Méthodes de traitement des filetages sur centre d'usinage CNC
Le traitement des filetages est l'une des fonctions les plus critiques des centres d'usinage CNC (Commande Numérique par Ordinateur). L'efficacité et la qualité du traitement des filetages impactent directement la qualité d'usinage des pièces et l'efficacité de production globale du centre d'usinage. À mesure que la performance des centres d'usinage continue de s'améliorer et que les outils de coupe avancent, les méthodes de traitement des filetages évoluent également. Cela conduit à des améliorations progressives tant en précision qu'en efficacité du traitement des filetages. Pour permettre aux fabricants de choisir raisonnablement les méthodes de traitement des filetages sur les centres d'usinage, d'améliorer la qualité des produits et l'efficacité de la production, et d'éviter les accidents de qualité, nous avons résumé plusieurs méthodes pour traiter les filetages en utilisant des centres d'usinage CNC. Explorons ces méthodes en détail :
Méthode de traitement des tarauds
Le traitement des tarauds, ou taraudage, est une méthode traditionnelle et largement utilisée pour produire des filetages internes. Cette méthode est essentielle pour obtenir des filetages précis et fiables dans divers matériaux.
Détermination du trou de fond du filetage avant le taraudage
Le traitement du trou de fond du filetage affecte de manière significative la durée de vie du taraud et la qualité du traitement des filetages. Le diamètre du foret utilisé pour créer le trou de fond du filetage doit être proche de la limite supérieure de la tolérance du diamètre du trou de fond du filetage. Par exemple, le diamètre du trou de fond d'un filetage M8 est de Ф6.7+0.27mm, donc un diamètre de foret de Ф6.9mm est sélectionné. Cette approche réduit l'usinage du taraud, diminue la charge sur le taraud et prolonge sa durée de vie. Une préparation adéquate du trou de fond est cruciale car elle minimise le risque de rupture du taraud et garantit la précision du filetage résultant.
Classification et caractéristiques du traitement des tarauds
L'utilisation de tarauds pour traiter les trous de filetage est la méthode la plus courante, principalement adaptée aux trous de filetage de petits diamètres (D<30) et aux exigences de faible précision de positionnement. Dans les années 1980, les trous de filetage étaient traités en utilisant le taraudage flexible, qui impliquait des mandrins de taraudage flexibles pouvant compenser les erreurs d'avance axiale causées par une avance et une vitesse de broche non synchronisées. Cette méthode, bien que efficace, avait ses inconvénients, notamment la complexité et le coût des mandrins de taraudage flexibles. Au fil des ans, la performance des centres d'usinage CNC s'est améliorée, et le taraudage rigide est devenu une caractéristique de base. Le taraudage rigide utilise un mandrin à ressort rigide pour tenir le taraud, assurant la synchronisation de l'avance de la broche et de la vitesse, ce qui simplifie le processus et augmente l'efficacité.
Le taraudage rigide présente plusieurs avantages par rapport au taraudage flexible. Il permet une coupe à grande vitesse, améliorant l'efficacité globale du centre d'usinage et réduisant les coûts de fabrication. Le mandrin à ressort, comparé au mandrin de taraudage flexible, est plus simple en structure, moins coûteux et polyvalent. Il peut également tenir des fraises, des forets et d'autres outils de coupe, réduisant ainsi davantage les coûts des outils.
Programmation CNC pour le traitement des tarauds
La programmation pour le traitement des tarauds est relativement simple. Les centres d'usinage modernes incluent généralement des cycles de taraudage en conserve, nécessitant uniquement l'attribution de paramètres. Cependant, il est essentiel de noter que différents systèmes CNC ont différents formats de sous-programmes et significations des paramètres. Par exemple, le format du système de contrôle SIEMEN840C est G84X_Y_R2_R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_, avec 12 paramètres à attribuer lors de la programmation. S'assurer que les paramètres corrects sont définis en fonction du système CNC spécifique est crucial pour des opérations de taraudage réussies.
