoires souples pour la finition, les pièces délicates ou les formes irrégulières afin d'éviter de les abîmer. Les mâchoires souples sont personnalisables mais nécessitent plus de temps de réglage et s'usent plus rapidement.

C'est la règle de base. Mais la vraie différence réside dans les détails, depuis le matériau dont ils sont faits jusqu'à la façon dont ils saisissent votre pièce. Voyons plus en détail ce qui les rend si différents, afin que vous puissiez faire le bon choix pour chaque travail qui passe par votre atelier.

En quels matériaux sont fabriqués les mandrins à mâchoires souples et les mandrins à mâchoires dures ?

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi une mâchoire est dure et l'autre douce ? Le matériau est le secret. L'utilisation d'un mauvais matériau peut entraîner une usure inattendue ou des pièces endommagées.

Les mâchoires dures sont fabriquées à partir d'alliages d'acier trempés à cœur et à haute résistance, d'une dureté Rockwell supérieure à 48. Les mâchoires souples sont généralement fabriquées dans des matériaux non trempés et usinables tels que l'acier doux (par exemple, l'acier 45#), l'aluminium ou parfois le laiton, ce qui permet de les adapter facilement à des tâches spécifiques.

Le choix du matériau a une incidence directe sur les performances d'une mâchoire. Il ne s'agit pas seulement d'être "dur" ou "souple" ; il s'agit d'avoir les bonnes propriétés pour le travail. Je me souviens d'une fois où un jeune machiniste avait utilisé des mâchoires dures sur une pièce finie en aluminium. Le résultat était prévisible : des marques profondes sur une pièce censée être parfaite. Cela nous a appris une leçon précieuse sur le choix des matériaux.

Matériaux pour mâchoires dures¹

Les mâchoires dures doivent être extrêmement robustes et résistantes à l'usure. Elles sont généralement fabriquées à partir d'un alliage à haute résistance ou d'un acier à outils au carbone. Ce matériau est ensuite traité thermiquement - souvent par trempe à cœur - pour atteindre une dureté très élevée, dépassant souvent 50, voire 60 sur l'échelle Rockwell C (HRC). Cette dureté extrême leur permet de mordre dans la matière première sans se déformer ni s'user rapidement, même après des milliers de cycles.

Matériaux pour mâchoires souples²

Les mâchoires souples, quant à elles, privilégient l'usinabilité et la douceur. Le matériau le plus courant est l'acier 45#, un acier à teneur moyenne en carbone. À l'état brut, il est facile à usiner. Pour les pièces encore plus délicates, nous utilisons des mâchoires en aluminium, en cuivre ou en laiton. Ces matériaux sont beaucoup plus souples que la plupart des pièces à usiner, ce qui garantit qu'ils ne laisseront pas la moindre rayure.

Voici une comparaison simple :

Fonctionnalité	Les mâchoires dures	Mâchoires souples
Matériau	Acier allié/outil trempé	Acier non trempé, aluminium, cuivre, laiton
Dureté (HRC)	> 48 HRC (souvent 55-62 HRC)	< 47 HRC
Utilisation principale	Ebauche à force élevée, production en grande quantité	Finition, pièces délicates, formes sur mesure
Usinabilité	Très faible	Haut

Pourquoi les mâchoires dures sont-elles le choix par défaut pour le dégrossissage de la matière première lors de la première opération ?

Vous commencez à travailler avec des matières premières ? Vous avez besoin d'une prise puissante et inflexible. Une prise faible peut faire glisser la pièce, gâcher la coupe et peut-être même endommager la machine.

Les mâchoires dures sont parfaites pour le dégrossissage car leurs dents dentelées mordent profondément dans le matériau brut. Leur construction en acier trempé peut résister aux forces agressives et aux surfaces irrégulières des matériaux non traités, ce qui permet d'effectuer des coupes importantes sans risque de déplacement de la pièce ou d'usure des mâchoires.

Lorsque vous effectuez la première coupe sur un morceau de barre brute, la précision est secondaire par rapport à l'enlèvement agressif de matière. C'est à ce moment-là que le mâchoires dures³ brillent vraiment. Elles sont conçues pour résister aux mauvais traitements. J'ai vu des pièces sortir d'un mandrin parce que la prise n'était pas assez solide pour une coupe importante. C'est une situation dangereuse que vous pouvez éviter en utilisant les bons mors pour le travail. Leur conception est parfaite pour cette étape initiale et brutale de l'usinage pour quelques raisons essentielles.

Force de serrage et couple maximum

La surface de serrage dentée est la caractéristique la plus importante des mâchoires dures. Ces dents sont conçues pour s'enfoncer dans la surface rugueuse et souvent inégale de la matière première. Cela crée un verrouillage mécanique puissant, qui vous permet de transmettre une quantité massive de couple de la broche à la pièce. Vous pouvez alors utiliser des forces de coupe élevées et des coupes profondes sans craindre que la pièce ne glisse. Elles sont conçues pour la force brute, pas pour la finesse.

