Couple de serrage : Est-ce la vraie mesure de l'efficacité d'un porte-outil ?

Couple de serrage : Est-ce la bonne façon de mesurer l'efficacité d'un porte-outil ? :

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La croyance répandue dans l'industrie de l'usinage est que le couple de serrage est l'unique élément qui témoigne de la sécurité d'un outil dans le porte-outil. La théorie veut que plus le couple est élevé, moins l'outil risque de s'arracher. Mais l'amplitude du couple de serrage est-elle vraiment la métrique unique qui garantit la sécurité de l'outil, et in fine la productivité ?

Dans une série d'articles, nous analyserons l'efficacité du couple de serrage comme outil de mesure, comment il fonctionne (ou pas) en applications pratiques, examinerons le serrage par friction et d'autres méthodes de maintien d'outils, et suggérerons une meilleure façon d'évaluer la rétention d'outil.

Qu'est-ce que le couple de serrage ?

Le couple de serrage est la force de serrage exercée sur un objet maintenu. En fabrication, il est fréquemment utilisé pour différencier les systèmes de maintien. En théorie, plus la spécification de couple de serrage est élevée, moins l'arrachement d'outil est probable. Dans de nombreux cas, c'est vrai, mais pas 100 % du temps.

Quand on parle de couple de serrage, on pense principalement aux méthodes de maintien d'outil qui impliquent un « serrage par friction » entre l'outil et le porte-outil. Cela implique d'appliquer une pression pour réduire minutement des portions du diamètre interne du porte-outil afin de serrer autour d'un manche d'outil cylindrique. Les mandrins de fraisage, mandrins à pinces, mandrins hydrauliques et porte-outils à retrait par chaleur (shrink fit) incorporent tous cette technique à divers degrés.

Le serrage par friction a évolué car il offrait traditionnellement une meilleure précision de concentricité (TIR) que les systèmes plus anciens comme les mandrins à vis latérale (Weldon/sidelock). Le couple de serrage est devenu le critère d'évaluation de choix pour donner aux opérateurs un moyen de différencier les porte-outils utilisant le serrage par friction.

Le couple de serrage est maintenant accepté comme l'un des « Quatre Grands » standards de l'efficacité outil/porte-outil, avec 1) la rigidité, 2) la précision, et 3) l'équilibrage. Mais mérite-t-il vraiment sa place ou est-il temps d'examiner de plus près la relation entre l'outil et le porte-outil dans le monde de l'usinage de plus en plus agressif d'aujourd'hui ?

Augmenter la sécurité

Bien qu'utile comme jauge de comparaison, et bien que faisant partie de la sécurité de l'outil, aucune quantité de couple de serrage ne garantira à 100 % qu'un outil ne s'arrachera pas du porte-outil. Cela est dû aux forces de coupe sans cesse croissantes auxquelles les outils sont soumis via des techniques d'usinage améliorées. Pour cette raison, sur la base d'années de développement et de fabrication de porte-outils, nous proposons que le couple de serrage soit remplacé par « sécurité » comme quatrième standard d'efficacité du porte-outil. La « sécurité de l'outil » dans le porte-outil est en fait une description meilleure et plus précise de ce que les opérateurs d'atelier recherchent (avec rigidité, précision et équilibrage) pour maximiser la productivité dans leurs ateliers.

Comparé à la sécurité de l'outil, qui peut être mesurée en microns, le couple de serrage est imprécis quant à la capacité du porte-outil à retenir l'outil 100 % du temps. Avec l'avènement de broches plus rapides et de stratégies de trajectoire d'ébauche plus agressives (comme le fraisage trochoïdal à engagement radial complet), le problème de l'arrachement d'outil réapparaît sur le marché comme un problème majeur. Les forces de coupe incroyables observées dans certains scénarios ont exposé les limites même des meilleurs systèmes de serrage par friction.

Test décisif : Si le couple de serrage garantissait 100 % la sécurité de l'outil, pourquoi les mandrins Weldon/à vis latérale vieux de 100 ans (avec mauvaise précision TIR et d'équilibrage) sont-ils encore utilisés dans le monde de l'usinage moderne ?

Si votre atelier fait de la coupe agressive ou de l'ébauche, et utilise des porte-outils type fraise en bout, vous avez probablement connu des problèmes de sécurité d'outil à un moment donné. Dans notre prochain article, nous examinerons cette technologie de serrage par forme (form fit) et comment d'autres technologies ont évolué pour répondre aux attributs susmentionnés de rigidité, précision, équilibrage et sécurité d'outil.

Précédemment publié sur Haimer-USA.com