Sélection des tarauds
La sélection des tarauds doit tenir compte du matériau à traiter. Les fabricants de tarauds produisent différents modèles pour différents matériaux, et l'utilisation d'un taraud inapproprié peut entraîner des problèmes tels que des filets cassés ou la rupture du taraud, entraînant la mise au rebut des pièces. De plus, il est important de distinguer entre les tarauds pour trous débouchants et les tarauds pour trous borgnes, car ils ont des longueurs de plomb et des méthodes d'évacuation des copeaux différentes. Faire correspondre le diamètre de la tige du taraud avec le diamètre du mandrin est crucial pour un traitement fluide. Par exemple, l'utilisation d'un taraud conçu pour la fonte sur de l'aluminium peut causer des problèmes de filetage et même une défaillance de l'outil. Par conséquent, sélectionner le bon taraud pour le matériau est vital pour garantir des filetages de haute qualité et la longévité de l'outil.
Centre d'usinage CNC
Méthode de coupe de filets à point unique
La coupe de filets à point unique, également connue sous le nom de filetage à point unique ou de tournage de filets, est une autre méthode essentielle pour produire des filetages internes et externes sur des machines CNC. Cette méthode est particulièrement utile pour les grands trous de filetage ou lorsque des fraises à fileter spécialisées ne sont pas disponibles.
Précautions pour la coupe de filets à point unique
Vitesse de la broche et délai : Assurez-vous que la broche atteint la vitesse nominale avant de commencer l'opération de filetage. Un délai garantit que la broche fonctionne à une vitesse constante et stable, ce qui est crucial pour un filetage précis.
Rétraction de l'Outil : Pour les outils de filetage manuellement affûtés, évitez le retrait inverse. Utilisez plutôt l'orientation de la broche et le mouvement radial de l'outil pour rétracter l'outil. Cela évite d'endommager l'outil et la pièce.
Fabrication Précise de Porte-Outils : La fabrication précise de porte-outils est essentielle, en particulier pour des positions de fente d'outil cohérentes. Des positions de fente d'outil incohérentes peuvent entraîner des inexactitudes de filetage et des problèmes de qualité.
Passes Multiples : Ne complétez pas le filetage en une seule passe. Des passes multiples sont nécessaires pour éviter la rupture des dents et une mauvaise rugosité de surface. Cette approche assure une finition de filet de meilleure qualité et réduit le risque de rupture de l'outil.
Considérations d'Efficacité : La coupe de filetage à point unique a une faible efficacité de traitement, ce qui la rend adaptée aux pièces uniques, aux petites séries ou aux pas de filets uniques sans outils correspondants. Elle n'est pas idéale pour la production en grande série en raison de sa nature chronophage.
Caractéristiques de la Coupe de Filetage à Point Unique
Le filetage à point unique est utilisé pour les grands trous de filetage dans les cas où les tarauds ou les fraises à fileter ne sont pas disponibles. Cette méthode implique l'utilisation d'un outil à point unique pour couper le profil du filet en plusieurs passes. Par exemple, le traitement d'un filet M52x1.5 avec une tolérance de position de 0,1 mm en utilisant la coupe à point unique en l'absence de tarauds ou de fraises à fileter peut répondre aux exigences après test. La précision et le contrôle offerts par les machines CNC font du filetage à point unique une option viable pour produire des filets de haute qualité, même dans des matériaux difficiles.
Programme d'Exemple pour la Coupe de Filetage à Point Unique
N5 G90 G54 G0 X0 Y0
N10 Z15
N15 S100 M3 M8
N20 G04 X5 (Délai pour atteindre la vitesse nominale)
N25 G33 Z-50 K1.5 (Coupe de filetage)
N30 M19 (Orientation de la broche)
N35 G0 X-2 (Rétraction de l'outil)
N40 G0 Z15 (Retrait de l'outil)
Ce programme d'exemple décrit les étapes de base pour effectuer une coupe de filetage à point unique sur un centre d'usinage CNC. Le programme comprend des commandes pour définir la position initiale, démarrer la broche et exécuter l'opération de filetage. Il comprend également des commandes pour la rétraction et le retrait de l'outil afin d'assurer une production de filets fluide et précise.
