Paramètres pour un tourbillonnage réussi

Sep 12, 2023

Avec le tourbillonnage de fil, vous n'avez pas à vous soucier de mélanger le fil entre les segments, ce qui offre une meilleure finition globale. Photo publiée avec l'aimable autorisation d'INDEX.

Le tourbillonnage de filetage est un processus qui utilise une coupe interrompue de type fraisage qui réduit le diamètre de la barre de stock à un filetage complet en un seul passage. Un accessoire dédié est conçu spécifiquement pour tenir les coupe-fils, dans lesquels le fil est broyé. Dans la machine, cet accessoire pivote afin que l'opérateur puisse l'ajuster à l'angle d'attaque approprié pour les spécifications de filetage.

"C'est vraiment un processus plus rapide avec une qualité de surface élevée", a déclaré Thomas Mittmann, propriétaire, Mittmann Inc., Rigaud, Qué. "Il n'y a pas de formation de bavures comme on le voit avec le fraisage et pas de formation de rides comme dans le roulage de filets."

Le tourbillonnage de fils est une excellente option pour les ateliers qui cherchent à produire des fils longs et complexes sur un tour de style suisse, car il permet à la machine d'exécuter toute la section filetée en une seule fois.

"Dans les méthodes plus traditionnelles, nous finissons par voir des temps de cycle très longs pour générer des fils parce que le fil doit être segmenté à environ 25 mm de longueur, et cela prend beaucoup de passes", a déclaré Scott Laprade, applications et support technique, Genevieve Swiss Industries Inc., Westfield, Mass.

Avec le tourbillonnage de fil, vous n'avez pas à vous soucier de mélanger le fil entre les segments, ce qui offre une meilleure finition globale. Si le fil est long sur une longue distance, le tourbillonnage du fil est beaucoup plus rapide que le pointage simple.

"Si vous prenez certaines des pièces médicales et avec des formulaires particuliers, j'ai entendu des clients avoir besoin de faire 71 ou 130 passages pour créer ce fil", a déclaré Patrick O'Neal, ingénieur en chef des applications, INDEX Corp., Noblesville, Ind.

O'Neal a expliqué que les ateliers qui doivent produire des filetages Whitworth standard ou des filetages à un seul angle inclus à 60 degrés n'envisageraient probablement pas le tourbillonnage de filetage, car il n'est pas adapté à ces applications et le coût de l'insert de tourbillonnage peut être prohibitif.

« Pour les fabricants de matériel médical, la plupart des commandes de vis d'implant sont comprises entre 1 500 et 5 000 pièces par cycle de production », a déclaré Melissa Singher, coordinatrice principale des produits et CT, NTK Cutting Tools, Wixom, Michigan.

Le tourbillonnage de filetage est conçu pour les travaux à haute production, en particulier les vis à os, qui sont conçues avec des formes plus complexes, notamment des filetages profonds, des pas multiples et un pas de filetage unique.

"Selon le type de fil et la longueur du fil, vous pourriez avoir besoin de moins de 60 secondes pour produire quelque chose qui aurait normalement pris quelques minutes avec d'autres méthodes", a déclaré Laprade.

Le tourbillonnage de filetage est conçu pour fileter efficacement dans les environnements de production élevée, en particulier pour les vis à os, qui sont conçues avec des formes plus complexes, notamment des filetages profonds, des pas multiples et un pas de filetage unique. Photo gracieuseté de NTK Cutting Tools.

Il a ajouté que certaines personnes ne réalisent pas que le tourbillonnage de fil ressemble beaucoup à une coupe de fraisage. Avec plus de neuf à 12 fraises, ces dents sont réparties plus uniformément sur la pièce, ce qui se traduit généralement par une meilleure finition de surface, des vitesses et des avances plus rapides et une meilleure durée de vie de l'outil que les options à point unique.

"La résistance des bords des inserts à un seul point a tendance à être plus faible, ce qui est amplifié par les angles de dégagement nécessaires pour former le filetage", a déclaré Singher. "Les plaquettes de tourbillonnage ont des arêtes plus solides car le dégagement est obtenu en faisant tourner la broche."

Parce que la broche fonctionne à proximité de la douille de guidage, ou d'une douille allongée, la technologie de tourbillonnage offre un support et une rigidité, qui sont particulièrement bénéfiques sur les composants de grande longueur avec de petits diamètres. Cette rigidité se traduit également par les finitions de surface les plus fines.

Le tourbillonnage de filetage est une excellente option pour la production à grand volume de vis complexes. Cependant, Mittmann a noté que les dispositifs de tourbillonnage de machine et de fil limitent le diamètre et la taille du fil qui peuvent être tourbillonnés. Le choix du tourbillonnage dépend donc fortement de l'application et des spécifications de la pièce.

En matière de tourbillonnage de filets, deux options s'offrent aux fabricants : une machine à tourbillonner dédiée ou un tour de type suisse.

Une machine à tourbillonner dédiée produit strictement des fils, c'est tout. Un opérateur y charge une grande ébauche et la machine y fait tourner une hélice, qu'il s'agisse d'une vis sans fin de pompe hélicoïdale ou d'une longue pièce filetée.

