Notions essentielles sur le fraisage de filetage : types d'outils, astuces et techniques

Filetage fraisage

En ingénierie, un filetage est une rainure en spirale pratiquée sur une surface ronde. Il peut se trouver à l'extérieur d'une tige ou à l'intérieur d'un trou. Vous pouvez le trouver couper des fils Dans les petites vis comme dans les grandes pièces mécaniques. Les filetages sont généralement réalisés par usinage, taraudage et fraisage. Parmi ces techniques, le filetage à la fraise est souvent utilisé pour les composants de moyenne et grande taille.

Un filetage peut paraître simple, mais son rôle est essentiel. Il sert à fixer des pièces, à supporter des charges, à sceller des joints et à transférer des mouvements. Réaliser un filetage avec une grande précision n'est pas chose aisée. Ce processus exige une méthode et des outils adaptés pour obtenir un ajustement précis.

Dans ce guide, vous découvrirez le fonctionnement du filetage à la fraise. Nous examinerons le procédé, les outils utilisés, ainsi que les avantages et les inconvénients. Vous comparerez également cette méthode au taraudage pour comprendre les avantages de chaque méthode.

Qu'est-ce que le fraisage de filetage ?

Groupe de vis à billes en plomb

Le filetage à la fraise est un procédé d'usinage permettant de réaliser des filetages sur une pièce. Contrairement au taraudage, l'outil ne coupe pas beaucoup de matière en une seule fois. Dans le cas d'un filetage interne, le trou est plus grand que la fraise. Celle-ci tourne rapidement en se déplaçant circulairement pour créer le filetage. Avec le taraudage, la taille de l'outil est identique à celle du trou et reste en contact complet avec l'arête.

Le filetage à la fraise est conçu pour réaliser des filetages précis et fiables. Il est le plus souvent utilisé pour les trous intérieurs, mais peut également être utilisé sur des surfaces extérieures. L'outil possède un pas fixe et peut réaliser des filetages à droite et à gauche. Il permet également des angles de flanc variables selon les exigences de conception.

Le filetage par fraisage est également largement utilisé sur les matériaux tendres (par exemple, l'aluminium) pour sa flexibilité et sa durée de vie. Le taraudage, quant à lui, est couramment utilisé pour fileter des matériaux plus tendres. Il est toutefois efficace sur les grands diamètres. trous borgneset les pièces complexes, et le taraudage pourrait ne pas être efficace. Il est également flexible pour la coupe de filetages externes. (Voir plus : Techniques de fraisage CNC)

Termes de base des fils de discussion

Comprendre fraisage CNC Pour un fil, il faut d'abord connaître quelques termes simples. Ces mots décrivent la forme et les différentes parties d'un fil.

Comment fonctionne le fraisage de filetage ?

Fraisage de filetage CNC

Usinage de filetage Il s'agit d'un filetage de précision. Il est équipé d'une fraise rotative dont la forme épouse celle du filetage. L'appareil tourne vers le bas. Ce mouvement permet de réaliser une rainure hélicoïdale à l'intérieur ou à l'extérieur de la pièce.

L'outil ne touche pas toute la surface simultanément, comme pour le taraudage. Il soulève plutôt une petite zone du matériau. Cela réduit la force de coupe et permet à la machine de couper facilement les métaux durs ou les plastiques.

Le fraisage de filetage permet de réaliser des filetages à droite et à gauche. Il permet de réaliser facilement différents diamètres et ne modifie que le programme CNC, sans modifier l'outil. Cela lui confère un avantage dans de nombreuses applications.

1. Mouvement de l'outil sur trois axes

La broche tourne à grande vitesse. La machine CNC l'entraîne dans un mouvement circulaire sur les axes x et y. Pendant ce temps, l'outil avance lentement sur l'axe z. La combinaison de ces mouvements donne au filetage sa forme hélicoïdale.

2. Passes requises pour le filetage

Un seul passage continu peut être utilisé pour réaliser un filetage. Néanmoins, deux passages sont généralement préférables. La majeure partie de la matière est enlevée lors du premier passage. Le second permet d'ajuster le diamètre primitif et d'affiner l'état de surface.

3. Précision et contrôle

Le fraisage de filetage permet un contrôle précis du pas, de la profondeur et de la taille. Un seul outil peut cisailler plusieurs diamètres dans une plage donnée. Il pénètre jusqu'au fond des trous borgnes, dont beaucoup ne peuvent être taraudés. Cela en fait un procédé précis et flexible.

En quoi le fraisage de filetage diffère des autres types de fraisage

Le fraisage de filetages est un procédé unique par rapport à la plupart des autres procédés de fraisage. Il utilise un outil profilé en forme de filetage. L'outil avance selon une trajectoire hélicoïdale (vers le bas), ce qui permet une coupe circulaire.

