Dans le domaine de l'usinage de précision, on ne saurait trop insister sur l'importance d'assurer un usinage sûr et fiable des pièces. En tant que professionnels de l'usinage, nous savons tous que la précision des opérations a une incidence directe sur la qualité des produits et l'efficacité opérationnelle. Les mandrins magnétiques, qui constituent des instruments et des dispositifs de contrôle couramment utilisés pour la fixation de pièces ferromagnétiques dans l'industrie moderne, jouent un rôle important dans de nombreux domaines de l'usinage mécanique.
Quels sont les différents types de mandrins magnétiques ?
Mandrins magnétiques sont généralement de forme rectangulaire ou circulaire, et utilisent la force magnétique pour maintenir fermement les pièces ferromagnétiques. Elles sont principalement utilisées dans les rectifieuses planes, les fraiseuses, les tours, les machines-outils à commande numérique, les centres d’usinage, etc. Bien sûr, il existe certains procédés d’usinage rotatifs pour lesquels un mandrin magnétique rond serait plus pratique. Outre leur apparence, les mandrins magnétiques se classent également en trois types selon la source de la force magnétique : les mandrins électromagnétiques, les mandrins à aimant permanent et les mandrins électro-électriques à aimant permanent. Les différents types de mandrins ont une incidence directe sur l’efficacité de l’usinage, la stabilité de la pièce et même les coûts à long terme. Si vous êtes récemment chargé de l’achat de mandrins magnétiques, vous risquez de vous faire réprimander par votre patron si vous ne comprenez pas la différence entre eux. Allez, laissez-moi vous les présenter afin que vous puissiez faire un choix éclairé.
Mandrins à aimants permanents.
Le mandrin à aimant permanent utilise des matériaux magnétiques permanents à haute résistance pour générer un champ magnétique constant. Comme ces mandrins ne nécessitent aucune alimentation électrique, ils sont très économes en énergie et fiables, ce qui les rend idéaux pour les opérations d'usinage de petite à moyenne envergure. Cependant, ce mandrin magnétique ne peut pas serrer de pièces lourdes, car il ne permet pas de régler l'intensité de la force de serrage. L'aimant étant permanent, le mandrin offre une force de maintien constante et stable.
Des aimants permanents sont disposés de manière ordonnée à l'intérieur du corps, et ces aimants sont séparés par des matériaux non magnétiques. Lorsque l'aimant permanent est aligné avec le conducteur magnétique situé sur le panneau de la ventouse, les lignes de champ magnétique traversent la pièce à usiner, formant ainsi une boucle fermée et aspirant fermement l'ensemble de la pièce. Lorsque l'on tourne la poignée de manière à décaler l'aimant permanent et le conducteur magnétique, les lignes de champ magnétique ne traversent plus la pièce, ce qui permet de la retirer. L'alignement des pôles magnétiques détermine l'état de l'aimant (ouvert ou fermé), et un simple levier marche/arrêt permet de contrôler la force magnétique afin de bloquer et de libérer instantanément la pièce.
Avantage :
- Aucune consommation d'électricité, aucune dépense supplémentaire liée à l'électricité n'est nécessaire ;
- S'installe facilement et peut être démonté et déplacé rapidement ;
- Aucune chaleur n'est générée, ce qui garantit un traitement précis ;
- Il n'y a aucun risque de déplacement de la pièce à usiner en cas de coupure de courant ;
- Longue durée de vie ;
Limite :
- Puissance de maintien fixe ;
- Ne convient pas aux pièces de très grande taille ;
- En raison de la nécessité d'utiliser des commutateurs mécaniques manuels, ce système n'est pas adapté aux processus de production automatisés ;
- Il utilise des aimants permanents et présente une résistance limitée aux variations de température ;
Mandrins électromagnétiques.
