Yonglihao Machinery comprend le rôle crucial du filetage dans le processus de fabrication. L'usinage de filetages consiste à former des stries hélicoïdales, appelées filets, sur la surface interne ou externe d'une pièce. Ces filets sont essentiels pour réaliser des assemblages sûrs et précis. Utilisés dans de nombreux types d'assemblages mécaniques, ils sont essentiels dans des secteurs comme l'aérospatiale, l'automobile, l'électronique et la construction.
Les filetages peuvent être internes (femelles) ou externes (mâles). Ils servent à fixer des pièces entre elles et à garantir leur solidité dans diverses conditions. L'usinage des filetages comprend plusieurs techniques, dont le taraudage, le fraisage de filets, le tournage et la rectification de filets. Chacune est adaptée à des matériaux et à des exigences de précision spécifiques. En utilisant un procédé de filetage approprié, les fabricants peuvent réaliser des filetages de haute qualité et durables. Ces filetages répondent aux exigences strictes d'applications spécifiques.
Dans ce guide, nous examinerons en détail les différents procédés d'usinage de filetage, leurs applications et les meilleures pratiques. Comprendre ces éléments vous aidera à optimiser votre processus de fabrication et à fabriquer des pièces répondant à des normes de qualité et de performance élevées.
Qu'est-ce que l'usinage de filetage dans la fabrication de pièces ?
Le filetage est un procédé de précision qui consiste à enlever de la matière pour créer des nervures hélicoïdales (filetages) sur une pièce. Ces filetages permettent l'assemblage et le mouvement relatif des composants tout en assurant leur fixation. On retrouve les filetages dans de nombreux dispositifs, des boulons aux turbines. En production industrielle, le filetage est souvent associé à des machines à commande numérique (CNC) pour une précision et une répétabilité élevées. Par exemple, dans les moteurs automobiles, les filetages relient le bloc-cylindres aux vis, et résistent à des températures et des pressions extrêmes.
Les filetages remplissent trois fonctions principales : la fixation, l’étanchéité et la transmission du mouvement. Contrairement au fraisage, l’usinage des filetages privilégie une géométrie hélicoïdale pour garantir la compatibilité.
Principaux paramètres des threads
Les paramètres de filetage sont essentiels à la conception et à l'usinage des filetages. Ils influent sur la résistance, la compatibilité et les performances. Il s'agit notamment des dimensions et des angles, qui doivent être contrôlés avec précision lors de la programmation CNC et des contrôles qualité. L'optimisation de ces paramètres réduit les contraintes, améliore la durabilité et garantit la compatibilité avec les filetages standard. Vous trouverez ci-dessous le détail des principaux paramètres :
Angle d'hélice
L'angle d'hélice est l'angle entre l'axe du filetage et la ligne d'hélice. Pour les filetages droits, il varie de 5 à 30 degrés. Pour les filetages coniques, il concerne la surface conique. Cet angle influe sur l'autoblocage et la transmission du couple. Dans les applications à forte charge, comme les moteurs d'avion, un angle d'hélice plus important améliore la résistance aux vibrations, mais rend l'usinage plus difficile. La formule est : tan(α) = (π × d) / l, où d est le diamètre et l est le leader.
Racine
Le fond de filet, point de départ du filetage, se situe près du cylindre ou du cône. Il constitue la base de la résistance du filetage. Un fond de filet peu profond peut engendrer des concentrations de contraintes et des ruptures. En usinage de composants électroniques, l'approfondissement du fond de filet a permis d'améliorer la durée de vie en fatigue du filetage 20%. Le diamètre du fond de filet (diamètre intérieur) est une mesure essentielle, souvent vérifiée à l'aide d'un pied à coulisse ou d'une machine à mesurer tridimensionnelle.
Crête
La crête est la partie supérieure du filetage, la plus éloignée de la base. Elle assure la liaison des surfaces filetées de part et d'autre, garantissant un assemblage fluide. La planéité de la crête influe sur le frottement et l'étanchéité. Par exemple, pour les boulons de construction, une crête rugueuse augmente la résistance au serrage. Le diamètre de la crête (diamètre extérieur) définit le contour extérieur du filetage.
