Le fraisage de filetage est généralement privilégié pour les matériaux durs, les trous borgnes et les filetages de dimensions personnalisées, tandis que le taraudage reste la méthode la plus rapide pour les filetages standard en production de masse.
Le fraisage de filetage permet de réaliser des filetages intérieurs et extérieurs à l'aide d'un outil de coupe rotatif. Cet outil suit une trajectoire hélicoïdale. On obtient ainsi un meilleur contrôle de la qualité du filetage, notamment dans les matériaux durs, les trous borgnes ou pour les filetages de dimensions spécifiques. Les tarauds standards ne permettent pas d'atteindre ces dimensions.
Qu'est-ce que le fraisage de filetage et comment ça marche ?
Principes fondamentaux du procédé de fraisage de filetage
Une fraise à fileter tourne et se déplace le long d'une trajectoire hélicoïdale programmée sur ou autour de votre pièce. L'outil effectue plusieurs passes ou un seul mouvement hélicoïdal sur le filetage, selon le type d'outil choisi.
Le même outil peut être utilisé pour réaliser des filetages à gauche ou à droite. Cette flexibilité est importante lorsqu'il s'agit de... fraisage CNC personnalisé opérations avec des exigences de spécification de filetage particulières ou une production en faible volume.
Ce procédé est mis en œuvre sur des machines CNC à 3 axes. La fraise à fileter est entraînée par la broche, tandis que les axes se déplacent simultanément pour réaliser l'hélice. Aucun équipement spécifique n'est requis, hormis un centre d'usinage.
Taraudage par fraisage vs taraudage : principales différences
Le taraudage consiste à créer un filetage en faisant tourner un taraud dans un trou. Le taraud doit avoir le même diamètre de filetage. En fraisage de filetage, une fraise de plus petit diamètre suit une trajectoire programmée. Cela permet à un seul outil de réaliser des filetages de différents diamètres.
Le taraudage génère des forces de coupe plus importantes, susceptibles de casser les tarauds dans les matériaux durs ou les trous borgnes. Lors du fraisage de filetage, les forces sont réparties uniformément, ce qui réduit la casse des outils et les dommages aux pièces.
Le fraisage de filetage offre une meilleure évacuation des copeaux. Ces derniers ne s'accumulent pas dans les cannelures ; ils sont évacués du trou. Ceci est particulièrement important pour les filetages profonds ou les matériaux qui produisent des copeaux longs et filandreux.
Exigences d'usinage CNC pour le fraisage de filetage
Votre machine nécessite un mouvement simultané sur 3 axes et une interpolation hélicoïdale. La plupart des commandes numériques modernes prennent en charge cette fonctionnalité ; cependant, sur les machines plus anciennes, des solutions de programmation alternatives peuvent être nécessaires.
La rigidité de la broche influe sur la qualité du filetage. Par exemple, les vibrations se traduisent par un filetage irrégulier. Un système stable est donc indispensable, notamment lorsque… usinage du titane ou d'autres matériaux difficiles à couper.
Les filetages de précision doivent présenter un faux-rond inférieur à 0,0127 mm (0.0005 pouce). Vérification avant production : avant de lancer la production, assurez-vous d’avoir vérifié votre porte-outil et votre pince. Le moindre jeu, même minime, rendra vos filetages non conformes.
Fraisage ou taraudage : lequel est le meilleur pour les pièces CNC sur mesure ?
Quand choisir le fraisage de filetage plutôt que le taraudage
Pour l'usinage de matériaux durs comme le titane, l'Inconel ou l'acier trempé, il est préférable d'utiliser le fraisage de filetage. Dans ces matériaux, les tarauds s'usent fréquemment. Par conséquent, les fraises à fileter offrent une force de coupe plus efficace et une meilleure durabilité.
Le filetage par fraisage est avantageux pour les trous borgnes de faible profondeur. Les tarauds cassés dans les trous borgnes peuvent également endommager la pièce, car ils sont difficiles à retirer.
Pour les filetages de dimensions inhabituelles, le fraisage est nécessaire. À moins que votre conception n'exige un filetage métrique dans un alésage impérial ou un pas spécifique, vous ne trouverez pas de taraud adapté. Tout profil peut être usiné avec une fraise à fileter à un seul point.
Le filetage par fraisage est plus adapté aux petites séries. Un seul outil permet de réaliser plus de 10 diamètres de filetage différents, au lieu de dizaines de tarauds. Cela réduit le temps de préparation et les coûts de stockage.