Le corps de la ventouse électromagnétique est équipé de plusieurs jeux de bobines. Lorsqu'un courant continu (CC) y circule, un champ magnétique est généré afin de maintenir la pièce à usiner en place. Contrairement aux ventouses permanentes, les ventouses électromagnétiques dépendent entièrement d'une alimentation électrique continue pour maintenir leur magnétisme.
Une fois sous tension, la bobine du mandrin est magnétisée par le courant, ce qui génère un champ magnétique. Le mandrin électromagnétique est activé par l'unité de commande et il est possible de régler l'intensité de la force de serrage en augmentant ou en diminuant le courant. Une fois l'alimentation coupée, le magnétisme disparaît complètement et les pièces métalliques situées à la surface du mandrin peuvent être libérées. Comparé aux mandrins à aimants permanents, ce mandrin offre une puissance supérieure et permet de serrer des pièces de dimensions irrégulières, ce qui en fait le choix idéal pour l'usinage de précision flexible.
Avantage :
- Peut générer un champ magnétique très puissant et offrir une force de retenue élevée ;
- La force magnétique réglable permet de s'adapter à différents matériaux et épaisseurs de pièces ;
- Les opérations peuvent être manuelles, automatiques ou mixtes ;
- Peut être intégré à des machines à commande numérique et à des systèmes robotisés ;
- Il est possible de réaliser n'importe quelle taille en fonction des dimensions de la pièce à usiner ;
Limite :
- Les aimants nécessitent une alimentation électrique continue, et toute coupure de courant peut entraîner une perte de la force de retenue ;
- Une alimentation de secours est également souvent nécessaire pour des raisons de sécurité ;
- Une consommation électrique continue fait grimper les factures d'énergie ;
- Une utilisation prolongée génère de la chaleur, ce qui nuit aux performances ;
- Le courant qui circule dans la bobine génère de la chaleur, ce qui limite la précision ;
Mandrins magnétiques permanents électriques.
Le mandrin à aimants électro-permanents allie la sécurité des aimants permanents à la contrôlabilité des électroaimants, et présente les avantages des deux. Il repose sur la capacité des matériaux ferromagnétiques à se transformer en aimants permanents sous l'action brève d'un courant continu puissant. Les mandrins électromagnétiques n'ont besoin d'électricité que pour s'activer et se désactiver, et non pour maintenir la pièce. En cas de coupure de courant, les ventouses ne lâchent pas les pièces.
Le mandrin à aimants électropermanents comporte plusieurs pôles en acier, chacun alternant entre un pôle nord et un pôle sud, avec deux aimants intercalés entre ces pôles. Une bobine électrique entoure chaque aimant et permet d'inverser rapidement la polarité de celui-ci. La puissance magnétique maximale est atteinte lorsque les deux jeux d'aimants ont la même polarité. Lorsque les deux jeux de champs magnétiques ont des polarités opposées, ils s'annulent mutuellement et la pièce aimantée se détache.
Avantage :
- Ne consomme de l'électricité que lors de la mise en marche et de l'arrêt ; consommation d'énergie minimale ;
- Son magnétisme réglable permet son utilisation dans des systèmes automatisés ;
- Il n'y a aucun risque de fuite accidentelle, même en cas de coupure de courant ;
- Une force de serrage plus élevée ;
- La température n'est pas facile à modifier, ce qui réduit l'impact sur la précision de la pièce ;
Limite :
- L'investissement initial est plus élevé ;
- Le processus de production est complexe et nécessite des unités de contrôle spécialisées ainsi qu'un étalonnage occasionnel ;
- En cas de défaillance de l'unité de commande, la charge restera également bloquée ;
En règle générale, si vous recherchez simplement une solution simple, nécessitant peu d'entretien et économique, les mandrins à aimants permanents constituent le premier choix. Si une force de serrage réglable est nécessaire pour un usinage de précision, un mandrin électromagnétique serait plus adapté. Mais si vous recherchez la combinaison la plus puissante, la plus sûre et la plus économe en énergie, alors le choix s'impose : un mandrin électrique à aimants permanents.