Flanc
Le flanc est la partie rectiligne reliant le fond et la crête, généralement parallèle au plan axial. Il influe sur la capacité de charge et le taux d'usure. L'optimisation de l'angle de flanc permet de réduire l'usure de 15 à 25%. Dans les instruments de précision, un angle de flanc précis garantit une répartition uniforme des contraintes. L'angle du filetage, typiquement de 60 degrés (normes ISO), définit la pente du flanc.
Pas
Le pas correspond à la distance axiale entre deux filets adjacents, mesurée sur des surfaces parallèles. Les pas fins (1 à 2 mm) conviennent aux applications de haute précision comme les connecteurs électroniques. Les pas plus larges sont plus adaptés aux applications exigeant une grande résistance, telles que les structures de bâtiments. Le pas influe sur le nombre de filets et le contrôle du couple.
Diamètre primitif
Le diamètre primitif est la moyenne du diamètre extérieur et du diamètre intérieur. Il assure un engagement précis entre les filetages intérieur et extérieur. La formule est : Diamètre moyen = (grand diamètre + petit diamètre) / 2. Dans les composants aérospatiaux, un diamètre de pas précis réduit les vibrations de 5%.
Hauteur du fil
La hauteur du filetage correspond à la distance radiale entre le fond et le sommet du filetage. Elle influe sur la résistance et la consommation de matériau. Pour les filetages à 60°, la hauteur standard est égale à 0,541 fois le pas. En production de masse, des hauteurs de filetage plus faibles simplifient l'usinage et permettent d'économiser du matériau.
Angle du fil
L'angle du filetage est l'angle formé par les flancs du filetage. Il est généralement de 60 degrés (normes ISO/UTS), mais peut varier. Par exemple, un angle de 55 degrés (norme Whitworth) est utilisé dans certaines applications. Cet angle influe sur la résistance et les propriétés d'autoblocage.
L'optimisation de ces paramètres dépend du matériau. Par exemple, le contrôle du pas sur les alliages d'aluminium permet d'éviter les déformations. La simulation des paramètres dans un logiciel de CAO permet d'anticiper les problèmes de performance avant l'usinage, garantissant ainsi une production efficace.
Types de filetages d'usinage
Les différents systèmes de classification attribuent des noms différents aux différents types de filetage. Les filetages UNF sont plus fins et les filetages UNC plus grossiers. Ces deux normes définissent un système de filetage uniforme. Cependant, les filetages internes et externes constituent les deux principaux types.
Filetages internes
Les outils de filetage à simple lèvre sont utilisés pour les filetages internes, également appelés filetages femelles. Les capuchons filetés lisses peuvent également être utilisés avec des outils à simple lèvre pour réaliser des filetages internes CNC. N'oubliez pas que le filetage interne ne peut être réalisé que sur une surface concave.
Alors, quand avez-vous besoin de filetages femelles ? Ils sont nécessaires si votre pièce nécessite des vis de montage. Pour réaliser des filetages internes, vous pouvez utiliser un taraud manuel ou un taraud machine.
Filetages externes
Ce type de filetage est utilisé pour les vis, les boulons, les écrous et les jauges. On l'appelle aussi filetage extérieur. L'une des meilleures façons de réaliser un filetage extérieur est d'utiliser un tour.
Vous pouvez également réaliser des filetages extérieurs à la main à l'aide d'une filière ronde. Dans ce cas, la filière ronde utilisée restera dans un jeu de moules. Outre les filières rondes, des filières triangulaires et carrées peuvent être utilisées conjointement.
Comment couper un filetage d'usinage
Le taraudage est la meilleure méthode pour réaliser des pièces filetées. Il est utile de savoir comment réaliser des filetages. Par exemple, vous pouvez utiliser ces informations pour fabriquer une vis ou un écrou d'une seule pièce. Vous pouvez également réparer une vis ou un écrou cassé. De plus, les outils de filetage peuvent être difficiles à trouver.