Le processus ne peut pas être effectué manuellement, contrairement à rainurage ou fraisage en bout. Il nécessite une commande CNC, car trois mouvements doivent être coordonnés : la rotation de l'outil, le déplacement dans le plan XY sur un cercle et le mouvement d'avance verticale du chariot en Z. Les machines manuelles n'offrent pas une telle précision.

Les autres types de fraisage intègrent des mouvements moins complexes. À titre d'exemple, le fraisage en bout consiste à faire rouler l'outil selon un mouvement linéaire unidirectionnel. Le fraisage de filetage, quant à lui, coordonne deux axes ou plus pour générer des filetages externes ou internes précis.

Types d'outils/fraises de filetage

Les fraises à fileter sont disponibles sous différentes formes pour répondre à de multiples besoins. Chacune est conçue différemment et présente ses avantages et ses inconvénients. Trois des plus courantes sont décrites ci-dessous.

Fraise à fileter à pointe droite

Fraise à fileter à cannelure droite

Les copeaux sont évacués par les canaux entre les dents des fraises à goujures droites. Les goujures sont droites plutôt qu'obliques. Cela implique que de nombreuses dents entrent en contact simultané avec la pièce, ce qui génère une pression de coupe considérable. De ce fait, elles fonctionnent à une vitesse et une avance plus faibles. Elles sont particulièrement adaptées aux matériaux tendres et faciles à usiner et sont généralement choisies pour le filetage d'applications générales.

Fraises à filetage à cannelure hélicoïdale

Fraise à fileter à goujures hélicoïdales

Les fraises à goujures hélicoïdales présentent également des canaux à copeaux, mais les goujures forment une spirale autour de l'outil. L'angle de la spirale est généralement 15 ou 30 degrés. La conception minimise la pression latérale due au léger contact de chaque dent avec différents points de la pièce. L'action de coupe décalée permet des vitesses et des avances plus importantes. Les fraises à goujures hélicoïdales sont privilégiées pour le filetage à grande vitesse.

Fraises à fileter à profil unique

Fraises à fileter à profil unique

Les fraises à profil unique présentent un seul profil de filetage par passe et peuvent comporter plusieurs goujures pour répartir la charge de coupe. D'autres possèdent deux rangées de dents. Leur vitesse est plus lente, car elles ne réalisent qu'un seul filetage par rotation. Cependant, la charge de l'outil est réduite et de la chaleur est générée, ce qui les prédispose à l'usinage de matériaux difficiles. Ce sont également les fraises les plus flexibles, permettant d'utiliser différents diamètres et pas avec le même outil.

Fraisage de filetage vs taraudage

Outils de taraudage pour le filetage

Fraisage de filetage vs taraudage Le choix dépend du matériau, du diamètre du trou, de la quantité de pièces à produire et de la précision du filetage. Le fraisage est utilisé sur les matériaux durs et les trous borgnes, le taraudage sur les métaux plus tendres et pour les filetages de grande taille.

Procédé et outillage

Les fraises à fileter sont équipées d'un outil rotatif sur une trajectoire hélicoïdale. La fraise permet de réaliser plusieurs diamètres, pas et filetages à gauche ou à droite avec décalages d'outil. L'outil n'entre en contact avec la matière que partiellement à la fois et permet de contrôler le couple et de limiter l'échauffement. Le taraudage utilise un taraud plein correspondant à une seule taille de filetage. Il coupe le filetage simultanément et est limité à cette taille et à ce pas.

Souplesse

Les filetages peuvent être fraisés à l'aide de fraises à fileter internes ou externes, avec différents diamètres de pas et angles de flanc. Différents profils de filetage peuvent être modifiés sans changer d'outil. Le taraudage est limité à chaque taraud, car un seul taraud peut obtenir la taille et le pas appropriés.

Vitesse de production et rythme

Les petits trous sont plus rapides à tarauder, chacun prenant 2-8 secondes. Le temps de fraisage du filetage dépend fortement de la taille et de la profondeur du filetage, allant de quelques secondes pour les petits trous à des durées beaucoup plus longues pour les grands diamètres. Cependant, le fraisage nécessite une évacuation contrôlée des copeaux, un couple réduit et un faible échauffement, essentiels dans les matériaux durs.

Exigences relatives aux machines

Le fraisage de filets nécessite une machine CNC à interpolation hélicoïdale et à vitesse de rotation élevée de la broche. Ce montage doit être fixe pour éviter les vibrations et garantir la précision. Le taraudage peut être réalisé manuellement, à l'aide de machines-outils CNC semi-automatiques ou de base. Les métaux plus durs exercent un couple plus important sur le taraud, ce qui présente un risque de rupture de l'outil.

