Fraisage de filetage et taraudage : une comparaison complète pour l'usinage de précision

Introduction :

Dans le monde de l'usinage de précision, le choix de la bonne méthode de création de filetages est crucial pour obtenir les meilleurs résultats en termes de résistance, de finition de surface et de rentabilité globale. Parmi les méthodes les plus couramment utilisées pour créer des filetages figurent le fraisage de filetage et le taraudage. Bien que les deux méthodes soient efficaces, elles ont chacune leurs avantages, leurs limites et leurs meilleurs scénarios d’utilisation.

Dans cet article, nous approfondirons les subtilités du fraisage de filetage et du taraudage, en explorant quand une méthode est préférable à une autre et en analysant des facteurs tels que les propriétés des matériaux, la taille du filetage, la profondeur du trou et le volume de production.

1. Comprendre les bases du fraisage de filetage et du taraudage :

Fraisage de filetage :
Le fraisage de filets consiste à utiliser une fraise rotative pour créer des filets dans un trou. La fraise se déplace le long de la surface selon une trajectoire hélicoïdale, formant le profil de filetage souhaité. Ce processus est effectué à l'aide d'une fraiseuse CNC et l'outil comporte généralement plusieurs arêtes de coupe qui s'engagent simultanément dans le matériau.

Taper :
Le taraudage, quant à lui, est un processus dans lequel un outil de taraudage (semblable à un foret avec des filetages coupants) est utilisé pour créer des filetages internes en faisant tourner l'outil à l'intérieur du trou. Le taraudage est généralement effectué à l'aide d'un tour CNC ou d'un centre d'usinage vertical.

2. Principales différences :

2.1. Exigences en matière d'outillage :
Fraisage de filetage : Nécessite une fraise spécialisée avec plusieurs arêtes de coupe, qui peut créer des filetages à droite et à gauche.

Taper : Uses a single-point tool that cuts threads directly into the material, and there are different taps for different materials and thread forms.

2.2. Configuration et polyvalence de la machine :
Fraisage de filetage : Offers more versatility as it can be used to create a variety of threads, including larger sizes or custom profiles, on both blind and through holes. It can also be done on a CNC mill, which is more versatile in terms of general machining operations.

Taper : Typically requires a dedicated tapping cycle, making it somewhat less versatile in terms of setup and customization compared to thread milling.

2.3. Précision du fil :
Fraisage de filetage : Typically provides a higher level of accuracy and surface finish because the cutter does not have to engage the material at the same point as a tapping tool. It's also easier to adjust parameters for thread size during the milling process.

Taper : Tapping may experience slight inaccuracies due to tool wear, especially in hard materials. It can also have issues like tool breakage in deeper holes or irregular threads in challenging materials.

3. Considérations matérielles :

3.1. Matériaux durs (par exemple, acier inoxydable, titane) :
Fraisage de filetage : Ideal for hard materials as it reduces the risk of tool breakage. Thread milling also doesn’t generate as much heat as tapping, which helps maintain tool life and quality.

Taper : In hard materials, tapping can be slower and more prone to tool breakage. Also, tapping deep holes in hard materials is generally not recommended because of potential tool deflection and failure.

3.2. Matériaux souples (par exemple, aluminium, laiton) :
Fraisage de filetage : Works well for soft materials but might be slower than tapping due to the multi-cutting-edge nature of the operation.

Taper : Faster in soft materials, as it’s a more direct process with minimal setup required.

4. Facteurs influençant la décision :

4.1. Taille et profondeur du fil :
Fraisage de filetage : Works well for larger threads (above 1/2” in diameter) and deep threads. It’s especially effective for creating internal threads that are deeper than the length of a typical tap.

Taper : Best suited for shallow threads, generally under 1” in diameter. The deeper the thread, the more likely tapping will cause issues like tap breakage or thread deformation.

4.2. Temps de cycle et volume de production :
Fraisage de filetage : The cycle time is generally longer due to the process’s complexity, and while it can be optimized with multi-tooth cutters, it’s not as fast as tapping in many cases. However, in low-volume or custom runs, it may be the better option due to its versatility.

Taper : Tapping tends to be faster in high-volume production when making threads in shallow holes with a small diameter. The faster tool engagement allows quicker threading, especially for industries requiring large quantities of parts.

4.3. Contrôle des puces :
Fraisage de filetage : Thread milling produces continuous, manageable chips, reducing the risk of chip buildup and allowing for better heat dissipation.

Taper : Can produce short, broken chips, which may become trapped in the hole and lead to issues like chip packing or tool clogging. Special care must be taken to ensure chip evacuation, especially in deeper holes.

5. Avantages du fraisage de filetage :

Polyvalence : le fraisage de filetage peut créer une grande variété de formes de filetage, y compris des filetages non standard et surdimensionnés.

Précision : précision supérieure, en particulier pour les filetages plus gros ou plus profonds.

Durée de vie de l'outil : les outils durent plus longtemps en raison de l'action de coupe moins agressive.

Pas besoin de trous pré-percés : le fraisage du filetage ne dépend pas de la taille du trou, ce qui permet une plus grande flexibilité dans la taille des trous.

Capacité multitâche : une fraiseuse CNC peut être utilisée pour d'autres opérations, telles que le surfaçage, le perçage ou le fraisage de contours, ce qui augmente l'efficacité.

6. Avantages du taraudage :

Vitesse : Le taraudage est un processus rapide, en particulier pour les filetages peu profonds dans les matériaux souples.

Simplicité : la configuration et l'outillage sont relativement simples et rentables par rapport au filetage par fraisage.

Coûts d'outillage inférieurs : les outils de taraudage sont généralement moins chers que les fraises à fileter, ce qui les rend plus économiques pour les applications à gros volume et à filetage peu profond.

Cohérence : dans les séries de production à grand volume, le taraudage a tendance à être plus cohérent dans la formation du filetage et est plus facile à automatiser.

7. Applications les mieux adaptées au fraisage de filetage :

Grandes tailles de filetage : le fraisage de filetage est idéal pour les filetages plus grands (plus de 1/2") ou les applications de haute précision.

Trous profonds ou borgnes : lorsqu'il s'agit de trous profonds, le fraisage de filetage permet un meilleur contrôle de la déflexion de l'outil et de la précision du filetage.

Matériaux difficiles à usiner : le fraisage de filets est souvent la méthode de prédilection pour les matériaux difficiles comme l'acier à haute résistance, l'acier inoxydable et le titane.

Formes de filetage complexes : le fraisage de filetage peut facilement créer des profils de filetage non standard ou personnalisés, ce qui le rend idéal pour les applications de niche.

8. Applications les mieux adaptées au taraudage :

Fils petits et peu profonds : le taraudage est efficace pour réaliser des fils petits et peu profonds dans des matériaux mous à moyens.

Production en grand volume : lorsque vous devez produire rapidement un grand nombre de pièces filetées, le taraudage est souvent le choix le plus économique.

Exigences de filetage simples : Pour des filetages simples et standard, le taraudage est efficace et rentable.

Conclusion :

En conclusion, le fraisage de filets et le taraudage ont chacun leurs avantages et leurs limites respectives. Le choix entre les deux méthodes dépend de plusieurs facteurs, notamment la dureté du matériau, la taille du filetage, la profondeur du trou, le volume de production et les exigences de qualité du filetage.

Pour les filetages plus gros, plus profonds et de haute précision, le fraisage de filets est souvent le meilleur choix.

Pour les filetages plus petits et moins profonds dans des matériaux plus souples, le taraudage reste une option fiable et plus rapide.