Quand le taraudage est plus efficace que le fraisage de filetage
La production en grande série de filetages standard est plus rapide avec le taraudage. Le taraud réalise le filetage en une seule passe. Le fraisage de filetage nécessite plusieurs rotations, ce qui allonge le temps de cycle.
Les matériaux tendres comme l'aluminium ou l'acier doux se taraudent facilement sans abîmer les outils. Dans ces cas-là, le taraudage est plus rapide que le fraisage.
Le taraudage permet de gagner du temps de programmation. Le fraisage de filetage nécessite la génération d'une trajectoire d'outil hélicoïdale, ce qui ajoute des étapes de programmation.
Les trous traversants facilement accessibles conviennent parfaitement au taraudage. L'évacuation des copeaux ne pose aucun problème et il est possible d'utiliser des cycles de taraudage par à-coups pour les briser.
Comparaison des performances du fraisage et du taraudage
Filetage à la fraise Ce procédé permet d'obtenir un filetage aux dimensions plus uniformes. Le diamètre est déterminé par la trajectoire de l'outil plutôt que par la géométrie du taraud. Ceci est important en usinage CNC de précision, où les tolérances sont faibles.
Le taraudage laisse les surfaces de filetage de certains matériaux légèrement rugueuses. Le taraud force le matériau lors de son passage, ce qui peut entraîner des bavures ou des effilochages. Le fraisage du filetage, quant à lui, permet une coupe nette du matériau.
La durée de vie des outils varie selon le matériau. Les tarauds en aluminium ont une durée de vie plus longue que les fraises à fileter. Les fraises à fileter en titane ou en acier inoxydable ont une durée de vie bien supérieure.
La résistance du filetage est identique dans les deux procédés, à condition qu'ils soient correctement exécutés. La résistance d'un filetage est déterminée par sa forme et non par sa méthode de fabrication. Un mauvais choix d'outil ou des outils de coupe usés fragilisent le filetage, quel que soit le procédé.
| Métrique | Filetage fraisage | Tapotement |
| Tolérance dimensionnelle | ± 0.015 mm | ±0.02–0.05 mm |
| Finition de surface | ~Ra 1.6 µm | ~Ra 3.2 µm+ |
| Précision de positionnement | ± 0.01 mm | ~±0.02 mm |
| Profondeur de filetage | Fil complet, profondeur possible | Édition |
| Force d'engagement des outils | Faibles forces axiales et radiales | Forces axiales élevées |
| Temps de cycle | 10 à 15 s par trou | 3 à 8 s par trou |
| Outil de la vie | Long | Shorter |
| Matériaux appropriés | Matériaux plus durs | Limité aux matériaux plus doux |
| Contrôle des copeaux | Excellent | Médiocre |
| Flexibilité des outils | Un outil pour de nombreuses tailles | Un clic par taille |
Comme le souligne la comparaison, le fraisage de filetage offre 5 avantages clés pour les pièces CNC sur mesure : 1) Précision dimensionnelle supérieure, 2) Meilleure finition de surface, 3) Risque réduit de casse d'outil, 4) Excellent contrôle des copeaux dans les trous borgnes et 5) Flexibilité pour différentes tailles de filetage avec un seul outil.
Analyse des coûts : Taraudage par fraisage vs Taraudage
Les fraises à fileter sont plus coûteuses à utiliser que les tarauds. Le prix d'une bonne fraise à fileter en carbure varie de 50 à 300 dollars, selon sa taille et son revêtement. Les tarauds de taille similaire coûtent entre 10 et 50 dollars.
Mais nous disposons d'une fraise à fileter qui remplace plusieurs tarauds. Si vous avez besoin de filetages 1/4-20, 5/16-18 et 3/8-16, un seul outil suffit pour réaliser le travail de trois tarauds différents.
Le coût d'un taraud cassé comprend le prix du taraud et celui des éventuels rebuts. Pour une pièce aérospatiale en titane coûtant 200 $ ou plus, un taraud cassé engendrera une perte supérieure à la différence de coût entre le taraudage et le fraisage de dizaines de pièces.
Le temps de cycle influe également sur le coût total. Le taraudage est beaucoup plus rapide, trou par trou, tandis que le fraisage de filetage minimise les rebuts et les retouches. Il faut prendre en compte le coût total, pièces rejetées comprises, et pas seulement le temps d'usinage.
Outils de fraisage de filetage pour pièces usinées CNC sur mesure
Fraise à fileter à point unique pour filetages personnalisés flexibles
Une fraise à fileter à un seul point possède une seule dent qui réalise l'intégralité du profil du filetage. Vous programmez le pas et le diamètre exacts souhaités. Cet outil prend en charge toutes les spécifications de filetage générables par votre système FAO.
