En passant : les surfaces obtenues lors du tourbillonnage avec des plaquettes en carbure sont comparables à la rectification

On peut tout d’abord diviser les procédés de fabrication de filets en trois groupes principaux : Formage primaire. Formage, séparation. Le formage primaire est principalement utilisé pour les vis et les écrous en plastique par le biais du moulage par injection.

Les filetages soumis à de fortes contraintes sont généralement formés à chaud ou à froid. Le procédé le plus important est certainement le roulage des filets extérieurs. Parce qu’il permet d’obtenir un rendement unitaire élevé avec la meilleure résistance à la fatigue.

En raison de la grande précision à atteindre, le procédé de fabrication par enlèvement de copeaux joue un rôle particulier. Ainsi, la plupart des vis de mouvement, comme les vis trapézoïdales. Les vis à billes et les vis de mesure, pour lesquelles une grande précision est requise. Elles sont fabriquées par usinage.

En ce qui concerne les méthodes de fabrication par enlèvement de copeaux, on connaît différents procédés de fabrication, tels que le tournage, le filetage, le taraudage, le fraisage, le tourbillonnage et la rectification de filets. Le choix du procédé de fabrication dépend de plusieurs facteurs : Le nombre total de pièces, la qualité de la surface, le profil du filet, la tolérance, le matériau, l’équipement de production, les coûts d’acquisition, les frais courants (tels que les outils), le rendement unitaire, la sensibilité de l’installation aux pannes.

Les procédés de formation de copeaux longs, tels que le filetage, le taraudage, le perçage de filets et le filetage par refoulement, sont suffisamment connus en ce qui concerne leurs avantages, mais aussi leurs inconvénients considérables, en particulier pour les matériaux à copeaux longs en ce qui concerne les risques de pannes au niveau des machines.

Les trois procédés de formation de copeaux courts sont montrés à titre d’exemple, le procédé de tourbillonnage moins connu étant largement présenté.

Pour le fraisage de filets, on distingue tout d’abord deux procédés, à savoir le fraisage de filets courts et le fraisage de filets longs. Les filets courts intérieurs et extérieurs, généralement des filets à profil pointu, sont réalisés à l’aide d’une fraise à fileter en forme de cylindre, qui est pourvue de l’ensemble du profil de filet dans le sens de la longueur. Les rangées de profils de filetage de la fraise ne présentent pas de pas. L’écart entre les profils correspond exactement au pas de vis à réaliser ; les dents du profil sont détalonnées. Les fraises HSS sont principalement utilisées, mais il n’est possible de réaliser que des filets de même pas avec une seule fraise. La plupart du temps, on travaille en sens inverse.

Grandes forces de serrage lors du fraisage de filets

Le temps de fabrication réduit et les copeaux courts en forme de virgule peuvent être considérés comme des avantages. L’inconvénient réside dans les forces d’usinage élevées, qui ont une influence négative sur la précision et la qualité de surface, en particulier pour les grandes longueurs. De plus, lors du réaffûtage, qui est très coûteux, le diamètre de la fraise change également, de sorte qu’une correction des courses de réglage ou du rayon de trajectoire est nécessaire, par exemple sur les centres d’usinage.

Comme il faut une fraise pour chaque pas de vis, ce procédé est surtout utilisé pour la production de masse. De plus, la géométrie de surface obtenue lors de la formation des copeaux n’est pas idéale, en particulier au fond du filet. Le fraisage de filets longs est utilisé pour les grandes longueurs de filets. Les fraises profilées en forme de disque sont souvent en acier rapide avec des dents détalonnées ou, pour des largeurs de profil plus importantes, équipées de plaquettes réversibles. L’axe de fraisage est incliné en fonction du pas de vis ou de l’angle d’hélice. Pour des largeurs de profil plus importantes à réaliser en une seule coupe ou des angles d’hélice plus importants, une correction de profil est nécessaire sur l’outil.

Pour les filetages de qualité, on préfère le fraisage en avalant. L’avantage réside dans la facilité d’usinage des filets longs, le plus souvent en une seule coupe sur toute la profondeur du filet. Les copeaux courts qui en résultent peuvent être facilement évacués. En outre, le fraisage en bout est également utilisé avantageusement pour les grandes largeurs de profilés, comme dans le domaine des vis d’extrudeuses. Pour les grandes longueurs, les petits diamètres et les grandes largeurs de profil, il faut s’attendre à des écarts de pas plus importants et à une moins bonne qualité de surface. Comme pour le fraisage, c’est l’outil rotatif qui effectue le mouvement de coupe lors de la rectification. Les coins des grains abrasifs enlèvent des copeaux en forme de virgule de la pièce à usiner. La plupart du temps, on rectifie des pièces trempées comme des vis à billes avec des meules profilées. Les pièces sont souvent préprofilées par d’autres procédés, de sorte que seuls 0,15 mm environ sont enlevés par flanc de filet. La rectification en profondeur du profil complet est également très répandue, le profil entier étant enlevé en une seule coupe. La meule est alors profilée en permanence, par exemple au moyen d’un rouleau diamanté de dressage.

Parmi les avantages, on peut citer les qualités de surface réalisables, la fabrication sur des matériaux trempés et les précisions de profil. Les inconvénients sont certainement les coûts d’acquisition élevés des machines, la séparation complexe des réfrigérants lubrifiants, des copeaux et du corindon abrasif.

Formation favorable de copeaux lors du tourbillonnage de filets

Lors du tourbillonnage synchrone économique, l’avance (nR) relativement lente de la pièce à usiner (broche principale de la machine) a toujours le même sens de rotation que la bague de l’outil. Les couteaux à plaquettes en métal dur tournent à une vitesse périphérique élevée (vitesse de rotation nw), sans vibrations et de manière uniforme.

Par rapport au fraisage, ces augmentations sont beaucoup plus faibles et se rapportent au cœur du filet. Sur les flancs, cette valeur n’est que de ¼ Y environ, selon l’angle de flanc du filet.

Grâce aux vitesses de coupe élevées appliquées et à la coupe favorable du cercle enveloppant, on obtient des valeurs d’avance élevées et des temps d’usinage courts pour une qualité maximale. En combinaison avec un système d’outils convivial et économique, les filets de précision sont fabriqués avec une grande productivité. Grâce aux copeaux courts en forme de virgule, les temps de panne dus à la formation de copeaux longs comme en tournage sont exclus.

Les filetages intérieurs de grande longueur sont réalisés selon le procédé dit du tourbillonnage. L’outil rotatif et oscillant est soutenu dans le carottage par une main de guidage fixe. Les outils sont dotés d’une plaquette à plusieurs tranchants.

Les filetages intérieurs de fixation sur des pièces lourdes sont par exemple réalisés sur de grandes foreuses à l’aide d’appareils à tourbillonner spéciaux. Ce procédé a été introduit dans la construction de turbines. Pour les pièces plus petites sur les centres d’usinage, les filets sont réalisés par le procédé circulaire uniquement avec des outils de tourbillonnage appropriés. Ces outils présentent des plaquettes à quatre arêtes de coupe qui ne doivent pas être réglées.