Chuck (ingénierie) - Chuck (engineering)

Un mandrin sur une perceuse électrique, montrant les dents qui s'engagent avec la clé

Un mandrin est un type spécialisé de pince utilisé pour maintenir un objet à symétrie radiale , en particulier un cylindre . Dans une perceuse ou une fraiseuse , un mandrin tient l' outil en rotation ; dans un tour , il maintient la pièce en rotation.

Les mandrins utilisent généralement des mâchoires pour maintenir l'outil ou la pièce. Les mâchoires (parfois appelées chiens ) sont généralement disposées selon un motif radialement symétrique comme les pointes d'une étoile . Les mandrins à mâchoires peuvent nécessiter un dispositif semblable à une clé appelée clé de mandrin pour être serrés ou desserrés, mais d'autres mandrins à mâchoires peuvent être serrés ou desserrés uniquement à la main, offrant une commodité au détriment de la force de préhension. Les mandrins de certains tours ont des mâchoires qui se déplacent indépendamment, ce qui leur permet de tenir des objets de forme irrégulière. Des conceptions plus complexes peuvent inclure des mâchoires de forme spéciale, un plus grand nombre de mâchoires ou des mécanismes à dégagement rapide.

Au lieu de mâchoires, un mandrin peut utiliser du magnétisme , du vide ou des pinces , qui sont des colliers ou des manchons flexibles qui s'ajustent étroitement autour de l'outil ou de la pièce et le saisissent lorsqu'il est pressé.

Les types

Mandrin à trois mors auto-centrant et clé avec une mâchoire retirée et inversée montrant les dents qui s'engagent dans la plaque de défilement. La plaque à spirale est tournée à l'intérieur du corps du mandrin par la clé, la spirale engage les dents sur la face inférieure des mâchoires qui déplacent les trois mâchoires à l'unisson, pour serrer ou libérer la pièce.

Mandrins à mâchoires

Centrage automatique

Un mandrin à centrage automatique , également connu sous le nom de mandrin de défilement , utilise deschiens(généralement appelésmâchoires), interconnectés via unengrenage àdéfilement (plaque de défilement), pour tenir un outil ou une pièce. Parce qu'ils ont le plus souvent trois mors, le termemandrin à trois morssans autre qualification est compris par les machinistes commedésignantun mandrin à trois mors auto-centrant. Le termemandrin universelfait également référence à ce type. Ces mandrins sont les mieux adaptés pour saisir des sections transversales circulaires ou hexagonales lorsqu'uncentragetrès rapide et raisonnablement précis (±0,005 pouce [0,125 mm]TIR) est souhaité.

Parfois, ce type de mandrin a quatre ou six mâchoires au lieu de trois. Les mandrins à quatre mâchoires sont principalement utiles pour saisir des matériaux carrés ou octogonaux, tandis que les mandrins à six mâchoires maintiennent des tubes à paroi mince et des matériaux plastiques avec une distorsion minimale.

Il existe également des mandrins à mors indépendants (non autocentrants) à trois mors, mais ils offrent peu d'avantages et sont très rares.

Il existe des mandrins autocentrants hybrides dotés de vis de réglage qui peuvent être utilisées pour améliorer encore la concentricité une fois que la pièce a été saisie par les mâchoires à spirale. Cette caractéristique est destinée à combiner la vitesse et la facilité d'auto-centrage de la plaque de défilement avec le faux-rond éliminant la contrôlabilité d'un mandrin à mors indépendant. Le nom le plus couramment utilisé pour ce type est un nom de marque, Set-Tru. Pour éviter une généralisation indue de ce nom de marque, les suggestions pour un nom générique ont inclus "l'ajustement exact".

Les mandrins à trois mors sont souvent utilisés sur les tours et les têtes d'indexage .