Ces outils sont particulièrement adaptés aux filetages sur mesure, aux réparations et au prototypage. Vous pouvez modifier les dimensions du filetage en changeant la trajectoire de l'outil, sans avoir à acheter de nouveaux fraises.
La coupe est plus longue qu'avec des outils à plusieurs dents, car une seule dent est en contact avec la lame à la fois. Pour le prototypage rapide ou les pièces uniques, ce compromis est judicieux. Pour les séries de production, un autre type d'outil sera peut-être plus approprié.
La déviation de l'outil devient problématique avec les fraises monopointes longues. Veillez à limiter le dépassement et à utiliser des porte-outils rigides. Les filetages profonds peuvent nécessiter plusieurs passes pour garantir la précision.
Fraises à fileter hélicoïdales ou à goujures droites
Les fraises à fileter à goujures hélicoïdales évacuent les copeaux hors du trou. Cela améliore l'évacuation des copeaux dans les trous borgnes et les filetages profonds. On obtient ainsi des filetages plus nets et on réduit le risque de recoupe des copeaux.
Les outils à goujures droites coûtent moins cher et permettent de réaliser des coupes interrompues plus facilement. Utilisez-les pour le filetage par fraisage de pièces moulées ou forgées présentant de la porosité ou des zones dures.
Les goujures hélicoïdales réduisent les efforts de coupe et les vibrations, ce qui prolonge la durée de vie de l'outil dans les matériaux durs. L'angle d'hélice améliore également l'état de surface des flancs du filetage.
Vous constaterez que la plupart des outils de fraisage de filetage pour l'usinage CNC de précision utilisent des cannelures hélicoïdales.
Fraises à fileter à profil complet pour pièces de fraisage CNC répétitives
Les fraises à fileter à profil complet possèdent plusieurs dents assurant la forme complète du filetage. Elles coupent plus vite que les outils à un seul point car plusieurs dents s'engagent simultanément.
Ces outils ne permettent de réaliser qu'un seul diamètre et un seul pas de filetage. Il vous faut des outils différents pour chaque spécification de filetage. Ils conviennent donc à l'usinage CNC en série de pièces nécessitant le filetage répété d'une même dimension.
Le coût de l'outillage est supérieur à celui des fraiseuses à un seul point, mais le temps de cycle diminue considérablement. Pour une production de 100 pièces, le gain de temps justifie l'investissement.
La précision du filetage s'améliore avec les outils de profilage complet car on ne dépend plus de la précision de l'interpolation hélicoïdale. L'outil crée directement le filetage.
Choisir l'outil de filetage adapté en fonction du matériau
L'usinage du titane nécessite des fraises à fileter en carbure dotées de revêtements spéciaux. Les revêtements AlTiN ou TiAlN permettent de dissiper la chaleur générée lors de la coupe. Les outils non revêtus s'usent trop rapidement pour être rentables.
L'aluminium s'accorde bien avec le carbure non revêtu, voire avec l'acier rapide dans certains cas. On peut usiner à des vitesses plus élevées, ce qui réduit le temps de cycle. L'évacuation des copeaux est plus importante que la dureté de l'outil.
L'acier inoxydable exige des outils de coupe affûtés et un arrosage abondant. L'arrosage par la broche améliore l'évacuation des copeaux et prolonge la durée de vie de l'outil. Les outils en carbure revêtus durent plus longtemps que ceux non revêtus.
Les matériaux trempés de dureté supérieure à 45 HRC nécessitent des outils en carbure monobloc à angle d'hélice élevé. Réduisez la vitesse de coupe et augmentez l'avance par dent pour éviter l'écrouissage du matériau en amont de l'outil.
At FastpreciLe fraisage de filetage est couramment utilisé pour les pièces de haute valeur où le risque de rebut doit être minimisé. Notre expertise en fraisage de filetage garantit la précision indispensable pour les matériaux durs et les trous borgnes complexes.
Filetage par fraisage pour matériaux difficiles
Usinage de filetages en titane avec des fraises à fileter
Le titane génère rapidement de la chaleur et s'écrouit lors de sa coupe. Le fraisage de filetage répartit la chaleur sur plusieurs passes, ce qui évite un durcissement localisé susceptible de rendre les passes suivantes difficiles.
Utilisez des vitesses de coupe inférieures à celles utilisées pour l'acier. Commencez autour de 50 à 80 SFM et ajustez en fonction de votre alliage. Le Ti-6Al-4V se comporte différemment des nuances de titane commercialement pures.
