Tournage au mandrin
Divers types de mandrins
Une pièce qui, pour une raison ou pour une autre, ne peut être montée entre les pointes d'un tour, est d'ordinaire tenue dans un mandrin (chuck) pour son tournage.
Une pièce relativement courte peut être usinée dans un mandrin tout aussi bien que maintenue entre les pointes. Voici les mandrins qu'on trouve d'ordinaire dans les ateliers:
Le mandrin, dit indépendant, à 4 mors
(ou mâchoires) réversibles (fig. 48), dont chacun peut être ajusté indépendamment des autres. On le désigne en anglais sous le nom de four-jaw independent chuck.
Fig. 48.— Mandrin à quatre mors et sa clef.
Il peut tenir des formes carrées, rondes ou irrégulières, soit dans une position concentrique soit dans une position excentrique, et on peut l'ajuster à des tolérances minimums.
À cause de ces avantages, de sa précision, de la facilité avec laquelle il se prête à toutes sortes de destinations, c'est le mandrin le plus communément employé pour les tournages qui exigent une précision extrême.
Le mandrin universel à 3 mors concentriques (three-jaw universal scroll chuck) (fig. 49).
Fig. 49.— Mandrin universel, à trois mors, et sa clef.
Ces trois mors se meuvent simultanément et centrent automatiquement une pièce ronde ou hexagonale. Il faut deux jeux de mors pour ce mandrin, l'un pour le «man-drinage» intérieur, l'autre pour l'extérieur.
Normalement, il centrera une pièce automatiquement jusqu'à concurrence de 0.003" de précision intégrale, mais il n'est pas coutumier de s'en servir quand il faut obtenir un centrage extrêmement précis.
Le mandrin creux (hollow headstock spindle chuck), vissé sur la broche ou nez de l'arbre, et qu'on appelle encore mandrin à griffes de la poupée mobile (fig. 50), est semblable au mandrin à foret (ou mandrin porte-mèche) (fig. 51), sauf qu'il est creux et fileté, ce qui permet de le visser sur le nez de l'arbre de la poupée.
Fig. 50.— Mandrin à griffes de la poupée fixe.
Un mandrin de ce genre est commode pour tenir des barres, tringles, tiges ou tubes qu'on passe à travers la broche de la poupée, de même que des pièces courtes et de petit diamètre. Il est plus précis que le mandrin universel 3 mors, et peut généralement centrer une pièce jusqu'à concurrence de 0.002".
Les mandrins à foret, ou porte-foret
(drill chucks) (fig. 51), peuvent être montés soit dans la poupée fixe soit dans la poupée mobile pour tenir des forets à queue droite, des alésoirs, des fraises coniques, des tarauds, etc.
Fig. 51.— Mandrin porte-mèche et sa clef.
Ils centrent un outil, d'ordinaire, jusqu'à concurrence de 0.002 ou 0.003" (quand ils sont solidement serrés à l'aide de leur clef).
Pince-barre ou Pinces américaines
Ce pince-barre (collet) est le plus précis des outils utilisés pour tenir une pièce qui doit être soumise à un travail de précision.
Les pince-barre sont présentés en divers calibres, et peuvent tenir des pièces de formes variées: rondes, carrées, etc. La pièce qu'ils tiennent ne doit pas être plus grande (ni plus petite) de 0.001" que le caligre spécifié du pince-barre.
La fig. 53 fait voir le mode d'emploi habituel des pince-barre sur un tour. La barre d'attelage (draw bar) est insérée à travers l'arbre creux de la poupée et vissée sur le filetage du pince-barre; puis, l'opérateur tourne le volant dextrorsum, le pince-barre est attiré dans le manchon et serré automatiquement sur la pièce à travailler.
Fig. 53.— Comment se servir d'un pince-barre.
Le manchon est parfois muni d'un levier au lieu d'un volant, ce qui permet au machiniste de saisir ou de relâcher la pièce sans arrêter le tour; on y gagne du temps dans la fabrication rapide des pièces standardisées.
CENTRAGE
La pièce à travailler, tenue dans le mandrin à quatre mors, doit être centrée en ajustant ces mors et en vérifiant les résultats de cet ajustage avant de faire une première passe.
Le premier stade d'un mandrinage est de choisir un mandrin du calibre voulu; s'il est trop petit, il diminuera le rendement du tour, et s'il est trop grand, les mors pourront heurter et endommager le banc du tour, et le mandrin sera difficile à manier.
Le tableau XIII, indique divers calibres pratiques de mandrins pour des tours de diverses dimensions.
Avant de monter le mandrin sur l'arbre de la poupée fixe, veillez à ce que le filetage du nez de l'arbre et celui du mandrin soient tous deux parfaitement propres et légèrement huilés; aussi à ce que l'épaulement de la broche (ou le plateau sur lequel s'ajuste le mandrin), soit libre de copeaux, rognures et ébarbures.
Le meilleur procédé pour visser le mandrin sur le nez de l'arbre, consiste à tenir le mandrin stationnaire et à tourner lentement la poulie à gradins du tour, de la main gauche, jusqu'à ce que le mandrin y soit vissé, tout juste assez serré pour être fixe.
Il n'est pas judicieux de faire fonctionner un tour actionné par moteur pendant qu'on monte le mandrin, ou de donner un élan au mandrin pour le visser jusqu'à l'épaulement, parce qu'il est difficile ensuite d'enlever le mandrin.
Des cercles concentriques, tracés sur les faces des mandrins indépendants, permettent de centrer approximativement les pièces rondes quand on les met dans le mandrin.
Pour plus de précision, la méthode de centrage habituelle consiste à mettre le tour en marche et à tenir un morceau de craie (de préférence, sur un support) au contact de la pièce pendant qu'elle tourne.
La craie marquera la pièce clairement sur le côté qui doit être rapproché du centre; on devra alors arrêter le tour et desserrer légèrement le mors du mandrin du côté apposé à la marque ainsi faite, et serrer un peu le mors du côté de cette marque.
Répétez cet essai et ces ajustages jusqu'à ce que la craie ait marqué la pièce uniformément tout autour. La pièce sera alors centrée avec une grande précision. (Voir aussi fig. 37, section Centrage entre les pointes)
Pour centrer une pièce qui a une surface lisse, le meilleur moyen est de se servir d'un indicateur à cadran (fig. 7) Section Terminologie.
La fig. 54 fait voir une méthode qui permet de centrer une pièce creuse à l'aide d'un indicateur à cadran monté sur le fixe-outil du tour.
Fig. 54.— Centrage d'une pièce mandrinée, à l'aide d'un indicateur à cadran.
Mettez la pointe de contact de l'indicateur contre le diamètre intérieur de la pièce et tournez le cadran jusqu'à ce que l'aiguille soit à zéro. Puis, faites tourner la pièce lentement, à la main, et l'aiguille du cadran indiquera non seulement dans quel sens la pièce est excentrée mais aussi de combien, en millièmes d'un pouce.
Pour vérifier l'oscillation de la pièce, procédez comme l'indique la fig. 55, en mettant la pointe de contact de l'indicateur contre la face de la pièce.
Fig. 55.— Vérification d'une pièce mandrinée au moyen de l'indicateur à cadran en vue d'éliminer l'oscillation de ladite pièce.
Aucun ajustage satisfaisant du centrage n'est possible s'il s'agit d'un mandrin universel automatique, d'un mandrin creux à griffes ou d'un mandrin porte-mèche; c'est pourquoi le mandrin indépendant à 4 mors est celui qu'on emploie le plus souvent pour le tournage ordinaire.