Comment couper les filetages internes
Vous souhaitez réaliser des filetages femelles à l'intérieur de votre machine ? Avant toute chose, assurez-vous d'avoir les bons outils. Le taraudage à la machine nécessite des lunettes de sécurité, une perceuse à colonne carrée, une clé à tarauder réglable, un taraud pour filetage intérieur, un foret hélicoïdal et une fraise à 90 degrés.
Une fois que vous avez les outils adéquats, l'étape suivante consiste à déterminer le diamètre du trou dans lequel vous souhaitez installer le filetage. Une fois le diamètre connu, l'étape suivante consiste à trouver… Appuyez à droite pour la coupe. Prenez le diamètre du taraud et soustrayez le pas de filetage pour obtenir le diamètre du trou de carottage.
Centrez la pièce avec un poinçon, puis percez l'avant-trou avec un foret hélicoïdal. C'est la première étape de la découpe des filetages femelles. L'utilisation d'une fraise à 90 degrés permet de réaliser un chanfrein dans le trou femelle. Pour réaliser les filetages, insérez un tourne-à-gauche avec un taraud dans l'avant-trou.
Comment couper les filetages externes
Pour réaliser un filetage mâle, vous aurez besoin d'une lime, d'une filière, d'une filière plate, d'une filière ronde, d'une tige, d'un étau (pour la maintenir en place) et d'un spray de coupe. Avant de chanfreiner la tige ronde à 45 degrés, limez ses extrémités. Cela vous permettra de réaliser les filetages mâles. Il est important que le bord soit plus grand que la profondeur des filets.
L'étape suivante consiste à serrer ou maintenir la matrice ronde pour la maintenir en place. Cela empêchera tout mouvement indésirable. En effet, la tige ronde nécessite une force importante pour couper correctement les filetages extérieurs. Pour une meilleure surface de la pièce, vous pouvez utiliser un spray de coupe.
Méthodes courantes d'usinage de filetages de vis dans le processus CNC
Comprendre les différents procédés de filetage vous aidera à choisir la méthode la plus adaptée à vos besoins. Cela garantira également la production de pièces filetées fiables et de haute qualité. Vous trouverez ci-dessous une description des procédés que nous avons mis au point :
Tapotement
Le taraudage consiste à utiliser un taraud pour réaliser des filetages internes. C'est l'une des méthodes les plus courantes pour ce type de filetage. Ce procédé peut être réalisé manuellement à l'aide d'une clé à tarauder manuelle ou mécaniquement à l'aide d'une taraudeuse. La procédure classique consiste à percer le trou initial à l'aide d'un foret hélicoïdal, puis à tarauder. Le taraudage manuel nécessite une clé à tarauder réglable. Le taraudage mécanique utilise une perceuse à main ou une perceuse à colonne carrée pour garantir un filetage précis.
Lorsqu'on parle du processus de tapotement, on ne peut s'empêcher de penser à Usinage CNC versus usinage manuelL'usinage CNC remplace progressivement les méthodes d'usinage manuelles traditionnelles dans de nombreux domaines grâce à sa haute précision et à ses avantages en matière d'automatisation. Cependant, l'usinage manuel conserve une valeur irremplaçable dans certaines applications spécifiques. Comparons les avantages et les inconvénients de ces méthodes. deux méthodes d'usinage, nous pouvons mieux comprendre leur rôle et leur importance dans la fabrication moderne.
Fraisage de filetage
Le filetage par fraisage utilise une fraise rotative pour créer des filetages et est réputé pour sa précision et sa polyvalence. Cette méthode produit des filetages intérieurs et extérieurs d'une grande précision. Le filetage par fraisage présente des avantages : il permet de réaliser une large gamme de filetages avec un seul outil. De plus, il offre un meilleur contrôle des copeaux et un état de surface impeccable. Il est particulièrement adapté aux applications exigeant une grande précision et une grande flexibilité dans les filetages.
tournage de filets
Le filetage au tour consiste à usiner des filetages extérieurs sur des pièces cylindriques. Cette méthode utilise un outil de coupe monopointe. Il réalise des filetages le long de la pièce. Idéale pour la réalisation de filetages de grandes dimensions ou sur mesure, elle facilite la production de pièces uniques ou de petites séries grâce à des filetages réguliers et précis. C'est pourquoi de nombreux fabricants la privilégient.