Le contrôle des copeaux devient primordial. Les copeaux longs et filandreux s'enroulent autour de l'outil et le dévient de sa trajectoire. Programmez la trajectoire hélicoïdale de votre outil pour diriger les copeaux vers l'entrée du trou. L'arrosage par la broche facilite le broyage des copeaux.
L'usure des outils est rapide si les vitesses de coupe sont trop élevées. Lors de la mise au point de votre procédé, vérifiez les dimensions du filetage tous les 10 à 15 trous. Une fois les avances et les vitesses de coupe optimisées, le fraisage des filetages en titane est fiable.
Filetage par fraisage de l'acier inoxydable et des matériaux trempés
L'acier inoxydable est difficile à travailler. Ne pas arrêter l'outil ni ralentir la vitesse de coupe. Maintenir un taux d'avance des copeaux adéquat pour éviter que le matériau ne durcisse avant l'utilisation de la fraise à fileter.
Les aciers inoxydables 304 et 316 forment des copeaux collants qui encrassent les arêtes de coupe. Pour éviter ce phénomène, il est recommandé d'utiliser des outils bien affûtés et un liquide de refroidissement approprié. Affûtez ou changez vos outils avant que l'état de surface ne se détériore.
Pour les aciers très durs, il faut utiliser des vitesses de coupe plus lentes et des avances plus faibles. L'augmentation de l'avance par dent évite le frottement et permet de former un copeau suffisamment épais pour dissiper la chaleur.
Le filetage par fraisage est plus avantageux pour les filetages interrompus ou les filetages dans les pièces moulées que pour le taraudage. La fraise à fileter peut supporter des forces de coupe intermittentes sans interruption.
Exigences de filetage pour l'usinage CNC dans le secteur aérospatial
Les aciers inoxydables à durcissement structural, l'Inconel ou le titane sont couramment utilisés pour les pièces aérospatiales. Ces matériaux résistants rendent le taraudage difficile, c'est pourquoi le fraisage de filetage est une bien meilleure option.
Vous avez des tolérances plus difficiles à respecter dans Usinage CNC de pièces aéronautiquesLes filetages les plus courants sont de classes 3A ou 3B. Le contrôle dimensionnel nécessaire au maintien de ces tolérances est assuré par le fraisage des filetages.
La traçabilité et la documentation sont essentielles. Les fraises à fileter offrent des résultats plus précis et plus constants que les tarauds, ce qui vous permettra de maîtriser le processus et de vous conformer aux exigences de la norme AS9100.
Filetage par fraisage dans les trous borgnes
Les trous borgnes posent des problèmes d'évacuation des copeaux. Ces derniers s'accumulent au fond et perturbent le filetage. Le fraisage de filetage évacue les copeaux vers le haut de l'outil en spirale.
Cela nécessite un dégagement suffisant à la base du trou borgne. Conservez une profondeur non filetée d'au moins deux fois la hauteur du filetage final. Cela permet aux copeaux de s'évacuer et évite les collisions avec l'outil.
Le fraisage par à-coups est utilisé pour les trous borgnes profonds. Soyez vigilant lors de la programmation : la moindre erreur risque d'endommager le filetage.
Programmation CNC et configuration de la machine pour le fraisage de filetage
Trajectoires d'outils de fraisage de filetage sur une machine CNC 3 axes
Votre système FAO génère une trajectoire d'outil hélicoïdale qui combine un mouvement circulaire dans le plan XY avec un mouvement linéaire selon l'axe Z. L'outil effectue un cercle complet par pas de filetage lors de son déplacement axial.
Les filetages intérieurs nécessitent une interpolation circulaire dans un sens, tandis que les filetages extérieurs utilisent le sens opposé. Votre logiciel de FAO gère cela automatiquement lorsque vous spécifiez le type et le sens du filetage.
Les mouvements d'entrée et de sortie sont importants. L'outil doit aborder le point de départ du filetage en décrivant un arc de cercle régulier, et non un angle aigu.
Vitesse, avance et stabilité pour les pièces de fraisage CNC
Commencez par une faible vitesse et augmentez-la progressivement en fonction des résultats. Pour le filetage de l'acier, une vitesse de 200 à 300 SFM est un bon point de départ. L'aluminium peut être usiné à des vitesses de 500 à 800 SFM.
L'avance par dent doit produire des copeaux suffisamment épais pour dissiper la chaleur. Une avance trop faible entraîne un frottement et une usure rapide de l'outil. Commencez avec une avance de 0.001 à 0.002 mm par dent et ajustez-la en fonction du matériau.
Lors du fraisage de filetage, l'amincissement radial du copeau est dû au fait que l'outil ne réalise pas une rainure sur toute la largeur. Il est courant de pouvoir augmenter les avances de 30 à 50 % par rapport au rainurage du même matériau.