Il ne s'agit là que d'une orientation préliminaire pour le choix. Lors de l'achat effectif de mandrins magnétiques, de nombreux facteurs doivent être pris en compte en fonction des conditions réelles. Poursuivez votre lecture ci-dessous.
Comment choisir le mandrin magnétique adapté ?
Le choix d'un mandrin magnétique adapté ne doit pas se limiter au mandrin lui-même, mais doit également prendre en compte tous les facteurs intervenant dans l'ensemble du processus d'usinage (facteurs liés à la pièce et facteurs externes). Tous ces éléments sont interdépendants et contribuent ensemble au résultat final. Si vous avez déjà été confronté à une force de serrage insuffisante, à un déplacement de la pièce ou à un choix entre des mandrins permanents, électromagnétiques et électro-permanents, ne vous inquiétez pas. L'essentiel est de savoir ce qui importe vraiment dans la configuration à laquelle vous êtes confronté.
Matériau de la pièce :
Le premier élément à prendre en compte est le matériau de la pièce à usiner. Tous les métaux ne se comportent pas de la même manière dans un champ magnétique, et il serait erroné de supposer que n’importe quel acier soit sensible au magnétisme. L'acier doux et la fonte sont très magnétiques et conviennent parfaitement à la plupart des mandrins magnétiques, mais l'acier à haute teneur en carbone ou les alliages (tels que l'acier à outils) peuvent ne pas être suffisamment attirés en raison de leur faible perméabilité magnétique. Si vous travaillez avec des métaux non magnétiques tels que l'aluminium, le laiton ou le titane, les mandrins magnétiques standard ne fonctionneront pas et vous devrez recourir à des serre-joints mécaniques traditionnels ou à des mandrins à vide. N'oubliez jamais d'évaluer la réaction du matériau au magnétisme avant d'utiliser un mandrin.
Dimensions, forme et surface de contact de la pièce :
Les pièces magnétiques plates et épaisses peuvent être placées en toute sécurité sur le mandrin magnétique et bénéficier d’une force de serrage puissante et uniforme. En revanche, les petites pièces ou celles de forme irrégulière peuvent nécessiter l’utilisation de mandrins à pôles radiaux ou de dispositifs magnétiques supplémentaires pour garantir leur stabilité. Maximiser la surface de contact est essentiel pour augmenter la force de serrage. Si la pièce est trop fine, le champ magnétique risque de ne pas pénétrer suffisamment en profondeur ; il faut alors recourir à un mandrin à pôles fins, car ceux-ci sont très rapprochés et permettent de mieux maintenir la pièce.
Besoins en matière de traitement :
Les différentes exigences d'usinage déterminent la force et le type de mandrin magnétique requis. Le meulage de surface léger est relativement simple, et des mandrins magnétiques permanents à pôles fins ordinaires suffisent. En revanche, lors de fraisages lourds, de perçages profonds ou de coupes puissantes, la force requise est très importante, et il est nécessaire d'utiliser un mandrin électromagnétique ou électro-permanent puissant offrant une pénétration magnétique profonde. Le déplacement de la pièce pendant l'usinage est un problème très grave. Le choix d'un mandrin doté d'une force de serrage suffisante permet de préserver la précision et d'éviter les retouches.
Préserver l'équilibre :
Ne vous laissez pas intimider par les “ exigences d’usinage ” que j’ai mentionnées plus haut et qui pourraient vous faire penser que “ plus la force de serrage est élevée, mieux c’est ”. En réalité, une force de serrage trop importante peut compliquer le retrait des pièces et même provoquer la déformation des matériaux fins. Notre objectif est d’adapter la force du mandrin aux exigences de la pièce à usiner. Lors de l’usinage de pièces de haute précision, le mandrin électromagnétique réglable permet d’ajuster la force afin d’éviter toute déformation. Pour les pièces lourdes devant résister à des forces de coupe extrêmes, il est plus sûr d’opter pour des mandrins magnétiques offrant une pénétration magnétique profonde et une force de serrage élevée. Équilibrer la force de maintien en fonction du type de pièce et des besoins d’usinage peut contribuer à améliorer l’efficacité du travail.