Mandrin de perçage ((Ancre| Mandrin à goupille))

En haut : un mandrin sans clé assemblé. Ce type de mandrin est serré en tordant le corps en utilisant uniquement une pression ferme de la main. Bien que pratique, cette fonction peut entraîner un serrage excessif du mandrin lorsqu'un couple élevé est appliqué. En bas : le type de mandrin à clé largement utilisé avec sa clé. L' arbre est représenté séparément à droite. Ces mandrins nécessitent une clé dentée pour fournir le couple nécessaire pour serrer et desserrer les mâchoires. Lorsque la clé est tournée, ses dents s'accouplent avec les dents du mandrin, tournant une vis interne qui à son tour déplace les mâchoires filetées vers l'intérieur ou l'extérieur le long d'une surface conique. La conicité permet aux mâchoires de serrer des tiges de forage d'une gamme de diamètres. La vue en bout montre les trois petites mâchoires qui glissent à l'intérieur du corps.

Mandrins à deux broches. Celui du haut est assemblé, celui du bas montre le corps et le capuchon de nez assemblés avec la pièce de serrage en dessous.

Un mandrin de perçage est un mandrin à trois mors auto-centrant spécialisé, généralement d'une capacité de 0,5 po (13 mm) ou moins, et rarement supérieure à 1 po (25 mm), utilisé pour maintenir des forets ou d'autres outils rotatifs. Ce type de mandrin est utilisé sur des outils allant de l'équipement professionnel aux perceuses à main et électriques bon marché à usage domestique.

Certains mandrins de haute précision utilisent des roulements à billes pour réduire la friction dans le mécanisme de fermeture et maximiser le couple de perçage. Un nom de marque pour ce type de mandrin, qui est souvent générique dans l'usage familier mais pas dans les catalogues, est Super Chuck .

Un mandrin à broche est un mandrin spécialisé conçu pour contenir de petits forets (moins de 1 mm (0,039 po) de diamètre) qui ne pourraient pas être maintenus solidement dans un mandrin de forage normal. La perceuse est insérée dans le mandrin à broche et serrée; le mandrin à broche a un arbre qui est ensuite inséré dans le plus grand mandrin de perçage pour maintenir le foret en toute sécurité. Les mandrins à broches sont également utilisés avec des outils rotatifs à grande vitesse autres que les perceuses, tels que les meuleuses à matrice et les meuleuses à gabarit .

Indépendant-mâchoire

Mandrin indépendant à quatre mors, avec les mors réglés indépendamment. La clé est utilisée pour ajuster chaque mâchoire séparément.

Un mandrin à 4 mâchoires plus ancien et plus grand. Notez comment il est capable de saisir un morceau de métal usagé de coupe irrégulière. Bien qu'on ne les trouve pas sur les petits mandrins, il est courant que les mandrins plus grands (celui de la deuxième photo a été fabriqué vers 1900 et mesure 24 "de diamètre) présentent de nombreuses caractéristiques d'une plaque frontale . Les mâchoires sont étagées d'un côté et sur toute la hauteur pour la préhension de l'autre et sont réversibles.Généralement les mâchoires sont utilisables pour tenir soit à l'extérieur comme illustré ici, soit à l'intérieur comme pour saisir l'intérieur d'un tuyau.

Sur un Mandrin à mors indépendant , chaque mors peut être déplacé indépendamment. Parce qu'ils ont le plus souvent quatre mors, le termemandrin à quatre morssans autre qualification est compris par les machinistes commedésignantun mandrin à quatre mors indépendants. L'indépendance des mors rend ces mandrins idéaux pour (a) saisir des sections transversales non circulaires et (b) saisir des sections transversales circulaires avec une extrême précision (lorsque les derniers centièmes de millimètre [ou millièmes de pouce] de faux-rond doivent être éliminé manuellement). L'action non auto-centrante des mâchoires indépendantes rend le centrage hautement contrôlable (pour un utilisateur expérimenté), mais au détriment de la vitesse et de la facilité. Les mandrins à quatre mors ne sont presque jamais utilisés pour le maintien d'outils. On trouve des mandrins à quatre mors sur les tours et les têtes d'indexage.

