En ingénierie, «fil« » désigne les rainures hélicoïdales sur une géométrie cylindrique extérieure ou creuse intérieure, pouvant aller d'une petite vis à une pièce sur mesure d'un grand assemblage mécanique. La découpe, le taraudage et le fraisage sont les techniques clés pour leur fabrication. En attendant, Fraisage par filetage est particulièrement populaire pour créer des fils dans des articles de taille moyenne à grande.
Bien que cette fonction mécanique paraisse simple, ses applications sont diverses, comme la fixation, la transmission de mouvement, le support de charges radiales et l'étanchéité. Elle est tout aussi complexe et difficile à réaliser avec précision.
Cet article présente le procédé, l'outillage, les avantages et les inconvénients du fraisage de filetages sur des pièces en métal et en plastique, avec une étude complète de l'ingénierie du filetage. Enfin, une comparaison avec le taraudage est effectuée.
Qu'est-ce que le filetage à la fraise ?
Le procédé de fraisage de filetage est un type de Opération de fraisage CNCTechnique de fabrication soustractive pour la création de filetages. Elle utilise un outil monopoint spécialisé qui enlève la matière de la pièce et réalise des filetages sur mesure. Contrairement aux méthodes de taraudage conventionnelles, le fraisage offre une grande flexibilité en termes de tolérances de diamètre et permet de créer des filetages de diamètres variés sur toute la longueur de la pièce.
Vous pouvez réaliser des filetages intérieurs et extérieurs avec une fraiseuse, selon vos besoins spécifiques. Les outils tournent en motifs circulaires hélicoïdaux le long des côtés des pièces, en enlevant de la matière et en créant une structure hélicoïdale.
L'outil suit un chemin hélicoïdal autour de l'extérieur d'une pièce cylindrique pour les filetages internes, tandis qu'il pénètre dans le trou et suit un chemin similaire le long de la paroi intérieure.
Cette méthode est même applicable aux trous de grande taille et aux composants à parois minces. Un seul outil peut être utilisé pour différents projets avec différents diamètres de pas, offrant ainsi flexibilité et personnalisation. Vous pouvez ainsi fraiser des filetages sur des matériaux résistants comme l'acier à outils (> 45 HRC), les alliages de titane et l'Inconel.
Terminologies des filetages mécaniques
En ingénierie et en fabrication, plusieurs termes spécifiques sont utilisés pour décrire les processus de conception et de production. Examinons-les avant d'approfondir la question.
- Diamètre principal : Le diamètre extérieur (ou diamètre de l'arbre où les filetages sont formés)
- Diamètre mineur : Le diamètre intérieur après la création de la structure hélicoïdale (diamètre le plus petit)/diamètre du trou avant le filetage, en cas de filetage interne
- Crête: La partie supérieure (bord supérieur) de la forme hélicoïdale.
- Racine: La surface inférieure entre deux flancs de filetage.
- Flanc: La surface du fil qui se trouve entre la crête et la racine.
- Angle de filetage : L'angle formé par deux flancs de filetage adjacents.
- Pas: La hauteur est la distance entre deux crêtes adjacentes.
- Diamètre de pas: C'est le diamètre qui s'adaptera correctement à son contre-composant mâle/femelle.
- Dirigé : Cela signifie la longueur/distance que le fil parcourra en un tour lors du montage.
Comment fonctionne le fraisage de filetage ?
Le mécanisme clé réside dans le mouvement hélicoïdal de l'outil de filetage, contrôlé par des programmes CNC. Généralement, la pièce reste immobile, tandis que l'outil pointu tourne et ses arêtes enlèvent la matière. Contrairement au taraudage, la géométrie de l'outil n'est pas directement liée à celle du filetage. Le mouvement le long des axes X et Y détermine le diamètre, tandis que l'axe Z contrôle le pas.
Les étapes du fraisage de filetage CNC sont les suivantes ;
Étape 1 : Configuration de la machine et sélection des outils
Tout d'abord, choisissez le bon type de fraiseuse CNC ou de fraiseuse à fileter spécialisée. Pré-usinez la pièce en perçant un trou ou en lissant la surface extérieure où les filets doivent être réalisés. Par conséquent, le choix du bon outil est tout aussi crucial. fraises à pointe unique pour un filetage petit et précis, fraises multi-dents profilées pour la grande vitesse, et indexable Pour les grandes tailles. Le choix de la taille de l'outil dépend des paramètres du filetage, tels que les diamètres principaux et secondaires.