Échelle de production :
Lors de l'usinage en série, personne ne souhaite devoir arrêter la machine à plusieurs reprises pour régler le mandrin. Dans ce cas, les mandrins électromagnétiques et les mandrins à aimants permanents permettent d'optimiser la production sans avoir à arrêter la machine. Toutefois, s'il s'agit uniquement d'un usinage en petite série ou d'une utilisation occasionnelle d'un mandrin magnétique pour faciliter le travail, un simple mandrin à aimants permanents peut s'avérer plus rentable.
Compatibilité des appareils :
Les tables d'usinage modernes constituent une gamme vaste et variée en termes de dimensions, de méthodes d'installation ou d'intégration des systèmes de commande. Pour l'automatisation CNC, le choix d'un mandrin électromagnétique doté de paramètres de commande programmables garantit un fonctionnement sans faille. Mesurez les dimensions de la table de la machine afin de vous assurer que les mandrins magnétiques que vous achèterez par la suite s'y fixeront solidement et ne risqueront pas de pendre. Avant tout achat, vérifier soigneusement la compatibilité du mandrin magnétique avec la table permet d'éviter des problèmes et des gaspillages inutiles.
Environnement d'application :
Les mandrins magnétiques sont très fiables, mais ils ne fonctionnent pas sous vide. Les environnements à haute température affaiblissent le champ magnétique, en particulier dans le cas des mandrins à aimants permanents. Si l'atelier dans lequel vous prévoyez d'utiliser le mandrin est soumis à de fortes interférences électromagnétiques, il est vivement recommandé d'opter pour un mandrin électromagnétique. Dans un atelier où la poussière, le liquide de refroidissement ou les copeaux métalliques sont présents en quantités excessives, il faudra accorder une attention particulière au matériau du cadran et au revêtement protecteur du mandrin magnétique. Bien que les facteurs environnementaux ne soient pas une priorité lors du choix d'un mandrin, ils peuvent avoir un impact important sur celui-ci à long terme.
En résumé, lorsque l'on achète un mandrin magnétique, il ne suffit pas de choisir le plus puissant, mais il faut trouver celui qui correspond le mieux au matériau de la pièce à usiner, aux besoins d'usinage et au processus de production. Un mauvais choix peut entraîner des temps d'arrêt inutiles, un gaspillage de ressources, voire des risques pour la sécurité. Si vous ne savez toujours pas quel mandrin magnétique vous convient, toi peut nous contacter sans attendre. Nous vous aiderons à mener une analyse objective en nous appuyant sur notre expertise professionnelle. De plus, nos équipes de conception et de production proposent des mandrins magnétiques sur mesure afin d'aider les entreprises à optimiser leurs opérations d'usinage et à gagner ainsi en efficacité et en précision.
FAQ
Comment entretenir les mandrins magnétiques ?
Pour prolonger efficacement la durée de vie du mandrin magnétique, veillez à le garder propre et sec, à essuyer sa surface et à appliquer de l'huile antirouille après chaque utilisation. Les mandrins électromagnétiques nécessitent une inspection régulière du câblage. Si vous souhaitez obtenir des informations plus détaillées sur l'entretien, vous pouvez nous laisser un message et nous envisagera de publier un numéro.
Les mandrins magnétiques peuvent-ils maintenir des matériaux non magnétiques ?
Non, les mandrins magnétiques standard ne permettent de serrer que des métaux ferreux, comme l'acier. Si le processus d'usinage nécessite le serrage de matériaux non ferreux, seules des pinces mécaniques traditionnelles peuvent être utilisées.