Problèmes courants de fraisage de filetage dans les pièces CNC sur mesure
Précision du filetage et usure des outils
Un filetage intérieur surdimensionné ou un filetage extérieur sous-dimensionné résultent de l'usure des fraises à fileter. Le profil du filetage est altéré par l'usure en cratère. Il est recommandé de calibrer les limites de durée de vie des outils à partir de valeurs mesurées plutôt que de valeurs observées.
Les fraises à fileter en carbure peuvent s'ébrécher au contact de zones dures ou lors de coupes interrompues. Examinez les outils à la loupe pour observer les zones dures. De petits copeaux se forment rapidement et dégradent la qualité du filetage.
Changez les outils dès qu'ils sont trop usés. Une seule pièce mise au rebut coûte généralement plus cher qu'une fraise à fileter neuve.
Problèmes de finition de surface des pièces usinées CNC
Un mauvais état de surface sur les flancs du filetage est généralement dû à des vitesses ou des avances incorrectes. Une vitesse trop lente provoque des frottements, tandis qu'une vitesse trop rapide engendre des vibrations. Il est nécessaire d'identifier la zone de coupe constante de votre montage.
Un bord visible sur l'outil engendre une finition irrégulière et de mauvaise qualité. Ce phénomène se produit avec les matériaux collants, où les copeaux adhèrent au tranchant. Pour obtenir des finitions supérieures, il est conseillé d'améliorer l'arrosage ou d'utiliser un outil de coupe plus fin.
Les marques de broutage sont des caractéristiques normales de la surface du filetage. Réduisez le jeu, augmentez la rigidité ou la vitesse de rotation de votre broche. Dans certains cas, un léger changement de vitesse suffit à éliminer les vibrations.
Le rayon de courbure à la base du filetage influence finition de surfaceLes outils tranchants laissent des racines lisses. Ils refoulent la matière et forment des surfaces rugueuses, ce qui peut provoquer des fissures dans les applications à fortes contraintes.
Choisir le bon partenaire CNC pour le fraisage de filetage
Expérience en fraisage CNC sur mesure et pièces filetées
Chercher un Service d'usinage CNC qui a usiné les matériaux dont vous avez besoin. L'Inconel, les aciers trempés et le titane sont des matériaux qui requièrent un savoir-faire particulier, acquis par l'expérience plutôt que par la simple maîtrise des équipements.
Renseignez-vous sur leur stock d'outillage de filetage. Vous pouvez également demander des échantillons de pièces filetées réalisées dans les mêmes matériaux. La qualité du filetage est visible à la loupe. Vous pouvez ainsi tester leur capacité d'usinage avant de lancer votre production.
La capacité à contrôler les filetages est essentielle. Votre partenaire CNC doit pouvoir disposer de calibres de filetage, de comparateurs optiques ou d'une expertise en MMT pour mesurer correctement les dimensions des filetages.
FastPreci propose des services d'usinage CNC de pointe. Son équipe de professionnels et ses machines modernes permettent d'usiner facilement l'Inconel et le titane, grâce à une expertise technique pointue.
Support au prototypage rapide et à la production en petite série
Prototypage Le fraisage de filetage présente l'avantage de permettre la modification des dimensions du filetage sans avoir à commander de nouveaux tarauds. Un bon partenaire spécialisé en usinage CNC vous aidera à optimiser la conception des filetages dès leur développement.
Production à faible volume Les ateliers spécialisés dans les grandes séries proposent souvent des devis peu avantageux pour les petites séries de 10 à 100 pièces. Trouvez un partenaire qui comprend les spécificités économiques des petites séries et qui adapte ses prix en conséquence.
La flexibilité des délais de livraison est un atout précieux lors du développement. Vous pourriez avoir besoin de délais très courts pour les itérations de conception. Un partenaire CNC réactif, capable de planifier les petites commandes entre les productions en série, apporte une valeur ajoutée qui dépasse le simple prix des pièces.
Un accompagnement technique dès la conception permet d'éviter des erreurs coûteuses. Un partenaire compétent détectera les problèmes de filetage dans vos modèles CAO avant l'usinage.
Conclusion
Le fraisage de filetage est plus adapté que le taraudage pour les matériaux durs, les trous borgnes et les filetages de dimensions non standard. Il permet un meilleur contrôle de la qualité du filetage et évite la casse des tarauds dans les matériaux durs. Privilégiez le taraudage pour la production en grande série de filetages standard dans des matériaux tendres. Choisissez l'outil de fraisage de filetage approprié en fonction du volume de production et des exigences du filetage.
