Le choix entre les pinces de serrage et les mors de mandrin en tournage CNC joue un rôle déterminant dans les performances d’usinage. Il influence directement la précision, la force de serrage, la rapidité des changements de série ainsi que l’efficacité globale de la production. À l’inverse, un système de maintien mal adapté peut provoquer une détérioration de l’état de surface, accélérer l’usure des outils et générer des arrêts de production inutiles.
Les pinces de serrage se distinguent par leur grande précision, leur excellente répétabilité et leur rapidité de mise en œuvre. Les mors de mandrin, quant à eux, offrent une force de serrage plus élevée et une plus grande polyvalence, ce qui les rend particulièrement adaptés aux pièces volumineuses ou aux géométries complexes.
Le choix de la solution la plus appropriée dépend toutefois de plusieurs critères, notamment de la forme et des dimensions de la pièce, du matériau usiné, des tolérances requises ainsi que du volume de production.
Dans ce guide, nous comparons ces deux systèmes de maintien sous un angle pratique afin de vous aider à sélectionner la solution la plus performante et la mieux adaptée à vos besoins en tournage CNC.
Pinces vs mâchoires de mandrin : comparaison rapide
| Fonctionnalité | Collets | Chuck Jaws |
| Précision | Extrêmement élevé | Modéré (peut être amélioré avec des mâchoires souples ) |
| Force de préhension | Modéré mais stable à haut régime | Élevée, surtout à bas régime. |
| S’épuiser | Extrêmement faible (selon la qualité et la configuration du système) | Plus haut |
| Temps de préparation | Rapide | Ralentissez |
| Type de pièce | Petit, régulier, rond | Grand, irrégulier, varié |
| Taille du lot | Production à grand volume | Travail à faible volume |
Dans la plupart des ateliers de tournage CNC, les pinces de serrage sont idéales pour la précision et les séries répétitives . Les mors de mandrin conviennent mieux aux configurations flexibles ou aux travaux intensifs .
Que sont les pinces de serrage en tournage CNC ?
Les pinces de serrage sont des dispositifs de serrage de précision qui appliquent une pression de serrage quasi uniforme autour d’une pièce. Cette répartition homogène de la force garantit une excellente concentricité, ce qui les rend idéales pour les applications où la précision et larégularité sont essentielles.
Les fabricants les utilisent couramment dans les tours CNC à alimentation par barres et les tours à poupée mobile (de type suisse) où un positionnement constant des pièces est essentiel.
Fonctionnement des systèmes à pinces
Une pince de serrage est positionnée dans un logement conique à l’intérieur d’un mandrin. Lors de l’actionnement du système, la pince est tirée ou poussée dans le cône , ce qui la comprime autour de la pièce à usiner avec une force de serrage constante . Ceci assure un serrage centré avec un faux-rond extrêmement faible , souvent de l’ordre du micron selon le système de pince et son réglage.
Grâce à la répartition uniforme de la force de serrage, les pinces permettent de réduire les vibrations et de limiter le risque de déformation des pièces, notamment pour les composants à parois minces.
Types de pinces de serrage
Plusieurs systèmes de pinces sont utilisés en tournage CNC, chacun étant conçu pour différents types de machines, dimensions de pièces et exigences de production.
Colliers compatibles avec Hainbuch
Les systèmes de type Hainbuch sont largement utilisés dans les applications de tournage CNC de haute précision où la répétabilité, la rapidité de mise en place et une concentricité élevée sont essentielles. Ces systèmes sont courants dans l’usinage de production et les environnements automatisés.
Des systèmes compatibles avec le Hainbuch sont disponibles dans les deux versions :
- Pinces de serrage à longueur morte : serrage sans traction axiale sur la pièce , idéal pour les pièces de haute précision et à longueur critique.
- Pinces de serrage à tirage : permettent de tirer légèrement la pièce lors du serrage, couramment utilisées dans les applications alimentées en barres
Ces systèmes sont particulièrement efficaces pour l’usinage à grande vitesse et les travaux de production en série.
Pinces 5C
Les pinces 5C constituent une norme largement reconnue et utilisée sur les tours, rectifieuses, indexeuses et pour diverses de bridage . Leur popularité s’explique par leur polyvalence, leur disponibilité et leur rapport coût-efficacité.
Ils sont généralement mieux adaptés à :
- Composants de petit à moyen diamètre
- Applications générales d’usinage
- Configurations manuelles et semi-automatisées
Collets 16C
Les pinces 16C sont des pinces de plus grande capacité couramment utilisées pour les applications de tournage plus lourdes nécessitant une capacité de pièce plus importante que les systèmes 5C.