Des mandrins autocentrants à quatre mors peuvent également être obtenus. Bien qu'on dise souvent que ceux-ci souffrent de deux inconvénients : l'incapacité à tenir le stock hexagonal et une mauvaise adhérence sur le stock qui est ovale, seul ce dernier est vrai. Même avec des mandrins autocentrants à trois mâchoires, les pièces qui ne sont pas de section uniforme le long de la pièce (et qui ne sont pas exemptes de spirale ou de « vent ») ne doivent pas être saisies, car les mâchoires peuvent être tendues et la précision altérée de manière permanente.

Les mandrins à quatre mors peuvent facilement tenir une pièce de manière excentrique si des éléments excentriques doivent être usinés.

Les araignées

Une araignée est une version simple, relativement peu coûteuse et à capacité limitée d'un mandrin à mâchoires indépendantes. Il se compose généralement d'un anneau de métal avec des filetages taraudés radialement dans celui-ci, dans lequel des vis (capuchon hexagonal, capuchon hexagonal à six pans creux ou vis de réglage) servent de mâchoires indépendantes. Les araignées peuvent servir à diverses fins :

• En tant que caractéristiques auxiliaires qui complètent le mandrin de tour principal :
  • Pour maintenir la barre ou la pièce à l'extrémité arrière de l'alésage de la broche et la soutenir de manière concentrique, de sorte qu'elle résiste aux oscillations ou aux coups pendant que la broche tourne. Les canons d'armes à feu et les tuyaux d'huile sont des exemples de pièces qui en bénéficient.
  • Pour tenir la barre ou la pièce à l'extrémité de la contre-pointe (servant ainsi de lunette ) ou suivant l'outil (servant ainsi de repose suiveur ).
• À la place du mandrin de tour principal (pour des pièces particulières qui peuvent en bénéficier, par exemple, dans certains travaux d' armurerie )

Types à mâchoires spécialisées (à deux, six, huit mâchoires ; autre)

Mandrin à six mâchoires

Pour des applications spéciales, les mandrins sont disponibles avec six ou huit mors. Ceux-ci sont généralement de conception à centrage automatique et peuvent être construits selon des normes de précision très élevées. Cependant, c'est une idée fausse que de tels mandrins offrent nécessairement plus de précision dans le maintien de pièces solides que les mandrins autocentrants à trois mors conventionnels. En effet, les pièces laminées à chaud ou d'autres pièces imparfaitement rondes peuvent « basculer » de manière non sécurisée entre les mâchoires opposées des mandrins à spirale ayant un nombre pair de mâchoires, de la même manière qu'un tabouret à quatre pattes vacille sur un sol rugueux alors qu'un tabouret à trois pattes ne le fait jamais. . L'objectif principal des mandrins à six et huit mors est de maintenir des tubes à paroi mince avec une déformation minimale. En ayant deux fois plus de points de serrage, un mandrin à six mors induit moins de la moitié de la distorsion de serrage dans une pièce à paroi mince, par rapport à un mandrin à trois mors.

Des mandrins à deux mors sont disponibles et peuvent être utilisés avec des mors doux (généralement un alliage d'aluminium) qui peuvent être usinés pour se conformer à une pièce particulière. Il s'agit d'un court saut conceptuel entre ceux-ci et les plaques frontales contenant des fixations personnalisées, dans lesquelles la pièce est située contre des butées fixes et y est maintenue avec des pinces à genouillère ou des pinces à orteils.

Construction de la mâchoire

De nombreux mandrins ont des mâchoires amovibles (souvent la partie supérieure est amovible en laissant la base ou « mâchoire principale » assemblée avec la spirale), ce qui permet à l'utilisateur de les remplacer par de nouvelles mâchoires, des mâchoires spécialisées ou des mâchoires douces. Les mâchoires molles sont faites de matériaux mous tels que le métal mou (non durci), le plastique ou le bois. Ils peuvent être usinés selon les besoins pour des configurations particulières. L'interface typique entre la mâchoire principale et la mâchoire amovible est une paire correspondante de surfaces dentelées, qui, une fois serrées par les vis de montage, ne peuvent pas permettre un glissement relatif entre les deux parties.