Étape 2 : Programmation CNC
Une fois que vous avez monté l'outil dans la broche et aligné la pièce avec lui, Codes G et M Ils régissent tous les mouvements de l'outil. Ils contrôlent la trajectoire de l'outil, le nombre de passes, le taux d'enlèvement de matière, la profondeur, etc.
Le programme CNC définit également l'arc d'entrée et de sortie du tranchant, le type de filetage (par exemple, M10x1.5, UNC), le pas de filetage, le jeu de l'outil et la vitesse d'avance.
Étape 3 : Le processus de coupe du fil
À ce stade, le programme CNC s'exécute et la machine commence à fileter. L'outil entre dans un arc prédéterminé, suit la trajectoire hélicoïdale et se rétracte une fois la dernière passe terminée.
Outils de fraisage de filetage
Vous pouvez utiliser plusieurs types d'outils de fraisage de filetage, qui diffèrent par leur géométrie, leur mécanisme d'évacuation des copeaux et leur capacité à réaliser des filetages spécifiques. Examinons-les brièvement.
Fraises à filetage à cannelure droite
Comme son nom l'indique, ce type de fraise à fileter est doté d'une goujure droite qui évacue les copeaux lorsque les dents s'engagent et enlèvent la matière. Les dents de coupe s'engagent et coupent la matière en continu, tandis que la goujure droite entre elles évacue les copeaux vers l'extérieur. Les fraises à goujures droites sont plus courantes pour le filetage de matériaux hautement usinables comme l'aluminium et l'ABS.
Fraises à filetage à cannelure hélicoïdale
Les fraises à goujures hélicoïdales comportent un ensemble de dents disposées en hélice sur la circonférence de l'outil, formant ainsi une goujure hélicoïdale. L'angle d'hélice varie généralement de 15 à 30°. Cette géométrie permet une meilleure évacuation des copeaux et une meilleure vitesse de coupe que les goujures droites, tout en offrant une meilleure finition.
Fraises à fileter à forme unique
Cette fraise à fileter réalise les rainures filetées en une seule passe (ou un seul filet à la fois). Elle est principalement adaptée au filetage intérieur ; les dents s'engagent dans la matière et avancent, tandis que les goujures hélicoïdales évacuent les copeaux. Malgré sa faible vitesse, une fraise monoforme offre une plus grande flexibilité.
Fraises à fileter à profil unique
Contrairement à une fraise à profil unique, une fraise à profil unique possède plusieurs arêtes de coupe permettant de réaliser plusieurs filetages simultanément avec un profil uniforme. Elle permet de réaliser des filetages de même pas et de même taille plus rapidement et avec précision. Cependant, ces fraises ne sont pas flexibles et ne fonctionnent que pour le filetage spécifique pour lequel elles sont conçues. Par exemple, une fraise à profil unique conçue pour M6 × 1 ne peut pas réaliser de filetage M6 × 0.75.
Moulins à fileter multiformes
Alors qu'une fraise monoforme réalise une rainure de filetage en une seule passe, une fraise multiforme peut réaliser plusieurs pas grâce à ses dents espacées axialement et adaptées à chaque pas. Ces fraises sont également utilisées pour la production rapide de filetages de types, de tailles et de pas spécifiques.
Avantages du fraisage de filetage
- Flexibilité: Un outil à filetage unique peut effectuer plusieurs types de fraisage de filetage avec des tailles variées, comme des filetages internes et externes.
- Personnalisation: L'outil/la fraise peut être conçu pour une taille spécifique et vous pouvez créer des filetages identiques en grandes séries.
- Production plus rapide : L'automatisation du fraisage de filetage CNC réduit les temps de cycle de production et permet une coupe rapide avec un écart minimal de taille et de qualité.
- Diverses options de matériaux : Les fraises à fileter sont compatibles avec les matériaux tendres et durs ; vous pouvez même réaliser des filetages dans des matériaux difficiles à usiner avec un outillage approprié.
- Usure minimale : L'outil de coupe n'engage le matériau que là où il doit être fileté, et non sur toute la circonférence. L'usure de la pièce est ainsi minimale.
