Fraises à fileter : Performance supérieure et polyvalence

Les fraises à fileter présentent de nombreux avantages par rapport aux tarauds. Elles sont plus de dix fois plus rapides que les tarauds et offrent une haute précision.

La rugosité de surface est excellente, et un même pas permet d'usiner des trous de diamètres variés avec un seul outil. Perçage, fraisage et chanfreinage sont réalisés en une seule opération. En cas de casse, l'outil n'a pas besoin d'être extrait comme un taraud, et la résistance de la machine-outil est également faible.

Introduction de la fraise à fileter

Les méthodes traditionnelles de filetage utilisent principalement des outils à fileter pour tourner les filets, ou des tarauds et filières pour tarauder et fileter manuellement. Avec le développement de la technologie d'usinage à commande numérique, notamment l'apparition des systèmes CNC à liaison trois axes, une méthode plus avancée est devenue possible : le fraisage de filets à commande numérique. Comparé aux méthodes traditionnelles, le fraisage de filets offre de grands avantages en précision et efficacité, sans être limité par la structure du filet ou son sens de rotation. Par exemple, une fraise à fileter peut usiner une variété de sens de rotation, filets internes et externes. Pour les filets ne permettant pas de chanfrein de transition ou de structure de sous-coupe, difficiles à usiner par tournage traditionnel ou tarauds/filières, le fraisage CNC les réalise aisément. De plus, la durabilité des fraises à fileter est plus de dix fois, voire des dizaines de fois, celle des tarauds. En fraisage CNC de filets, le réglage du diamètre de filet est extrêmement pratique, ce qui est difficile avec tarauds et filières.

Classification du fraisage de filets

Type à plaquettes mécaniques :

Plaquette unique : Structure mécanique similaire à un outil à fileter. La plaquette est fixée sur le corps d'outil, avec une seule dent de filetage. L'outil ne peut usiner qu'une dent par mouvement spiralé, le pas correspondant étant réduit sur l'axe Z. Efficacité inférieure à la fraise multi-dents.

Multi-dents : Plusieurs dents de filetage sur la plaquette. L'outil tourne d'un tour, et le pas du nombre correspondant de dents peut être réduit sur l'axe Z pour usiner plusieurs dents de filet simultanément, avec un excellent effet d'usinage.

Type monobloc :

De nombreuses dents de filetage sur le tranchant. C'est une fraise à fileter à pas fixe. L'outil est en carbure massif, offrant une bonne rigidité et permettant des vitesses de coupe et d'avance plus élevées. Large plage d'usinage, structure compacte, capable d'usiner des filets internes de petit et moyen diamètre. Mais son prix est plus élevé.

Caractéristiques du fraisage de filets

1. Stabilité

Lors de l'usinage de matériaux difficiles comme alliages de titane, superalliages et matériaux à haute dureté, les tarauds se tordent ou cassent souvent dans la pièce à cause de la force de coupe excessive. Avec les matériaux à copeaux longs, une mauvaise évacuation entraîne l'enroulement des copeaux autour du taraud ou le blocage de l'orifice, causant souvent l'effondrement ou la rupture du taraud dans la pièce. L'extraction est longue, laborieuse et peut endommager la pièce. Les fraises à fileter résolvent ce problème : elles pénètrent progressivement dans la matière, générant une force de coupe faible et se brisant rarement. Même en cas de casse, le diamètre de la fraise étant bien plus petit que le trou fileté, le fragment s'extrait facilement sans endommager la pièce.

2. Haute précision

Le fraisage de filets se fait par rotation à grande vitesse de l'outil et interpolation de la broche, facilitant l'usinage de filets internes et l'évacuation des copeaux. C'est une coupe à copeaux brisés, courts et petits. De plus, le diamètre de l'outil est plus petit que le filet, évitant la ligne de rotation formée par l'inversion du taraud (interdite pour les exigences d'étanchéité élevées). Il n'y a aucune ligne de rotation avec la fraise, et le phénomène de collage de copeaux est difficile à former. Pour les matériaux tendres, le collage est fréquent en taraudage, mais les filets nécessitent peu de puissance machine. Comme le fraisage est une coupe à copeaux brisés, les outils sont en contact local, la force de coupe est faible, et la rupture d'outil est facile à gérer.

3. Haute efficacité

Haute efficacité d'usinage. En production de filets en grande série, il est très difficile d'améliorer l'efficacité à cause de la limite de vitesse de coupe du taraud et de la rétraction inverse après usinage. Avec une fraise à fileter, non seulement sa vitesse de fraisage est élevée, mais sa conception multi-gorges augmente le nombre d'arêtes de coupe, permettant d'augmenter facilement la vitesse d'avance, ce qui améliore considérablement l'efficacité. Pour les filets longs, on peut choisir une plaquette à arête plus longue pour réduire la distance d'avance axiale (équivalent à raccourcir le filet), améliorant encore l'efficacité.

4. Excellente finition

Avec un taraud, il est difficile d'obtenir une bonne finition de surface et une précision de filet à cause de la vitesse de coupe plus faible et de la difficulté de rupture de copeaux. Rien n'est un problème pour le fraisage de filets ! La vitesse de coupe élevée et la force de coupe faible rendent la surface très lisse ; les copeaux fins sont facilement évacués par le liquide de refroidissement sans rayer la surface usinée. Pour les pièces exigeant une haute précision de filet, comme les fraises à fileter reposent sur l'interpolation hélicoïdale pour garantir la précision, il suffit d'ajuster le programme pour obtenir facilement les filets de haute précision requis. Cette caractéristique offre un avantage absolu en usinage de filets de précision.

5. Coût réduit

La fraise à fileter est flexible et s'applique à diverses conditions. Exemple : on peut utiliser la même fraise pour usiner des filets gauche ou droite ; usiner à la fois filets externes et internes. Tout cela ne nécessite que l'ajustement du programme d'interpolation. Avec des tarauds, si une pièce a plusieurs trous filetés de diamètres différents mais même pas, il faut des tarauds de diamètres différents. Cela demande non seulement beaucoup de tarauds, mais aussi beaucoup de temps de changement d'outil. Avec une fraise à fileter, traitée par interpolation hélicoïdale, il suffit de changer le programme pour usiner tous les diamètres, économisant considérablement les coûts d'outils et le temps de changement.

Pour garantir la précision du filet, différents types de tarauds sont nécessaires selon les matériaux. Pas de telle restriction avec les fraises à fileter : la même fraise peut usiner la plupart des matériaux avec une très haute précision. Cela réduit aussi fortement les coûts d'outils.

Quand le filetage doit aller près du fond d'un trou aveugle, le taraud peine à obtenir un filet complet au fond. L'outil peut continuer à avancer légèrement (taraudage flottant) pendant l'arrêt au fond avant inversion, causant facilement la rupture. La fraise à fileter évite ce problème : elle est plus petite que le trou, n'a pas besoin d'inversion et de rétraction, et la forme du filet reste intacte à la pointe. On obtient ainsi une profondeur de filet complète et précise ! Le fraisage de filets résout aussi d'autres problèmes : pour le filetage de grandes pièces non circulaires, le tournage sur tour nécessite un serrage et équilibrage complexes pour éviter les vibrations. Sur centre d'usinage, la pièce ne bouge pas, la fraise tourne, évitant les problèmes d'équilibre. Pour les filets intermittents, l'impact des vibrations influence fortement la lame et crée des fissures. La fraise à fileter, pénétrant progressivement dans la discontinuité, évite les gros impacts et prolonge la durée de vie de l'outil.