Rectification de filetage
Le filetage par rectification est un procédé de haute précision. Il utilise une meule abrasive pour usiner les filetages. Idéal pour les filetages fins et les matériaux durs, ce procédé garantit des filetages d'une grande précision et d'excellents états de surface. Il est destiné aux applications exigeant une haute précision et des tolérances serrées, comme dans l'aérospatiale et la fabrication de pièces mécaniques de haute performance.
Applications d'usinage de filetage
Aérospatial
Dans l'aéronautique, l'usinage de filetages est crucial. Il permet de réaliser les filetages nécessaires aux pièces critiques. Couramment utilisés pour les aubes de turbine et les composants de la cellule, les filetages internes sont essentiels à la précision et à la résistance. Les filetages mâles sont essentiels pour les boulons. Ils maintiennent les composants structurels ensemble, garantissant ainsi la sécurité de l'avion.
Automobile
Le taraudage et le roulage de filets sont des procédés de filetage largement utilisés dans l'industrie automobile. Le taraudage permet de réaliser des filetages internes dans les blocs moteurs, permettant aux vis de résister à des pressions et des températures élevées. Le roulage de filets permet de réaliser des filetages externes robustes. Ces filetages sont destinés aux fixations automobiles comme les boulons et les écrous. Ils offrent la robustesse et la fiabilité nécessaires aux performances automobiles.
Industrie électronique
La réalisation de filetages en électronique exige une grande précision. Ceci est nécessaire pour des pièces de précision. Le fraisage de filetages est idéal pour réaliser les filetages des composants électroniques. Il garantit des dimensions précises et une surface polie. Nous utilisons la rectification de filetages pour réaliser des filetages précis. Nous les utilisons pour les connecteurs et autres composants critiques. Ces pièces nécessitent précision et tolérances fines, éléments essentiels au fonctionnement des appareils électroniques.
Comment mesurer la qualité des fils traités
La mesure de la qualité du filetage garantit la fonctionnalité et la durabilité. Elle influe sur la compatibilité d'assemblage, la répartition des charges et l'étanchéité. Une mesure précise prévient les défaillances, telles que les fuites dans l'industrie pétrolière. Voici les principales techniques et outils :
- Micromètres et pieds à coulisse : Ces outils mesurent les diamètres intérieur et extérieur des filetages afin de garantir leur conformité aux tolérances. Les pieds à coulisse numériques, d'une précision de 0,01 mm, sont idéaux pour les contrôles rapides. Dans la production de boulons automobiles, ils permettent de vérifier les écarts de diamètre importants.
- Comparateurs optiques : Ces appareils grossissent les profils de filetage pour les comparer aux modèles homologués. Avec un grossissement jusqu'à 50x, ils détectent les irrégularités de profil. En électronique de précision, ils vérifient les angles de flanc.
- Calibres de filetage : Les calibres Go/No-Go permettent de vérifier rapidement si les dimensions du filetage sont conformes aux tolérances. Le calibre Go passe sans problème, le calibre No-Go bloque. Idéaux pour la production en série, ils permettent un contrôle rapide par pièce, en quelques secondes seulement.
- Machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) : Les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) utilisent des palpeurs à contact pour mesurer des géométries complexes avec une précision micrométrique. Le balayage automatisé garantit des tolérances constantes. Dans le secteur aérospatial, elles permettent une évaluation complète de la géométrie des filetages.
Avantages d'une mesure précise du filetage
Une mesure précise du filetage garantit :
- CompatibilitéLes pièces s'emboîtent correctement, notamment dans les conceptions modulaires.
- Répartition de la chargeUn engagement correct réduit l'usure et prolonge la durée de vie.
- Étanchéité et sécuritéLes filetages étanches préviennent les risques environnementaux et les explosions dans des secteurs comme le pétrole et le gaz.