Méthode de Fraisage de Filets
Le fraisage de filets est une méthode avancée et polyvalente pour produire des filets à l'aide de machines CNC. Cette méthode implique l'utilisation d'un outil de coupe rotatif pour fraiser le profil du filet, offrant plusieurs avantages par rapport aux méthodes traditionnelles de taraudage et de filetage à point unique.
Classification des Outils de Fraisage de Filets
Les outils de fraisage de filets sont classés en deux types : les fraises à plaquettes indexables en carbure et les fraises en carbure massif. Les outils indexables ont une large gamme d'applications, adaptés aux profondeurs de filets inférieures et supérieures à la longueur de la plaquette, tandis que les fraises en carbure massif sont généralement utilisées pour des profondeurs de filets inférieures à la longueur de l'outil. Le choix de l'outil dépend des exigences spécifiques de filetage, y compris la taille, la profondeur et le matériau du filet.
Caractéristiques du Fraisage de Filets
Le fraisage de filets implique l'utilisation d'un outil de fraisage de filets et un mouvement simultané sur trois axes (alimentation linéaire des axes X, Y et Z) pour usiner des filets. Il est particulièrement utile pour les grands trous de filetage et les matériaux difficiles à usiner. Les principales caractéristiques du fraisage de filets incluent :
Vitesse de Traitement et Efficacité : Le fraisage de filets offre des vitesses de traitement rapides et une haute efficacité, ce qui le rend adapté à la production en grande série. L'utilisation de matériaux en carbure dur pour les outils de fraisage permet des vitesses de coupe élevées et un enlèvement rapide de matière.
Haute Précision : Le fraisage de filets offre une haute précision et exactitude, résultant en des filets de haute qualité. Le processus de fraisage permet un contrôle précis du profil et de la profondeur du filet, garantissant une production de filets cohérente et précise.
Amélioration de l'Évacuation des Copeaux et du Refroidissement : Le fraisage de filets facilite une meilleure évacuation des copeaux et un meilleur refroidissement par rapport au taraudage traditionnel. Cela est particulièrement avantageux lors de l'usinage de matériaux tels que l'aluminium, le cuivre et l'acier inoxydable, qui peuvent être difficiles à fileter avec des méthodes conventionnelles.
Polyvalence et Rentabilité : Les outils de fraisage de filets sont polyvalents et peuvent être utilisés pour les filets à gauche et à droite avec le même outil, à condition que le pas de filet soit le même. Cela réduit l'inventaire des outils et les coûts. De plus, le fraisage de filets est idéal pour produire des filets dans des composants grands ou coûteux, car il minimise le risque de dommages à la pièce.
Adaptabilité à Divers Types de Filets : Le fraisage de filets convient à une large gamme de types de filets, y compris les filets standard, les filets personnalisés et les filets multi-démarrages. Cette adaptabilité en fait une méthode précieuse pour produire des filets spécialisés et complexes.
Programmation CNC pour le Fraisage de Filets
La programmation pour le fraisage de filets diffère des autres outils. Une programmation incorrecte peut endommager l'outil ou produire des filets défectueux. Les points clés incluent :
Préparation du Trou de Fond : Assurez-vous de la préparation adéquate du trou de fond du filetage. Pour les trous de petit diamètre, utilisez un foret, et pour les trous plus grands, utilisez un alésage pour garantir la précision du trou de fond du filetage.
Entrée et Sortie de l'Outil : Utilisez une trajectoire en arc pour l'entrée et la sortie de l'outil, généralement un demi-cercle tout en avançant sur l'axe Z d'un demi-pas. Cela assure un engagement et un désengagement en douceur de l'outil, réduisant le risque de dommages à l'outil et garantissant un profil de filetage propre.
Synchronisation des Axes : Assurez-vous que l'interpolation en arc des axes X et Y avance d'un pas de filetage par révolution de la broche pour éviter les erreurs de filetage. Une synchronisation correcte des axes de la machine est cruciale pour une production de filetages précise.