Durabilité et rentabilité

L'usinage brut est exigeant. Les pressions de serrage élevées et les vibrations peuvent détruire l'équipement. Les mors durs sont fabriqués en acier trempé spécialement pour résister à cette usure. Elles peuvent supporter d'innombrables cycles de serrage sur des matériaux rugueux et écailleux sans se déformer. Elles sont donc rentables pour la production de gros volumes, car elles n'ont pas besoin d'être remplacées fréquemment. Ils sont normalisés et prêts à l'emploi dès leur sortie de la boîte, ce qui permet de gagner un temps précieux lors de l'installation.

Quel type de mâchoire offre le plus de polyvalence pour la préhension de pièces moulées ou de forme irrégulière ?

Avez-vous déjà essayé de maintenir une pièce de forme bizarre dans un mandrin standard ? C'est frustrant et souvent impossible. Le fait de forcer peut entraîner une mauvaise concentricité ou un échec de l'installation.

Les mâchoires souples offrent une plus grande polyvalence pour les formes irrégulières. Comme ils sont fabriqués en acier ou en aluminium usinable, vous pouvez facilement les couper pour qu'ils correspondent parfaitement au profil unique de n'importe quelle pièce, y compris les pièces moulées, les pièces forgées ou d'autres pièces non cylindriques. Cela garantit une prise sûre, avec un contact total.

Si les mors durs sont parfaits pour les barres rondes ou hexagonales, ils sont pratiquement inutiles pour le reste. Si vous avez un moulage, une pièce forgée ou une pièce asymétrique, vous avez besoin d'une solution personnalisée. Cette solution est presque toujours un ensemble de mâchoires souples sur mesure⁴. J'ai fait appel à eux pour d'innombrables travaux qui auraient été impossibles à réaliser autrement.

Usinage sur mesure pour un ajustement parfait

La magie des mors souples réside dans le fait que vous pouvez monter un jeu d'ébauches dans le mandrin et les usiner en place. Vous pouvez les aléser à un diamètre spécifique, fraiser une poche ou découper un profil complexe qui accueillera parfaitement votre pièce. Ce processus, souvent appelé "alésage des mâchoires⁵Le système de serrage ", crée une surface de serrage parfaitement conforme à l'axe de la broche de la machine. Cela permet d'obtenir la meilleure concentricité possible pour les deuxièmes opérations et d'assurer un contact total avec la surface de la pièce. Cela maximise l'adhérence et la stabilité, ce qui est essentiel pour maintenir des pièces qui ne sont pas parfaitement rondes. Cette adaptabilité les rend supérieurs pour toute pièce non standard.

Pourquoi l'utilisation de mâchoires souples permet-elle d'éviter le marquage des surfaces et la déformation des pièces ?

Vous avez passé des heures à obtenir une finition parfaite sur une pièce. Vous devez maintenant la retourner pour la deuxième opération. L'utilisation d'une mauvaise mâchoire pourrait laisser de vilaines marques et ruiner tout votre travail.

Les mâchoires souples évitent les dommages car elles sont fabriquées dans des matériaux plus souples que la pièce à usiner. Elles peuvent également être usinées pour assurer un contact total avec la surface, ce qui permet de répartir uniformément la force de serrage et d'éviter les points de tension qui provoquent des déformations, en particulier sur les pièces à parois minces ou délicates.

La protection de la pièce à usiner est essentielle, en particulier lors des étapes finales de l'usinage. C'est à ce moment-là que la protection de la pièce est la plus importante. mâchoires souples⁶ sont devenus un outil essentiel dans tout atelier d'usinage. Je dis à mon équipe de les considérer comme une assurance pour leurs surfaces finies. Leur capacité à s'agripper solidement sans causer de dommages provient de deux principes clés qui fonctionnent ensemble : des matériaux souples et une pression répartie.

Matériau plus souple que la pièce

La première ligne de défense contre le marquage est le matériau lui-même. Lorsque vous utilisez des mâchoires souples en aluminium ou en acier doux pour maintenir une pièce en acier trempé, les mâchoires sont beaucoup plus souples. Même sous pression, les mâchoires s'adaptent à la pièce, et non l'inverse. Cela signifie qu'aucune marque de mâchoire, rayure ou indentation n'est laissée sur votre belle surface finie.

Répartition uniforme de la force de serrage

La deuxième raison est la répartition uniforme de la pression. Lorsque nous forons des mâchoires souples au profil exact de la pièce, les mâchoires sont en contact total. La force de serrage est ainsi répartie sur une très grande surface. Au lieu de trois petits points de pression élevée, comme c'est le cas avec les mâchoires dures, vous avez trois grandes zones de faible pression. Cette caractéristique est cruciale pour les pièces à parois minces. De plus, grâce à l'efficacité de la prise, il est souvent possible d'utiliser une force de serrage globale plus faible sans compromettre la sécurité. Cela réduit considérablement le risque de déformation ou d'écrasement de la pièce.

Conclusion

Le choix entre les mâchoires dures et les mâchoires souples est simple. Utilisez les mâchoires dures pour un dégrossissage puissant sur le brut. Utilisez les mâchoires souples pour la précision, la finition et le maintien de pièces délicates ou irrégulières.

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