Collet

Une pince, un type de mandrin, est un manchon avec une surface intérieure (normalement) cylindrique et une surface extérieure conique . La pince peut être pressée contre un cône correspondant de telle sorte que sa surface intérieure se contracte à un diamètre légèrement plus petit, serrant l'outil ou la pièce dont le maintien sûr est souhaité. Le plus souvent, cela est réalisé avec une pince à ressort, en acier à ressort , avec une ou plusieurs coupes de saignée sur toute sa longueur pour lui permettre de se dilater et de se contracter. Une autre conception de pince est celle qui a plusieurs blocs d'acier coniques (essentiellement des cales de jauge coniques ) maintenus en position circulaire (comme les pointes d'une étoile, ou même les mâchoires d'un mandrin à mâchoires) par un support de reliure flexible (généralement en caoutchouc synthétique ou naturel ). La marque Jacobs Rubber-Flex est un nom que la plupart des machinistes reconnaîtraient pour ce type de système de mandrin à pince.

Quelle que soit la conception de la pince, le principe de fonctionnement est le même : presser la pince radialement contre l'outil ou la pièce à maintenir, ce qui entraîne un frottement statique élevé . Dans des conditions correctes, il tient assez solidement. Presque tous les mandrins à pince réalisent le mouvement de compression radiale en déplaçant axialement une ou plusieurs paires mâle-femelle de surfaces coniques (coniques), ce qui produit la compression radiale de manière très concentrique. Selon la conception de la pince, elle peut être tirée (via une section filetée à l'arrière de la pince) ou poussée (via un capuchon fileté avec un deuxième cône) dans une douille conique correspondante pour obtenir l'action de serrage. Lorsque la pince est forcée dans la douille conique, la pince se contracte, saisissant le contenu du cylindre intérieur. (Le mouvement axial des cônes n'est cependant pas obligatoire ; une douille fendue comprimée radialement avec une force linéaire - par exemple, vis de réglage, solénoïde, pince à ressort, vérin pneumatique ou hydraulique - réalise le même principe sans les cônes ; mais la concentricité ne peut être eu dans la mesure où les diamètres de la douille sont parfaits pour l'objet particulier tenu. Ainsi, ce n'est courant que dans des contextes de salle d'outils, tels que la création et la configuration d'outils de machine-outil.)

L'un des corollaires de l'action conique est que les pinces peuvent tirer légèrement la pièce axialement lors de leur fermeture. Les systèmes de mandrins à pince qui ne prévoient pas d'empêcher ce retrait sont souvent appelés mandrins à pince de serrage, contrairement aux systèmes qui contournent ce mouvement, généralement en poussant la bague de fermeture conique vers la pince plutôt que de tirer la pince dans la bague. De tels types sans retrait sont souvent appelés mandrins à pince « à longueur morte » ou « sans retrait ». Le tirage n'est pas toujours un problème, mais l'éviter peut être utile pour certains travaux où le fait de ne pas en tenir compte peut entraîner des inexactitudes sur la longueur totale de la pièce, la longueur des épaules, etc.

Les pinces se trouvent le plus souvent sur les fraiseuses , les tours , les défonceuses à bois , les meuleuses de précision et certains outils électriques portatifs tels que les meuleuses et les outils rotatifs . Il existe de nombreux systèmes différents, des exemples courants étant les systèmes ER , 5C et R8 . Des pinces peuvent également être obtenues pour s'adapter aux douilles coniques Morse ou Brown et Sharpe .

En règle générale, les pinces offrent des niveaux de précision et d' exactitude plus élevés que les mandrins à centrage automatique et ont un temps de réglage plus court que les mandrins à mors indépendants. La pénalité est que la plupart des pinces ne peuvent accueillir qu'une seule taille de pièce. Une exception est la pince ER qui a généralement une plage de travail de 1 mm (environ 0,04 in).

