Publicité

15.03.2005
UTILIS FRANCE -

La réalisation de filetage par tourbillonage augmente la flexibilité sur la dimension ou la tolérance d'exécution et offre une très grande durée de vie de l'outil. Sa réalisation est généralement faite en temps masqué, pour un profil complet correspondant à la norme ISO. Cette technologie convient parfaitement aux petites dimensions métriques, aux trous passants ou aux trous borgnes. Les trous sont filetés sur toute la longueur, sans pertes de filets. Cette technologie nous est expliqué ici en reprenant le texte d'une conférence en Suisse sur la technique.

La société Suisse Utilis (W.216) fabrique des outils à plaquettes pour le décolletage et cherche en permanence à résoudre les difficultés d'usinage de ce secteur. Pour la réalisation de filets, la technique de tourbillonage dépasse le seul décolletage, pour intéresser l'ensemble des technologies d'usinage. Lors du 6eme séminaire de SwissMEM sur les techniques d'enlèvement de copeaux. M.

Juillerat Denis, de la société Utilis, en a présenté tout l'intérêt. Les mille et une facettes du tourbillonnage La procédure de fabrication d'un filetage intérieur par tourbillonnage, ressemble à celle du fraisage intérieur de filet. Toutefois, le tourbillonnage intérieur de filets se différencie par les formes géométriques de l'outil et la procédure d'usinage du filet lui-même. Le tourbillonnage intérieur est une opération de fraisage de filets.

Ce n'est donc pas un usinage continu, mais un usinage à coupe interrompue. Le filetage est obtenu par le mouvement de 2, voire 3 axes simultanés. L'opération de tourbillonnage peut se faire dans un alésage borgne ou débouchant, de l'intérieur vers l'extérieur, ou de l'extérieur contre l'intérieur.

Les avantages du tourbillonnage, se situent dans la possibilité de fabriquer des filetages de petites sections sur des profondeurs équivalentes à 5 fois le diamètre nominal et de réaliser le diamètre sur flanc en fonction des tolérances de fabrication demandées.

Le tourbillonnage se pratique généralement dans les matériaux difficiles, où l'opération de taraudage montre ses limites en raison de l'élasticité du matériau usiné, mais également lors de l'exécution de filetages très courts, alors qu'un grand nombre de filets est nécessaire sur une faible longueur. Dans une opération de tourbillonnage, toute la longueur du filet est disponible.

Dans le cas d'un trou borgne et contrairement au taraudage, les derniers filets contre le fond sont utilisables Les grandeurs métriques exécutées par tourbillonnage, débutent de M 0.90 (pas 0.20) pour aller jusqu'à M 5.00 (pas 0.80). Le profil peut être partiel ou complet.

Le tourbillonnage permet d'ajuster la cote du diamètre sur flancs du filetage à exécuter et celle de la portée aux tolérances exigées. Domaine d'applications et technique de l'outil Les outils de tourbillonnage intérieur sont utilisés exponentiellement dans les domaines de la micro mécanique, de l'horlogerie et évidement dans le médical implantable.

Les matériaux dans lesquels les outils de tourbillonnage sont utilisés, sont essentiellement les aciers inoxydables, les titanes (TA6V et T40) et maintenant le PeekTM (polymère). Pour permettre l'usinage par tourbillonnage d'un filet à profil complet, les dimensions et les géométries de l'outil sont d'une très grande importance. La hauteur de dent du profil, correspond à la norme ISO 13-12, c'est-à-dire profil de filetage métrique standard.

Les géométries d'affûtage des outils Utilis permettent d'usiner des filetages sans rencontrer de problèmes de talonnage sur les flancs des profils usinés, même lorsque le ratio entre le diamètre de la couronne de l'outil et celui du diamètre nominal est supérieure à 2:3, grâce à des dépouilles fortement prononcées. Pour obtenir un profil complet, le diamètre de forage est encore réduit par rapport à celui d'un tourbillonnage au profil partiel ou du forage pour taraudage.

Le diamètre de la couronne de l'outil est inférieur au diamètre de forage de D1-(5-8%). Son faible encombrement sur le devant de l'outil, permet à celui-ci de débuter l'usinage d'un filet à quelques centièmes de mm du fond du filet. La couronne possède trois goujures et chaque goujure comporte deux profils pour l'usinage du filet. Le diamètre de la queue primaire est légèrement inférieur à celui du fond de dents (celui de l'outil), permettant ainsi d'usiner le diamètre complet du profil.

La capacité de pénétration de l'outil dans le forage est de 2,6 fois le diamètre nominal pour les exécutions de type WHS et de 5.2 fois pour les WHL. La nuance carbure choisie est une nuance de type K20 super micro grain (grosseur de grain moyenne 0.5µ). Le choix de cette nuance autorise une qualité d'affûtage correspondant à Ra de 0.05µ pour les arêtes de coupe et premières dépouilles de l'outil.