Ils proposent :
- Plage de préhension accrue
- Rigidité accrue pour les composants de plus grande taille
- Adapté aux opérations de tournage de production
Colliers Crawford (Spring & Multibo re )
Les pinces de type Crawford sont couramment utilisées dans les environnements d’usinage de production où des changements rapides et une concentricité fiable sont requis.
Les variantes courantes comprennent :
- Pinces à ressort – conçues pour un serrage externe précis sur une plage de diamètres définie
- Pinces multialés – offrent une plus grande flexibilité grâce à une plage de serrage plus étendue
Ces systèmes sont souvent utilisés dans les travaux de bar et les applications de production répétitives.
Pinces extensibles
Les pinces expansibles s’actionnent par l’intérieur plutôt que par l’extérieur et sont couramment utilisées pour les opérations secondaires, les processus de finition ou les applications où le diamètre extérieur doit rester dégagé.
Avantages et limites
Les pinces de serrage sont largement utilisées car elles offrent une combinaison de précision et d’efficacité :
- Haute précision et répétabilité
- Changements rapides et constants
- Vibrations réduites et finition de surface améliorée
- Un serrage stable qui prolonge la durée de vie des outils
Cependant, elles ne conviennent pas à toutes les applications. Leurs limitations incluent :
- Plage de serrage étroite par taille de pince
- Efficacité réduite sur les grandes pièces ou les pièces irrégulières
- En général, la force de serrage maximale est inférieure à celle des mors de mandrin, bien que suffisante pour la plupart des applications de précision.
Les systèmes de pinces sont également largement utilisés pour l’usinage à partir de barres, car ils assurent une prise constante lors de cycles de production répétés.
Que sont les mors de mandrin en tournage CNC ?
Les mors de mandrin constituent une de maintien de pièce qui assure la fixation d’une pièce grâce à des surfaces de contact réglables. Contrairement aux pinces de serrage, ils exercent un contact avec la pièce en plusieurs points plutôt que de manière uniforme sur sa circonférence.
Elles sont largement utilisées dans l’usinage général, les ateliers d’usinage et les applications intensives , où la flexibilité est plus importante que la précision maximale.
Fonctionnement des mandrins à 3 et 4 mors
Un mandrin à 3 mors centre automatiquement les pièces rondes ou hexagonales, ce qui le rend rapide et efficace pour les composants standard.
Un mandrin à 4 mors permet de régler chaque mors indépendamment. Cela offre une plus grande flexibilité pour le maintien de pièces irrégulières ou asymétriques, même si le temps de préparation est plus long.
Types de mâchoires de mandrin
Les types de mâchoires les plus courants sont :
- Mâchoires souples : peuvent être usinées pour s’adapter à une pièce spécifique, améliorant ainsi la prise et la précision.
- Mâchoires rigides : plus durables et adaptées aux travaux à usage général
- Mâchoires à changement rapide : permettent des changements de configuration plus rapides dans des environnements de production mixtes
Avantages et limites
Les mors à mandrin sont privilégiés lorsque flexibilité et résistance sont nécessaires . Leurs principaux avantages sont les suivants :
- Force de serrage élevée pour les opérations de découpe intensives
- Capacité à manipuler des composants volumineux, irréguliers ou variés
- Plage de réglage plus large que pour les collets individuels
Toutefois, cette flexibilité a un prix :
- Précision et constance moindres
- Temps d’installation et de réglage plus longs
- Une plus grande importance accordée à un réglage correct pour éviter le faux-rond ou les vibrations
Pinces vs mâchoires de mandrin : principales différences
Le choix entre les pinces et les mors de mandrin devient plus évident lorsqu’on compare leurs performances dans des conditions d’usinage réelles.
Les pinces de serrage assurent un contact quasi circonférentiel autour des pièces appropriées, tandis que les mors de mandrin se fixent en des points discrets, ce qui influence directement la précision et la stabilité de la pièce.
Cette différence dans la méthode de contact est une des principales raisons pour lesquelles les pinces de serrage permettent généralement d’obtenir une meilleure répétabilité dans les environnements de production.
La précision et le faux-rond sont les points forts des pinces de serrage. Leur serrage constant assure une excellente concentricité , ce qui les rend idéales pour les productions en série avec des tolérances serrées . Les mors de mandrin peuvent atteindre une bonne précision lorsque des mors doux sont usinés directement, bien que leurs performances restent fortement dépendantes du réglage et de l’état de la pièce.
La force de serrage est le principal atout des mors de mandrin. Ils offrent une meilleure prise, ce qui les rend plus adaptés à l’usinage intensif, aux opérations d’ébauche et aux matériaux durs. Les pinces de serrage assurent un serrage stable, mais avec une force globale inférieure.