Les pinces sont généralement conçues pour contenir des pièces cylindriques, mais sont disponibles pour contenir des pièces carrées, hexagonales ou octogonales. Alors que la plupart des pinces sont durcies, des pinces "d'urgence" sont disponibles et peuvent être usinées à des tailles ou des formes spéciales par l'utilisateur. Ces pinces peuvent être obtenues en acier, laiton ou nylon. Des pinces étagées sont disponibles et peuvent être usinées pour permettre le maintien de pièces courtes plus grandes que la capacité des pinces normales.

Système direct spécial (SDS)

Schéma d'un mandrin SDS

Développé par Bosch en 1975 pour les perceuses à percussion , le système SDS utilise une tige SDS qui est une tige cylindrique avec des indentations à tenir par le mandrin. Un outil est inséré dans le mandrin en appuyant dessus et est verrouillé en place jusqu'à ce qu'un déverrouillage séparé soit utilisé. La force de rotation est fournie par des cales qui s'insèrent dans deux ou trois rainures ouvertes. L'action du marteau déplace en fait le foret de haut en bas dans le mandrin puisque le foret est libre de se déplacer sur une courte distance. Deux billes à ressort s'insèrent dans des rainures fermées, permettant le mouvement tout en retenant le foret. SDS s'appuie sur un outil ayant le même diamètre de tige que le mandrin ; il existe quatre tailles standards :

FDS rapide

Une tige de 6 mm avec deux rainures ouvertes maintenues par les cales d'entraînement et deux rainures fermées maintenues par des billes de verrouillage. Il s'agit de la taille la plus récente de la série Bosch Uneo et accepte des perceuses à béton jusqu'à 10 mm.

FDS-Plus

Une tige de 10 mm avec deux rainures ouvertes maintenues par les cales d'entraînement et deux rainures fermées maintenues par des billes de verrouillage. C'est la taille la plus courante et prend un marteau jusqu'à 4 kg. Les cales agrippent une surface de 75 mm ² (0,116 po²) et la tige est insérée à 40 mm dans le mandrin.

SDS-top

Une tige de 14 mm similaire au SDS-plus, conçue pour les marteaux de 2 à 5 kg. La zone de préhension est augmentée à 212 mm ² (0,329 po²) et la tige est insérée à 70 mm. Cette taille est rare.

SDS-max

Une tige de 18 mm avec trois rainures ouvertes et des segments de verrouillage plutôt que des billes. Il est conçu pour les marteaux de plus de 5 kg. Les cales agrippent une surface de 389 mm ² (0,603 po²) et la tige est insérée à 90 mm.

De nombreux forets SDS ont un réglage "rotation off", ce qui permet d'utiliser le foret pour le burinage. Le nom SDS vient de l'allemand steck, dreh, sitzt ( insert, twist, fit ). Les pays germanophones peuvent utiliser le système Spannen durch ( système de serrage), bien que Bosch utilise le système direct spécial à des fins internationales.

Mandrins avec positionnement indexable et serrage indexable

L'usinage de production commerciale utilise maintenant des mandrins de plus en plus avancés qui ont non seulement un positionnement indexable mais également un serrage indexable. Les deux fonctions sont généralement à commande hydraulique . Le serrage se fait souvent avec chaque paire de mâchoires constituée d'une mâchoire fixe et d'une mâchoire mobile (à actionnement hydraulique), thématiquement similaires aux étaux de fraisage avancés . Cette méthode de serrage apporte la haute précision et la répétabilité de tels étaux à une application de serrage. Ces mandrins offrent la précision de centrage des mandrins traditionnels à mors indépendants avec la vitesse et la facilité de mandrin des mandrins à spirale autocentrants traditionnels à trois mors. Ils ont un coût initial élevé (par rapport aux mandrins traditionnels), mais ce coût initial se rentabilise et réduit ensuite les coûts marginaux continus dans les environnements de production commerciale.