Cette version supprime les passages superflus tout en conservant les informations essentielles. N'hésitez pas à me faire part de vos suggestions d'amélioration !
Meilleures pratiques d'usinage de filetage
Optimisation du parcours d'outil
Une conception efficace des parcours d'outils est essentielle pour réduire l'usure des outils et améliorer la qualité du filetage. L'optimisation des parcours d'outils est essentielle. Elle garantit des transitions plus fluides et réduit les mouvements inutiles. L'efficacité globale du filetage s'en trouve améliorée. Cela permet non seulement de prolonger la durée de vie des outils de filetage, mais aussi d'obtenir des filetages de meilleure qualité et d'une précision plus constante.
Liquide de refroidissement et lubrification
Un bon liquide de refroidissement et une bonne lubrification sont essentiels. Ils préservent la durée de vie de l'outil et garantissent des filetages de haute qualité. Les liquides de refroidissement aident à dissiper la chaleur générée lors du filetage. Ils préviennent la surchauffe et réduisent la déformation thermique de l'outil et de la pièce. La lubrification réduit les frottements, limitant ainsi l'usure de l'outil. Le filetage est ainsi plus fluide et esthétique.
Entretien des outils
Une inspection et un entretien réguliers sont essentiels. Ils préviennent les défauts et garantissent une qualité de filetage constante. Les inspections de routine permettent de détecter l'usure précocement, permettant ainsi de remplacer ou de réparer les outils rapidement. Maintenir les outils affûtés et alignés réduit les risques de mauvais filetages et garantit la conformité du produit final aux spécifications et normes requises.
Conclusion
L'usinage de filetages est un procédé de fabrication essentiel qui permet de réaliser des assemblages filetés sûrs et précis, essentiels à la fonctionnalité et à la fiabilité des composants mécaniques. De l'aéronautique à l'automobile en passant par l'électronique, les procédés d'usinage de filetages tels que le taraudage, le fraisage de filetages, le tournage de filetages et la rectification de filetages garantissent des filetages de haute qualité et durables pour des applications spécifiques.
Choisir la bonne méthode de filetage et gérer correctement les outils est essentiel pour obtenir les meilleurs résultats. En optimisant les parcours d'outils, en utilisant des lubrifiants et des lubrifiants adaptés et en assurant un entretien régulier des outils, les fabricants peuvent améliorer la qualité du filetage, prolonger la durée de vie des outils et accroître l'efficacité globale de l'usinage.
Pour obtenir des informations plus détaillées sur les procédés de filetage et les meilleures pratiques, veuillez nous contacter directement pour savoir comment procéder. Yonglihao Machinery peut répondre à vos besoins de fabrication.
FAQ
Quels sont les procédés d’usinage de filetage courants ?
Les types les plus courants incluent le taraudage intérieur, le fraisage polyvalent de filets intérieurs et extérieurs, le tournage de filets cylindriques et la rectification de filets de haute précision.
Quelle est la différence entre les filetages internes et externes ?
Les filetages internes sont taillés à l'intérieur d'un trou, tandis que les filetages externes sont taillés à l'extérieur d'un cylindre. Ils s'emboîtent pour former une connexion solide.
Comment choisir la bonne méthode d'enfilage ?
Le choix dépend du matériau, de la précision requise et de l'application. Le taraudage est destiné aux filetages intérieurs. Le fraisage de filets est destiné aux filetages de précision. Le tournage de filets est destiné aux cylindres. La rectification est destinée aux filetages fins.
Pourquoi le liquide de refroidissement et la lubrification sont-ils importants dans le filetage ?
Le liquide de refroidissement dissipe la chaleur et prévient les dommages à l'outil et à la pièce. La lubrification réduit les frottements et améliore la durée de vie de l'outil et la qualité du filetage.
Quelle est la meilleure façon d’entretenir les outils de filetage ?
Inspectez et entretenez régulièrement vos outils pour éviter les défauts. Remplacez-les ou rénovez-les si nécessaire pour garantir une qualité de filetage constante.
