Pinces ou mandrins, quel est le meilleur ?

Pinces de serrage contre mandrins à mâchoires

Les pinces et les mandrins sont deux types de mécanismes couramment utilisés pour maintenir l'outillage ou les pièces à usiner à broche. Techniquement parlant, une pince est un type de mandrin, mais les deux termes sont généralement utilisés exclusivement. Un « mandrin » fait généralement référence à tout type de porte-pièce qui n'est pas une pince de serrage.

Les pinces de serrage et les mandrins présentent des avantages distincts et présentent des applications prévues, mais quel est le meilleur pour votre application ?

Runout

L'une des considérations les plus importantes est de réduire l'épuisement. Le runout est l'imprécision cumulée d'un outil rotatif. Le battement est inhérent à tout système et ne peut pas être compensé, mais peut être minimisé par l'utilisation d'un outillage rotatif de haute précision. Une usure plus faible signifie une usure uniforme, une durée de vie plus longue de l'outil et une meilleure finition. Un battement plus faible va généralement de pair avec une précision accrue, une durée de vie de l'outil plus longue et des capacités de vitesse plus élevées.

Pinces

Une pince est un porte-outil en forme de collier, généralement fabriqué à partir d'un matériau élastique tel que l'acier à ressort, et serré au moyen d'un écrou de serrage. Cet écrou possède un trou elliptique, de sorte que lorsqu'il est tourné, le diamètre intérieur de la pince augmente ou diminue en fonction de la direction. La pince de serrage la plus couramment utilisée dans l'usinage moderne est la pince ER.

Le principal avantage d'une pince est que sa construction cylindrique offre un plus grand nombre de points de contact par rapport à un mandrin à trois mors. Un plus grand nombre de points de contact signifie une plus grande stabilité, ce qui rend les pinces particulièrement utiles pour saisir les extrusions. Un plus grand nombre de points de contact présente plusieurs avantages supplémentaires au sein d'une machine CNC, tels que la réduction du battement, voire l'usure de l'outil, et l'augmentation générale de la durée de vie de l'outil. En règle générale, les pinces ont un étirement inférieur à celui des mandrins à mâchoires.

Le nombre de segmentations sur une pince peut varier d'un type à l'autre, ce qui augmente la polyvalence par rapport aux constructions à 3 mâchoires. Un plus grand nombre de segments signifie une plus grande flexibilité et une plus grande plage de serrage, au détriment d'une partie de la concentricité et de la stabilité des pinces plus rigides.

Les pinces sont également généralement mieux adaptées aux très petits outillages par rapport aux mandrins à mâchoires. Lorsque vous choisissez une pince avec la plage de serrage appropriée, il est important de se rappeler que toutes les pinces se replient sur l'outillage choisi. Elles ne sont pas conçues pour s'étendre. Si une taille est inscrite sur la pince elle-même, il s'agit généralement du diamètre d'outillage maximal pouvant être pris en charge.

L'inconvénient des pinces de serrage est qu'elles sont souvent moins adaptées à un usage général en raison de leur plus petit angle de serrage : plusieurs pinces sont nécessaires pour atteindre la même plage qu'un mandrin à mâchoires standard. Les pinces sont particulièrement utiles pour les travaux répétitifs où les exigences de serrage ne varient pas de manière significative.

Mandrins

Comparés aux pinces de serrage, les mandrins à mâchoires constituent une méthode de maintien d'outils plus ancienne mais néanmoins fiable, qui repose sur plusieurs mâchoires mécaniques (généralement trois) pour maintenir une pièce d'outillage.

Les mâchoires offrent une plus grande plage de serrage : les pinces sont une construction solide, généralement en acier à ressort, mais avec une plage de serrage très limitée (généralement pas plus de 1 mm par pince). Les mâchoires, quant à elles, sont ouvertes et fermées par un mécanisme dont la portée est beaucoup plus grande et sont destinées à s'adapter à une gamme complète de tailles d'outils, sans avoir besoin de dispositifs supplémentaires tels que des pinces de tailles différentes.

Grâce à ce mécanisme plus polyvalent, les mandrins sont adaptés à des tailles plus importantes et peuvent constituer une option préférable lorsqu'une large gamme de tailles de forets est utilisée.

Les mandrins à mâchoires utilisent généralement une longueur de poignée interne plus longue que les mandrins, ce qui permet un plus grand contact avec une capacité de préhension améliorée. Une plus grande force de préhension atténue les vibrations et réduit les vibrations, ce qui permet au mandrin de fonctionner à des vitesses plus élevées.

Les mandrins permettent également d'utiliser des mâchoires souples et des mâchoires dures. Alors que les collets sont relativement restrictifs quant à leur physique. Les mâchoires dures sont généralement fabriquées en acier trempé et ne sont pas conçues pour être modifiées, mais les mâchoires souples sont généralement fabriquées en acier usinable et sont conçues pour être modifiables afin de s'adapter à la forme d'une application personnalisée. L'avantage des mandrins à mâchoires est que leur simplicité de conception accrue permet une plus grande liberté de modification. Les mandrins à mâchoires sont également disponibles en plusieurs variantes préfabriquées, y compris des mâchoires conçues pour certains coniques et certaines méthodes de verrouillage.

La vidéo ci-dessous de Stuart de Haro montre une pince ER typique avec son écrou et ses supports assortis :

Si vous vous êtes déjà demandé ce que signifie le « ER » dans ER Collet, il vient du nom de la ville d'origine de l'entreprise à l'origine de ce design, Reigoldswil, en Suisse. L'entreprise s'appelait Rego-Fix et a été fondée par Fritz Weber. Il a remarqué qu'une pince E ordinaire posait des défis au machiniste lorsqu'il la retirait de la fraise et a simplement introduit une rainure pour faciliter le retrait.