Il est également possible de nos jours de construire des mandrins CNC dans lesquels la position et la pression de serrage de chaque mors peuvent être contrôlées avec précision par CNC, via un positionnement en boucle fermée et une surveillance de la charge. Essentiellement, chaque mâchoire est un axe CNC indépendant, une glissière de machine avec une vis sans fin , et les quatre ou six d'entre eux peuvent agir de concert les uns avec les autres. Bien que cette idée soit conceptuellement intéressante, les systèmes de serrage plus simples mentionnés dans le paragraphe précédent sont probablement un gagnant sur le marché par rapport à cette alternative pour la plupart des applications, car ils offrent les mêmes capacités via une solution plus simple et moins coûteuse.

Magnétique

Utilisé pour maintenir des pièces ferromagnétiques , un mandrin magnétique se compose d'une face d' aimant permanent centrée avec précision . Des électro - aimants ou des aimants permanents sont mis en contact avec des plaques ferreuses fixes, ou pièces polaires , contenues dans un boîtier. Ces pièces polaires affleurent généralement la surface du boîtier. La pièce (pièce) à maintenir forme la fermeture de la boucle ou du chemin magnétique, sur ces plaques fixes, fournissant un ancrage sûr pour la pièce.

Électrostatique

Couramment utilisé pour maintenir des plaquettes de silicium pendant les processus de lithographie, un mandrin électrostatique comprend une plaque de base métallique et une fine couche diélectrique ; la plaque de base métallique est maintenue à haute tension par rapport à la plaquette, et ainsi une force électrostatique serre la plaquette sur elle. Les mandrins électrostatiques peuvent avoir des broches, ou mesas, dont la hauteur est incluse dans l'épaisseur diélectrique rapportée ; une conception de Sandia National Laboratory utilise un diélectrique à motifs de dioxyde de silicium pour former les broches.

Vide

Un mandrin à vide est principalement utilisé sur les matériaux non ferreux, tels que le cuivre, le bronze, l'aluminium, le titane, les plastiques et la pierre. Dans un mandrin à vide, l'air est pompé à partir d'une cavité derrière la pièce et la pression atmosphérique fournit la force de maintien. Le vide produit une pression de maintien de 14,7 psi (101 kPa) au niveau de la mer, diminuant à des altitudes plus élevées où la pression atmosphérique est plus basse. La diminution de la pression de maintien est d'environ 0,5 psi par 1000' au-dessus du niveau de la mer.

Méthodes de montage

La connexion des mandrins aux broches ou aux tables de machines-outils ou d' outils électriques a été réalisée de nombreuses manières au fil des ans.

Montage de mandrins de perçage

• Un arbre fileté peut se visser dans le corps du mandrin.
• Un arbre conique (avec un cône auto-serrant ) peut être enfoncé dans le corps du mandrin.
  • Le retrait et l'insertion peuvent impliquer divers outils ou méthodes :
    • Outils : étau (surtout avec un gabarit en bois ou une mâchoire souple conçue à cet effet) ; marteau (en particulier un marteau non marquant ou un maillet en caoutchouc); presse à crémaillère ou presse d' atelier (les deux dernières nécessitent de l'habileté pour éviter d'endommager le mandrin).
    • Méthodes : chauffage (via des pistolets thermiques , des chalumeaux ou des fours) et refroidissement (via des congélateurs de cuisine, des conditions hivernales ou une décompression d'air comprimé ou d'azote).
• Un mandrin de perçage peut avoir un corps creux qui se visse directement sur le nez de broche fileté d'un tour. (Ce sont assez rares, surtout de nos jours.)

Montage de gros mandrins à mors

Nez de broche conique avec rétention filetée. La bague de retenue est vissée à l'aide d'une clé à molette.