- Précision : A La fraiseuse CNC peut atteindre des tolérances de filetage aussi faibles que
Inconvénients du fraisage de filetage
- Plus lent pour les filetages internes, car vous devez pré-percer les trous
- Machines de pointe et configuration longue, qui peuvent ne pas être économiquement réalisables pour des filetages simples et des petites séries.
- Les fraises à fileter ne sont pas compatibles avec les petits trous ; elles nécessitent généralement un diamètre de trou ≥ 6 mm.
Fraisage de filetage vs taraudage
Le taraudage est une autre méthode de réalisation de filetages à l'intérieur des trous (internes) à l'aide d'outils spéciaux appelés « tarauds ». L'outil de taraudage pénètre dans le trou et forme des filets de taille identique. Les tarauds sont manipulés manuellement ou manuellement. par des machines CNC, et peut créer des filetages sur des matériaux faciles à usiner comme l'aluminium, l'acier et l'ABS.
Le tableau ci-dessous décrit les différences entre le taraudage et le fraisage de filetage.
| Critères | Filetage fraisage | Tapotement |
| Procédé et outillage | Le programme CNC guide un seul outil dans une trajectoire hélicoïdale | Il utilise un taraud en forme de vis, conçu pour une taille/un pas de filetage spécifique. |
| Souplesse | Très flexible car un seul outil peut couper des filetages internes/externes, à droite/à gauche de différentes tailles. | Flexibilité limitée car le robinet doit être changé à chaque fois pour une taille variée. |
| Vitesse de production | Plus lent pour les petits trous (≈10–15 s/trou) | Beaucoup plus rapide par trou (≈2–8 s) |
| Exigences relatives aux machines | Il nécessite une configuration CNC avec interpolation hélicoïdale et une broche à haut régime | Le taraudage peut être effectué sur des machines à tarauder CNC plus simples |
| Adéquation des matériaux | Excellent pour les matériaux durs comme le titane, l'acier inoxydable, l'Inconel, etc. | Il convient uniquement aux métaux faciles à usiner comme l'aluminium, le laiton, l'acier doux, etc. |
| Qualité et précision du filetage | Haute précision et finition de surface grâce à un excellent contrôle des copeaux. | Convient pour le filetage standard et la finition et la précision dépendent de la qualité de l'outil |
| Volume de production | Idéal pour les volumes faibles à moyens et | Idéal pour les grands lots de fils identiques : rapide, répétable, faible configuration. |
| Complexité de la configuration | Complexité de programmation plus élevée, chemins hélicoïdaux, avances, décalages, etc. | Plus simple à configurer : cycles prédéfinis standard, réglages de vitesse/profondeur de base. |
Conseils pratiques pour le fraisage de filetage CNC
Pour des filetages de haute qualité, vous pouvez suivre les conseils pratiques suivants lors du choix des outils et de l'exécution du processus de fraisage ;
- Utilisez la bonne vitesse de coupe : Souvent, l'utilisation de vitesses et d'avances plus lentes produit des résultats précis et une finition lisse. Utilisez donc la vitesse adaptée à la taille et au pas du filetage.
- Optimiser l'outil pour l'élimination des copeaux : Si vous utilisez un outil conçu pour un filetage spécifique, optimisez sa géométrie pour une meilleure évacuation des copeaux. Par exemple, les goujures hélicoïdales offrent de meilleures performances.
- Fonction de chanfrein et de fraisage : Ajoutez un fraisage à l'extrémité des filetages internes et un chanfrein à l'extrémité des filetages externes.
- Privilégiez les outils standards : L'utilisation d'une fraise à fileter de taille et de type standard réduit le coût de l'outillage et est également facile à installer sur la machine CNC.
- Tenir fermement la pièce : Maintenir la pièce avec la force de serrage correcte
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Comme nous l'avons vu, le filetage par fraisage permet de réaliser une large gamme de vis et de filetages, tant à l'extérieur de l'arbre qu'à l'intérieur des trous percés. Cependant, pour obtenir des résultats précis, il faut utiliser les outils, les paramètres de fraisage et le programme CNC appropriés. Si vous recherchez un partenaire fiable et expert pour réaliser des filetages et préparer votre conception, RapidDirect est la solution qu'il vous faut.
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