Cette qualité de rectification procure à l'outil une acuité de tranchant parfaite, ce qui permet des avances très faibles. Vitesse de coupe et avance Pas de doute possible, pour tourbillonner une grandeur de M1 dans des conditions optimales d'usinage, il est préférable de posséder une broche permettant d'atteindre des vitesses de coupe correspondantes au matériau.

Bien que les vitesses de coupe pour le tourbillonnage soient comprises entre 50 et 250 m/min, celle-ci ne sont pourtant pas le critère le plus décisif pour la fabrication d'un profil. Avec des broches pneumatiques, ou des broches électriques, il est aisé d'atteindre les vitesses de coupe pré-citées. Il est nécessaire de savoir également que les broches pneumatiques accusent une perte de charge de 10 à 20% du régime lorsque celle-ci sont en prise.

L'effort de coupe engendré par le tourbillonnage est très faible, notamment avec la gamme Utilis qui, grâce à son nombre de dents élevé, permet de diminuer l'avance par dent tout en gardant une avance très confortable par tour de l'outil. Pour les outils de type WHS, c'est-à-dire en exécution courte, les avances sont de l'ordre de 0.009 à 0.075 mm/tr, de M1 à M5.

Pour les outillages à capacité supérieure, il est nécessaire de diminuer celle-ci de 30 à 50%, pour ne pas exagérer le moment de flexion (mf) de l'outil. Prenons l'exemple d'une rotation d'outil d'environ 25'000 t/min, l'avance se calcule comme suit : n = 25'000 min-1; z = 3 ; fz = 0.003 mm Soit : f = n*fz*z = 25000* 0.003*3 = 225 mm/mn Cet exemple très simple nous indique l'avance en mm/min. Dans le cas du calcul d'une avance pour un tourbillonnage par interpolation, c'est-à-dire lorsque l'axe C est fixe (usinage sur centre d'usinage par ex.), celui-ci suffit. Pour le tourbillonnage d'un filet avec l'axe C en rotation lente, il est nécessaire de connaître la longueur développée d'un filet, suivant un calcul que les techniciens d'Utilis se feront un plaisir d'expliquer. L'opération de tourbillonnage Elle constitue à la fabrication du filet proprement dite. Au préalable il est nécessaire que la préparation du forage se fasse correctement. Un forage décentré par rapport à l'outil de tourbillonnage, donnera un résultat absolument inacceptable, étant donné que la hauteur de dent ne sera pas régulière sur la longueur d'un filet, les efforts de coupe seront irréguliers et compromettront fortement la durée de vie de l'outil, voire casseront l'outil après seulement quelques pièces. Il est donc essentiel de s'assurer que le forage soit centré, mais également que celui-ci soit cylindrique et non pas ovale, car le résultat serait le même. Dès lors, deux solutions principales se présentent pour l'usinage des filets. Tourbillonnage avec l'outil en rotation sur lui-même avec broche de machine en rotation lente ou avec broche de machine à l'arrêt. Dans le 2ème cas, l'outil est en interpolation sur le diamètre nominal du filet. Le sens de travail n'est pas d'une grande importance. Il est tout à fait possible de débuter l'opération de tourbillonnage de l'extérieur contre le fond ou le contraire. Cependant dans une logique d'usinage il est préférable de lancer l'opération depuis le fond contre l'extérieur. Il est préférable d'usiner en avalant, mais il est tout à fait possible d'usiner également en opposition. L'entrée radiale en position de travail, peut se faire de deux manières. Elle peut être faite avec le déplacement du seul axe X pour amener l'outil dans sa position de travail et de ce fait procurera une fin de filet nette, hormis la valeur du rayon de la couronne, ou alors le mouvement simultané de deux ou trois axes, amenant ainsi l'outil tangentiellement dans sa position de travail. La fin du filet sera plus douce, mais il en résulte une perte de longueur filetée. Les copeaux ne posent pas de problèmes, ceux-ci sont réduits sous forme de poussière et ne viennent pas gêner l'ensemble de l'opération. Un bon jet d'huile ou d'émulsion est nécessaire pour assurer une bonne évacuation de ceux-ci. Conclusion Le tourbillonnage prend de plus en plus de place dans l'usinage de pièces de petites dimensions. Pour profiter au maximum des avantages de celui-ci, l'environnement machine et process sont également important. Les spécialistes de la maison Utilis et de leur filiale française sont là pour aider les entreprises dans cette voie.

INSCRIVEZ-VOUS GRATUITEMENT

Lecture réservée aux Inscrits

Inscrivez-vous GRATUITEMENT pour accéder à l'intégralité de nos articles de manière ILLIMITEE

AUTRES ARTICLES À PROPOS DE CETTE SOCIÉTÉ

Publicité

Référencez votre société

  • La faire apparaître sur le site et dans les résultats de recherche
  • Publier votre contenu gratuitement
  • Permettre aux internautes de vous contacter par email et téléphone
  • Suivre les demandes des mécanautes dans votre espace

La revue

la fabrication,
depuis la conception
jusqu'au produit fini

  • Abonnement
    Support papier
    150€TTC/an
    format numérique inclus
  • Abonnement
    Support numérique
    150€TTC/an
    format papier sur demande