• Une contre-plaque filetée peut se visser sur un nez de broche fileté (pour les travaux au tour) ou sur une plaque adaptatrice avec le même nez, à monter sur la table des fraiseuses ou des rectifieuses planes . Ce type de montage à "nez de broche fileté" était la méthode typique du XIXe siècle aux années 1930. C'est simple et utile, mais le degré de contrôle de la concentricité n'est pas assez bon pour être infaillible pour un travail à grande vitesse et de haute précision (une haute précision peut être atteinte, mais le temps et l'habileté impliqués dans les réglages en font un mauvais choix maintenant que de meilleures options existent, telles que les nez de broche à verrouillage par came décrits ci-dessous). Les nez de broche filetés sont toujours construits sur les nouvelles machines-outils, mais uniquement de la variété bas de gamme (amateur, MRO à moindre coût, etc.). La fabrication à capital élevé (où des dépenses initiales élevées entraînent des dépenses unitaires les plus faibles possibles pour des nombres de pièces de volume moyen à élevé de pièces de haute précision) s'est éloignée de ce type de montage. Le concept de réglage exact (Set-Tru) est un moyen de rechercher une concentricité élevée sur des nez de broche filetés avec un certain degré de facilité.
• Une solution courante sur les tours plus petits est une extrémité à large rebord de la broche avec un registre circulaire surélevé concentrique correspondant à un évidement dans le mandrin ou sa plaque arrière. Le registre est normalement peu profond et à côtés parallèles et s'insère légèrement dans le registre femelle du mandrin. Le mandrin est maintenu en place avec des boulons à travers des trous de dégagement qui n'affectent pas l'alignement qui est entièrement assuré par le registre. Cet arrangement a une excellente répétabilité mais est lent dans une situation de production.
• Une plaque arrière avec un cône femelle (auto-détachable) peut s'asseoir sur le cône mâle correspondant du nez de broche conique (pour le travail au tour) ou d'une plaque adaptatrice avec le même nez, à monter sur une table. Ce système améliore la répétabilité de la concentricité de montage jusqu'à une très petite valeur de faux-rond total indiqué (TIR). Sous-types :
  • Le mandrin peut être maintenu contre le cône avec un anneau de retenue fileté (gros écrou mince ), généralement serré avec une clé à ergot de type goupille ou crochet. Le pic de popularité pour la construction de ce type de nez de fusée était les années 1940 et 1950.
  • Le mandrin peut être maintenu contre le cône avec des tiges de verrouillage à came qui se calent dans une position de blocage rapide. Les conceptions de nez de broche aux normes de l'industrie permettent une large interchangeabilité . Ce système de nez de broche à verrouillage par came a remplacé les systèmes antérieurs sur la plupart des machines-outils dans les années 1960.

Montage de mandrins à pince

• Pour les mandrins à pince montés sur des plaques arrière, toutes les mêmes méthodes ci-dessus sont applicables.
• De nombreux tours qui utilisent des mandrins à pince ont des configurations dédiées de fermeture de pince où il n'y a pas de plaque arrière, et le nez de broche contient le cône femelle pour le cône extérieur mâle de la pince, ou un manchon qui le maintiendra. Une barre d'attelage creuse traverse la tête d' attelage jusqu'à sa face arrière, où un mécanisme de fermeture est monté. Ce dernier permet une ouverture et une fermeture faciles et rapides de la pince. Le diamètre intérieur de la barre d'attelage détermine la capacité de diamètre de la barre traversante du tour. Certains systèmes de pinces de serrage permettent même l'ouverture et la fermeture sans arrêter la rotation de la broche. Le ferme-porte sur un tour manuel est soit à levier, soit à volant. Le ferme-porte sur un tour CNC est alimenté (électrique, hydraulique ou pneumatique), et il peut être contrôlé par divers moyens : une pédale sur laquelle l'opérateur appuie lorsqu'il le souhaite ; une ligne dans le programme (pour l'ouverture et la fermeture sous contrôle du programme) ; ou un bouton sur le panneau de commande.

