Dans l'industrie moderne de l'usinage de précision des métaux, la réduction des temps de cycle et l'amélioration de la précision sont des objectifs constants pour les fabricants. Pour les pièces géométriques complexes nécessitant une découpe multifaces, telles que les croix (araignées) des joints universels, les corps de vannes ou les raccords de tuyauterie, les méthodes d'usinage traditionnelles requièrent souvent de multiples resserrages. Ceci engendre non seulement une consommation importante de main-d'œuvre et de temps, mais aussi facilement des tolérances cumulatives.
Pour résoudre ce problème, le mandrin Index a vu le jour, devenant un outil de serrage de précision indispensable sur les tours et centres d'usinage CNC haut de gamme.
Un mandrin à indexage est un mandrin de puissance spécial doté d'une fonction d'« indexage et de rotation automatiques ». Sans arrêter la broche ni libérer la pièce, le mandrin à indexage peut faire pivoter précisément la pièce selon un angle spécifique (par exemple 4 × 90° , 8 × 45° , etc.) et la reverrouiller grâce à ses mécanismes hydrauliques ou pneumatiques internes.
Cela signifie que les outils de tournage peuvent effectuer des opérations de tournage, de perçage, de taraudage et de fraisage sur plusieurs axes sécants de la pièce à usiner au cours d'un seul cycle d'usinage continu.
L'introduction de mandrins à indexage peut apporter des avantages concurrentiels significatifs aux ateliers d'usinage. Sa principale valeur réside dans les aspects techniques suivants :
Usinage « tout-en-un » : c’est le principal avantage d’un mandrin à indexation. Il suffit de positionner et de serrer la pièce une seule fois pour usiner plusieurs faces. Cela réduit considérablement la rotation des stocks de produits semi-finis et simplifie les processus complexes.
Élimination des erreurs cumulatives dues au « serrage secondaire » : Dans les méthodes traditionnelles, chaque fois qu’une pièce est déchargée puis resserrée, des erreurs de positionnement se produisent. Le mandrin à indexation garantit que toutes les surfaces usinées sont réalisées à partir d’un même plan de référence, ce qui est essentiel pour les pièces exigeant une concentricité et une perpendicularité extrêmement élevées (comme les roulements de transmission).
Rigidité de serrage et précision d'indexage exceptionnelles : les mandrins d'indexage haut de gamme modernes utilisent des accouplements Hirth de précision ou des mécanismes de positionnement à broches haute rigidité. Une fois la pièce en position, une puissante pression hydraulique verrouille fermement le mécanisme d'indexage, garantissant une précision d'usinage extrêmement élevée, même lors d'usinages intensifs ou interrompus.
En tant que fournisseur professionnel de composants de transmission, nous comprenons parfaitement les défis d'usinage du composant principal des joints universels : la croix (ou araignée) .
Un joint universel en croix comporte quatre tourillons perpendiculaires entre eux et exige une concentricité et un état de surface extrêmement précis. Avec un mandrin standard, la pièce doit être retournée manuellement quatre fois. En revanche, un tour CNC équipé d'un mandrin à indexation automatique 4 × 90° démontre parfaitement ses avantages :
L'opérateur place l'ébauche de croix forgée ou moulée dans des mâchoires supérieures enveloppantes spécialement conçues.
Une fois le mandrin serré, la machine commence l'usinage du premier tourillon (tournage frontal, tournage extérieur, perçage central).
Une fois l'usinage terminé, le mécanisme interne du mandrin se déverrouille instantanément, fait pivoter la pièce de 90° avec précision, puis la verrouille. Les outils reprennent immédiatement l'usinage du second tourillon.
L'usinage des quatre faces est réalisé séquentiellement, produisant finalement une croix de joint universel de haute précision.
L'ensemble du processus est parfaitement fluide, permettant non seulement de réduire le temps de cycle au minimum absolu, mais aussi de garantir des tolérances géométriques parfaites entre les quatre paliers.
Lors de l'équipement de votre machine avec un mandrin à indexage, il est recommandé d'évaluer les paramètres techniques suivants :
Exigences relatives aux angles d'indexage : Choisissez en fonction de vos principaux produits. La configuration la plus courante est 4 × 90° pour les pièces en croix. Si vous avez des raccords de tuyauterie plus complexes, vous pourriez avoir besoin de mandrins d'indexage multi-angles ou à angles arbitraires.
Adaptation de la force de serrage et de la vitesse de broche : En raison de la complexité des mécanismes internes des mandrins à indexation, leurs courbes de vitesse de rotation maximale admissible et de décroissance de la force centrifuge diffèrent de celles des mandrins standard. Il est nécessaire de vérifier leur compatibilité avec vos paramètres de coupe actuels.
Conception personnalisée des mâchoires supérieures : Les mâchoires supérieures d’un mandrin à indexage doivent être conçues en profil 3D en fonction de la forme de la pièce à usiner afin d’éviter toute interférence ou tout déplacement lors de l’indexage et de la rotation de la pièce.
À l'ère de l'Industrie 4.0, axée sur l'automatisation et la haute efficacité, le mandrin à indexer n'est pas un simple accessoire ; c'est un investissement clé qui révolutionne le processus de production. Grâce à ses capacités d'usinage multifaces de haute précision, il permet aux fabricants de garantir une meilleure stabilité de la qualité et des délais de livraison plus courts, notamment pour les pièces complexes telles que les joints universels et les vannes.