Il existe également des différences notables en termes de flexibilité et de gamme de pièces compatibles . Les pinces de serrage sont conçues pour des plages de diamètres spécifiques et offrent des performances optimales avec des pièces rondes et régulières. Les mors de mandrin, quant à eux, peuvent accueillir une gamme de tailles et de formes beaucoup plus large.
Du point de vue de la productivité, le temps de réglage est crucial . Les pinces de serrage permettent des changements d’outillage rapides et répétables, un atout majeur pour la production en grande série. Les mors de mandrin nécessitent un réglage plus long, notamment lors de l’ajustement ou de l’usinage de mors tendres.
Enfin, la stabilité d’usinage joue un rôle important . Les pinces de serrage offrent généralement un serrage plus constant, ce qui contribue à réduire les vibrations et à améliorer l’état de surface et la durée de vie de l’outil. Les mors de mandrin peuvent également donner de bons résultats, mais ces derniers dépendent davantage d’un réglage et d’un état corrects.
À des vitesses de broche élevées, la force centrifuge peut réduire la force de serrage des mandrins standard. Les pinces, plus légères et offrant un serrage plus constant, maintiennent une meilleure adhérence sur toute la plage de vitesses de rotation, ce qui les rend particulièrement adaptées à l’usinage à grande vitesse.
Quand utiliser chaque
Concrètement, le choix dépend de votre application et de vos priorités.
Les collets sont généralement la meilleure option lorsque :
- Des tolérances strictes et une grande constance sont requises
- Les pièces sont petites, rondes et régulières.
- Les volumes de production sont élevés ou automatisés.
Les mors à mandrin sont plus adaptés lorsque :
- Certaines pièces sont grandes ou irrégulières
- Il s’agit de découpe ou d’ébauche lourde
- La flexibilité est plus importante que la vitesse de mise en place.
La plupart des environnements d’usinage utilisent les deux systèmes, en sélectionnant l’ option la plus appropriée en fonction de la tâche à accomplir.
Explorez la gamme complète de solutions de maintien de pièces de Cutwel pour trouver la configuration adaptée à votre application.
Comment choisir la solution de maintien de pièce adaptée
Choisir le bon système revient à trouver un équilibre entre précision, flexibilité et productivité .
Un cadre simple :
- Choisissez des pinces pour une production précise et répétitive
- Choisissez des mors de mandrin pour une flexibilité et une robustesse accrues.
Le bon choix améliore l’efficacité et réduit les coûts. En cas de doute, l’équipe technique de Cutwel peut vous conseiller sur la solution la mieux adaptée à votre application .
Erreurs courantes lors du choix
Une erreur fréquente consiste à privilégier la force de serrage à la précision. Si l’adhérence est importante, une force excessive peut entraîner une déformation des pièces et des résultats incohérents.
Un autre problème réside dans la sous-estimation de l’impact du temps de préparation. Dans les environnements à haut volume, des changements de production plus lents peuvent réduire considérablement la productivité.
Parmi les autres erreurs, on peut citer :
- Utilisation de mors de mandrin pour des applications de haute précision
- Ne pas envisager des systèmes de pinces plus adaptés aux applications à grand volume ou de précision
Éviter ces problèmes peut permettre une meilleure régularité, une durée de vie accrue des outils et un usinage globalement plus efficace.
Découvrez les solutions de maintien de pièces chez Cutwel
Cutwel propose une large gamme de solutions de bridage CNC conçues pour améliorer la précision, réduire le temps de réglage et maximiser la productivité d’usinage.
Notre gamme comprend :
- Systèmes de pinces compatibles avec Hainbuch
- Solutions de bridage de barres pour tours CNC et machines à poupée mobile
Si vous n’êtes pas certain du système le mieux adapté à votre application, l’équipe technique de Cutwel peut vous aider à identifier la configuration la plus efficace pour vos besoins d’usinage.
FAQ
Les pinces de serrage sont-elles plus précises que les mandrins ?
Oui , les pinces de serrage offrent un faux-rond plus faible et une meilleure répétabilité grâce à un serrage plus constant .
Les pinces de serrage ont-elles une force de serrage suffisante ?
Elles conviennent à la plupart des applications, mais les mors à mandrin sont meilleurs pour les découpes intensives.
Les pinces de serrage peuvent-elles remplacer les mors de mandrin ?
Non. Chacun convient à des applications différentes, et les deux sont couramment utilisés.
Quelle est la différence de faux-rond ?
Les pinces de serrage offrent un faux-rond minimal, tandis que les mors de mandrin varient en fonction de la configuration.
Source : cutwel
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