Histoire

Les formes originales de serrage sur les tours étaient des fixations entre centres et des fixations ad hoc à la broche de la poupée. Les centres à pointes encore utilisés sur les tours à bois représentent une méthode ancienne. Les méthodes de fixation ad hoc au cours des siècles passés comprenaient tout, de l'épinglage au serrage ou au calage ; cloutage; arrimage avec des cordes de cuir ou de fibre; l'accrochage (impliquant encore une fois l'épinglage/le calage/le serrage) ; ou d'autres types. Les plaques frontales existent probablement au moins depuis l'époque des horlogers médiévaux.

Le mandrin de type Jacobs, avec trois cannelures ou mâchoires convergentes, est peut-être la conception la plus courante. Celui-ci est serré avec une clé, mais certains types peuvent être suffisamment serrés à la main

Un outillage similaire aux mandrins d'aujourd'hui semble avoir évolué à partir du travail de la plaque frontale, car les travailleurs utilisant des plaques frontales pour des travaux répétitifs ont commencé à envisager des types de pinces ou de chiens pour la plaque frontale qui pourraient être ouverts et fermés de manière plus pratique que le démontage et le remontage total répétés. Une cale n'était à l'origine qu'un morceau de bois. Cependant, en 1703, il pourrait s'agir de "... Cales, appartenant au mandrin à vis". En 1807, le mot avait changé pour le mandrin plus familier : "Au bout de la broche … est vissé … un mandrin universel pour tenir tout type de travail".

À la fin de 1818 ou au début de 1819, la Society for the Encouragement of Arts, Manufactures and Commerce a décerné sa médaille d'argent et 10 guinées (10,50 £ - équivalent à 802 £ en 2019) à M. Alexander Bell pour un mandrin de tour à trois mâchoires :

L'instrument peut être vissé dans … le mandrin d'un tour, et possède trois goujons faisant saillie de sa surface plane, formant un triangle équilatéral, et sont capables d'être déplacés de manière égale vers ou depuis son centre.

On ne sait pas comment ils ont été déplacés « équitablement », que ce soit par un parchemin ou d'autres moyens. Plus tard en 1819, le même organisme a décerné une autre médaille d'argent à MT Hack pour un mandrin à quatre mâchoires. Aux États-Unis, Simon Fairman (1792-1857) a développé un mandrin à spirale moderne reconnaissable utilisé sur les tours. Le brevet fait référence aux technicités d'assemblage, il ne revendique pas l'invention de la volute (« sillons alvéolés »). Son gendre Austin F. Cushman (1830-1914) a développé les idées et vendu des mandrins par le biais de son entreprise, Cushman Industries.

Jacobs Chuck

Arthur Irving Jacobs (1858-1918)

Au début du 20e siècle, Arthur Irving Jacobs a développé le mandrin de forage moderne. Après s'être blessé aux articulations sur l'un des anciens mandrins de perçage à clé, il a développé un mandrin dans lequel les mâchoires se déplaçaient axialement dans des fentes inclinées. Son brevet de 1902 détaille le mécanisme. Le terme mandrin de perçage ne lui vient clairement pas, mais son nouveau type de mandrin de perçage a depuis longtemps remplacé tous les types antérieurs dépourvus du mouvement de la mâchoire coudée et du manchon extérieur que l'on trouve maintenant sur tous les mandrins de perçage courants.

Évaluation des performances

Des normes nationales et internationales sont utilisées pour normaliser les définitions, les exigences et les méthodes d'essai utilisées pour l'évaluation des performances des mandrins. Le choix de la norme à utiliser est un accord entre le fournisseur et l'utilisateur et a une certaine importance dans la conception du mandrin. Aux États-Unis, l' ASME a développé la norme B5.60 intitulée Workholding Chucks: Jaw-Type Chucks, qui établit des exigences et des méthodes pour spécifier et tester les performances des mandrins de serrage utilisés principalement dans les opérations de tournage.

Voir également

Les références

Bibliographie

• Brown, Chris (25 avril 2011), "A close look at indexable chucks" , Production Machining .