Comment usiner des trous filetés avec des centres d'usinage CNC ?

Usinez-vous correctement vos trous filetés ? L'usinage est-il efficace ?
Êtes-vous toujours confronté à un usinage de trous filetés de mauvaise qualité ?
Avez-vous réfléchi à la manière dont vous pouvez optimiser la façon dont vous usinez les trous filetés ?

Je suis l'expert technique en chef chez Santanoo Technology, avec 15 ans d'expérience dans l'usinage CNC en Chine et au Japon.
Mon équipe et moi avons résolu de nombreux problèmes d’usinage CNC pour plus de 600 clients dans divers secteurs.

Pour vous aider à prendre des décisions éclairées sur les méthodes à utiliser pour usiner des trous filetés, augmenter l'efficacité de la production, réduire les coûts et éviter les défauts de qualité, nous aimerions partager quelques idées.

Que sont les trous filetés et pourquoi sont-ils importants ?

Les trous filetés sont des éléments géométriques en spirale composés de stries externes et de rainures internes. Grâce à leur capacité de fixation efficace, ils sont largement utilisés dans l'industrie et la construction. Leurs applications vont de l'automobile et des machines aux assemblages structurels.

Les avantages des trous filetés comprennent une force de serrage contrôlée, une structure de connexion compacte, une fiabilité élevée et une résistance au desserrage.

Évolution des méthodes d'usinage des trous filetés

Grâce aux améliorations apportées aux capacités des centres d’usinage CNC et aux technologies des outils de coupe, les méthodes d’usinage des trous filetés évoluent en permanence, conduisant à une précision et une efficacité accrues.
Les méthodes courantes utilisées dans les centres d'usinage CNC pour la production de trous filetés sont principalement :

• Usinage de tarauds
• Filetage fraisage

1. Usinage de tarauds

Il s’agit de la méthode la plus couramment utilisée pour l’usinage de trous filetés, en particulier ceux ayant des diamètres plus petits (D<30) et des exigences de précision de positionnement moins strictes.

1.1 Types et caractéristiques de l'usinage des tarauds

Il existe deux principaux types d'usinage de tarauds :

• Taraudage flexible:Utilise un porte-taraud flexible, qui permet une compensation axiale, réduisant ainsi l'erreur d'avance causée par la non-synchronisation de l'avance et de la rotation de la broche, garantissant un pas de filetage correct.
• Taraudage rigideLe taraud est maintenu par une pince à ressort rigide, l'avance et la rotation de la broche étant contrôlées par la machine. Avec l'amélioration des performances des centres d'usinage CNC, le taraudage rigide est devenu la configuration standard et la méthode principale pour la réalisation de trous filetés.

Comparaison:

1.2 Comment réaliser des trous filetés de haute précision grâce à l'usinage par taraudage

1. Perçage central pour le positionnement
2. Percez le trou pilote
3. Usinage de tarauds

1.2.1 Sélection des exercices

Le choix du foret adapté a un impact significatif sur la durée de vie du taraud et la qualité du trou fileté. Par exemple, pour un trou fileté M8 avec un diamètre d'avant-trou de Ф6.7±0.27 mm, un foret de Ф6.9 mm est idéal pour réduire la surépaisseur d'usinage et prolonger la durée de vie du taraud.

1.2.2 Sélection des robinets

Lors du choix du robinet approprié, tenez compte des éléments suivants :

• Matériau de la pièceDifférents tarauds sont conçus pour différents matériaux. L'utilisation d'un type inapproprié peut entraîner l'écaillage du filetage, voire la rupture du taraud.
• Type de trou (traversant ou borgne):Selon que le trou est traversant ou borgne, il convient de choisir différents tarauds comme des tarauds à goujures droites, à goujures hélicoïdales ou à pointe.

2. Fraisage de filetage

Le filetage à la fraise est une méthode utilisée pour l'usinage de trous filetés de grands diamètres et de matériaux difficiles à usiner. Il implique le déplacement simultané de trois axes : X et Y pour l'interpolation circulaire et Z pour l'avance linéaire.

2.1 Caractéristiques du fraisage de filetage

• Haute vitesse, efficacité et précision:Les outils de coupe sont généralement fabriqués en carbure, capables de se déplacer à grande vitesse.
• Polyvalence:Le même outil de coupe peut être utilisé pour les filetages à gauche et à droite, réduisant ainsi les coûts d'outillage.
• Élimination des copeaux et refroidissement améliorés:Particulièrement utile pour le filetage dans des matériaux comme l'aluminium, le cuivre et l'acier inoxydable.
• Applicabilité aux trous borgnes courts:Le fraisage de filetage ne nécessite pas de guidage frontal, ce qui le rend adapté à l'usinage de trous borgnes courts et de trous sans rainure à copeaux.

2.2 Classification des outils de fraisage de filetage

Les outils de fraisage de filetage peuvent être classés comme suit :

• Fraises en carbure à plaquettes
• Fraises en carbure monobloc

2.3 Programmation CNC pour le fraisage de filetage

La programmation des outils de fraisage de filetage diffère de celle des autres outils. Une programmation incorrecte peut endommager l'outil ou entraîner des erreurs d'usinage. Voici quelques points à prendre en compte lors de la programmation :

1. Préparation du fond du trou filetéPour les trous de petit diamètre, il est conseillé de percer. Pour les trous plus grands, l'alésage est recommandé afin de garantir la précision du filetage du fond du trou.
2. Entrée et sortie d'outilsUtiliser une trajectoire en arc de cercle pour l'entrée et la sortie de l'outil, généralement un demi-cercle pour les deux. Parallèlement, l'axe Z doit avancer d'un demi-pas pour garantir la forme du filetage. La compensation de rayon doit être activée à ce stade.
3. Interpolation d'arc:Sur les axes X et Y, effectuez un cercle complet tandis que la broche doit se déplacer d'une longueur de pas le long de l'axe Z pour éviter toute inadéquation du filetage.
4. Exemple:Pour usiner un trou fileté M48×1.5 d'une profondeur de 14, à l'aide d'une fraise à fileter Φ16, le programme de traitement spécifique serait le suivant :
   

G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 (Déplacer vers la partie la plus profonde du fil)
G01 G41 X-16 Y0 F2000 (Déplacement vers la position d'entrée de l'outil, ajout d'une compensation de rayon)
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 (Utilisez un arc de cercle 1/2 pour l'entrée)
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 (Usiner le filetage entier)
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 (Utilisez un arc de cercle 1/2 pour la sortie)
G01 G40 X0 Y0 (Retour au centre, annuler la compensation de rayon)
G0 Z100 M30