Adéquation des matériaux

Le filetage à la fraise convient aux matériaux durs comme l'acier inoxydable, le titane ou l'Inconel, car une partie de l'outil est en contact permanent. Cela réduit la charge transversale et l'échauffement. Le taraudage est plus efficace avec les métaux tendres comme l'aluminium, le laiton ou l'acier doux. Les tarauds peuvent s'user rapidement dans les alliages plus difficiles, voire se casser.

Précision et qualité du filetage

Le filetage à la fraise permet d'obtenir des filetages d'une grande précision. Il permet généralement d'obtenir un diamètre primitif, un angle de flanc et un état de surface précis. Les marques et l'usure de l'outil sont réduites grâce à l'évacuation facile des copeaux. Les filetages standards sont réalisés par taraudage, et la précision et la finition dépendent de la netteté, de l'alignement et de la lubrification du taraud.

Volume de production

Le fraisage de filets est applicable aux petites et moyennes séries, aux filetages sur mesure et aux trous borgnes de précision. Le taraudage est optimal pour la réalisation de grandes quantités de filetages dupliqués, où la vitesse et la répétabilité sont primordiales. (Lire la suite: Types de fraisage)

Comment choisir des fraises à fileter

Plages de tailles de filetage typiques

Le choix de la fraise à fileter adaptée dépend de plusieurs facteurs, chacun ayant une incidence sur les performances, l'efficacité et le coût de l'outil.

Taille du lot

Le nombre de pièces produites est un facteur déterminant. Pour les grandes séries, privilégiez les fraises hautes performances, car la rapidité est primordiale. Utilisez des outils plus lents et plus abordables pour les petites séries, sans compromettre l'efficacité.

Type d'outil et diamètre du trou

La taille du trou déterminera l'utilisation d'un outil indexable ou en carbure monobloc. Les fraises indexables sont dotées de plaquettes en carbure remplaçables. Par conséquent, seules les parties usées de la fraise doivent être remplacées. Au-delà de cette taille, les outils indexables sont plus économiques que les outils en carbure complet, qui nécessitent le remplacement complet de la fraise lorsqu'elle est usée.

Profondeur du trou

Le filetage profond est plus lent avec les fraises à profil unique. Les fraises multidents sont plus adaptées, car elles permettent d'utiliser plus de matière en un seul passage et de minimiser le temps de cycle.

Revêtement d'outils et de matériaux

Le substrat et le revêtement de la fraise dépendent du matériau à fileter. Les matériaux résistants comme l'acier inoxydable ou le titane nécessitent des substrats et des revêtements plus rigoureux sur des supports résistants à l'usure. Des outils moins rigides et des revêtements standard sont possibles sur des matériaux plus tendres comme l'aluminium et l'acier doux.

Conseils pratiques pour réaliser un filetage CNC précis

Fraisage de filetage de précision

Réaliser des filetages précis sur une machine CNC exige une attention particulière. Il est essentiel de choisir judicieusement l'outil et la technique d'usinage. Voici quelques conseils clés pour garantir des résultats de haute qualité et réduire l'usure des outils.

Vitesse de coupe et avance correctes

Ajustez la vitesse de broche et l'avance en fonction de la taille et du pas du filetage. Plus la vitesse est lente, plus les surfaces sont lisses et les filetages précis. Des vitesses élevées peuvent entraîner des vibrations et une déviation de l'outil.

Optimiser l'outil pour l'évacuation des copeaux

Sélectionnez le type de filetage, puis la fraise. Les goujures hélicoïdales ou multidents améliorent l'évacuation des copeaux et réduisent la chaleur. Elles peuvent évacuer efficacement les copeaux et éviter les traces d'outil.

Ajouter un chanfrein/fraise

Sur les filetages, réalisez un léger fraisage intérieur au début du trou. Pour un filetage extérieur, chanfreinez l'extrémité. Cela facilite l'entrée du filetage et limite les contraintes exercées sur l'outil.

Dans la mesure du possible, utilisez les outils standard

Choisissez des fraises à fileter de tailles standard pour réduire les coûts d'outillage et simplifier la programmation CNC. Elles sont facilement remplaçables et offrent des performances constantes sur divers matériaux avec des outils standard.

Fixer la pièce solidement

Serrez fermement la pièce, sans trop serrer. Un maintien correct permettra d'éviter les vibrations, d'améliorer la précision du filetage et de prolonger la durée de vie de l'outil.

Partenariat avec Prolean Tech pour le fraisage de filetage CNC

Le fraisage de filetages permet de réaliser des filetages précis à l'intérieur des trous et sur les arbres extérieurs. Pour obtenir des résultats précis, il faut des outils adaptés, des réglages CNC et une planification minutieuse.

Chez Prolean Tech, nous gérons vos projets de filetage CNC avec expertise et précision. Nos machines CNC multiaxes et nos ingénieurs expérimentés garantissent la réalisation de vos conceptions avec la plus grande précision.

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