Programme Exemple pour le Fraisage de Filetages
G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 (Déplacement à la profondeur de filetage)
G01 G41 X-16 Y0 F2000 (Déplacement à la position d'entrée, appliquer la compensation de rayon)
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 (Entrée en arc)
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 (Fraisage de filetage)
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 (Sortie en arc)
G01 G40 X0 Y0 (Retour au centre, annuler la compensation de rayon)
G0 Z100
M30
Ce programme exemple démontre le processus de fraisage de filetages à l'aide d'un centre d'usinage CNC. Le programme inclut des commandes pour définir la position initiale, démarrer la broche et effectuer l'opération de fraisage de filetages. Il inclut également des commandes pour l'entrée, la sortie et la synchronisation de l'outil afin d'assurer une production de filetage précise et exacte.
Considérations Supplémentaires pour le Traitement des Filetages CNC
Lors de la sélection d'une méthode de traitement des filetages pour les centres d'usinage CNC, plusieurs facteurs supplémentaires doivent être pris en compte :
1. Propriétés du Matériau : Les propriétés du matériau de la pièce jouent un rôle significatif dans la détermination de la méthode de traitement des filetages appropriée. Les matériaux avec une dureté ou une ténacité élevée peuvent nécessiter des outils et des techniques spécialisés pour obtenir des filetages précis.
2. Spécifications du Filetage : Les spécifications du filetage, y compris la taille du filetage, le pas et la tolérance, influencent le choix de la méthode de traitement. Par exemple, les filetages à pas fin peuvent nécessiter des outils et des techniques différents par rapport aux filetages à pas grossier.
3. Volume de Production : Le volume de production et la taille des lots influencent le choix de la méthode de traitement des filetages. La production en grande série peut bénéficier du fraisage de filetages en raison de son efficacité, tandis que le filetage à point unique peut être adapté pour les filetages en petite série ou sur mesure.
4. Durée de Vie et Coût de l'Outil : La durée de vie et le coût des outils de filetage doivent être pris en compte. Des outils de haute qualité avec une durée de vie plus longue peuvent réduire les coûts de production globaux et améliorer l'efficacité. Cependant, les coûts initiaux des outils et leur maintenance doivent également être pris en compte dans le processus de décision.
5. Capacités de la Machine : Les capacités et les caractéristiques du centre d'usinage CNC, telles que la disponibilité du taraudage rigide, la vitesse de la broche et la synchronisation des axes, influencent le choix de la méthode de traitement des filetages. S'assurer que la machine peut supporter la méthode choisie est crucial pour une production de filetage réussie.
6. Exigences de Qualité : Les exigences de qualité du produit final, y compris la précision du filetage, la finition de surface et la tolérance de position, déterminent la pertinence de la méthode de traitement. S'assurer que la méthode choisie répond aux normes de qualité est essentiel pour produire des filetages de haute qualité.
En considérant soigneusement ces facteurs et en sélectionnant la méthode de traitement des filetages appropriée, les fabricants peuvent optimiser leurs opérations d'usinage CNC, améliorer la qualité des produits et augmenter l'efficacité de la production. Que ce soit en utilisant le taraudage traditionnel, le filetage à point unique ou le fraisage de filetages avancé, comprendre les forces et les limites de chaque méthode est la clé pour obtenir une production de filetages réussie et fiable.
Conclusion
Les centres d'usinage CNC offrent une gamme de méthodes de traitement des filetages, chacune avec ses avantages et applications uniques. Le taraudage, le filetage à point unique et le fraisage de filetages fournissent des solutions polyvalentes et efficaces pour produire des filetages de haute qualité dans divers matériaux et applications. En tirant parti des capacités des machines CNC modernes et en sélectionnant la méthode de filetage appropriée, les fabricants peuvent obtenir une production de filetages précise, fiable et efficace, répondant aux exigences de l'environnement de fabrication concurrentiel d'aujourd'hui.