"Le défi d'opter pour une machine de tourbillonnage dédiée est que les pièces peuvent nécessiter d'autres opérations d'usinage en plus du tourbillonnage", a déclaré Mittmann. "La machine peut-elle également effectuer des opérations de tournage et de fraisage (face et OD) ? Cela peut être limitant. Mais la taille des pièces est aussi un critère. Le volume de production justifie-t-il une machine dédiée, qui ne peut faire que du tourbillonnage de filets, ou peut-il être fait sur un tour suisse existant en ajoutant une unité de tourbillonnage de filets ? Ce sont des choses importantes à considérer."

Un tour de style suisse, en particulier ses douilles de guidage et sa poupée mobile, se prête bien au tourbillonnage de filets et peut produire des filets efficacement. O'Neal a noté qu'une machine de type suisse permet à l'opérateur d'atteindre directement la douille de guidage, en maintenant la rigidité pour les filets extrêmement longs en un seul passage. Si cela était fait sur une machine conventionnelle, l'opérateur devrait extraire la pièce et effectuer des inspections là où les passes étaient en panne, ce qui rendrait le processus extrêmement lourd.

"Vous pouvez faire du filetage par tourbillonnage sur une fraiseuse 5 axes", a déclaré Laprade. "Mais c'est très spécifique à l'application, et vraiment utilisé uniquement pour générer un filetage plus court, simplement parce que la fraise n'a pas le mécanisme de support comme le fait la CNC Swiss."

Il est important de comprendre la capacité d'un tour CNC suisse, en particulier si la marque et le modèle de la machine peuvent adapter une broche de tourbillonnage. Passer au tourbillonnage de filets obligera les ateliers à travailler avec des fournisseurs et des fabricants d'outillage pour personnaliser les inserts selon la forme de filetage spécifique et terminer la configuration et la programmation réussies sur le tour CNC suisse.

Avec plus de 9 à 12 fraises, les dents sont réparties uniformément sur la pièce à usiner, ce qui se traduit par une meilleure finition de surface, des vitesses et des avances plus rapides et une durée de vie de l'outil accrue par rapport aux options à point unique. Photo gracieuseté de NTK Cutting Tools.

"Il est courant de collaborer avec l'équipe d'ingénierie du fabricant d'outillage pour la configuration initiale et les premières exécutions afin de surveiller la production précoce et de composer le système pour obtenir des cycles de production cohérents", a déclaré Singher. "C'est aussi toujours une bonne idée d'envisager un corps de fraise et des plaquettes TW de secours."

"Nous avons des clients qui cherchent à fileter aussi petit que 1,5 à 2 mm de diamètre et aussi gros que 15 à 16 mm", a déclaré Laprade. "C'est une gamme réelle et très dépendante du type de matériau. J'ai des clients qui mélangent des plastiques PEEK de qualité médicale à des alliages aérospatiaux agressifs. J'ai également vu des alliages à haute température, toutes sortes d'acier inoxydable, et le titane est très populaire dans l'industrie médicale. Le type de matériau utilisé dictera les vitesses et les avances."

Cependant, la vitesse de la broche principale dépend du nombre d'inserts, que ce soit 4, 6, 9 ou plus. Selon Singher, la vitesse de la broche principale ira de 8 à 30 tr/min, tandis que la fraise tourbillonnante tournera entre 1 000 et 4 000 tr/min. Le taux d'alimentation sera le même que le pas sur le fil.

"Le style du corps de la fraise doit correspondre au modèle de machine et de broche à utiliser pour la fabrication du filetage", a déclaré Singher. "Les informations appropriées devront être fournies pour concevoir les inserts : dessin détaillé de la pièce avec les dimensions du filetage, les tolérances requises, le diamètre de la barre et le type de matériau. Il est important de fournir autant d'informations sur les spécifications de la forme du filetage pour créer les inserts exacts et garantir le succès."

Le tourbillonnage à grande vitesse a été développé pour faire face aux défis uniques rencontrés dans l'industrie médicale, en particulier avec des géométries de filetage non conventionnelles.

"De plus en plus, nous voyons des vis qui ont un majeur droit mais ensuite un mineur conique ou à rayon", a déclaré O'Neal. "Pour ces filetages non conventionnels, les fabricants peuvent concevoir un insert spécial, un insert de garniture, qui créerait le fil majeur comme il créait le mineur. C'est l'un des grands avantages du tourbillonnage à grande vitesse."

Le tourbillonnage à grande vitesse fonctionne en synchronisant l'unité de tourbillonnage avec l'axe C de la machine. Cela permet à la broche de tourner comme elle le ferait sur un tour conventionnel. L'outil de tour est mis devant pour pouvoir maintenir le filetage majeur. Ensuite, l'unité de tourbillonnage réalise ce filetage radial conique en même temps.

Le tourbillonnage à grande vitesse permet également plusieurs fils de plomb, qu'il s'agisse de deux ou quatre fils différents. O'Neal a expliqué qu'avec les méthodes traditionnelles, deux ou quatre dérivations peuvent être produites, mais une fois que l'avant de la vis est cannelé, ce qui est une caractéristique autotaraudante que l'on trouve principalement sur les vis à os, l'opérateur ne peut pas revenir dessus avec un filetage à double pas car le filetage ne peut pas être récupéré en raison de l'unité de fraisage.

"Avec cette technologie, les deux broches sont synchronisées et nous avons la possibilité de nous en détacher", a déclaré O'Neal. « Parce qu'il y a toujours des bavures pendant le processus de cannelure, la zone cannelée peut être fraisée car la machine peut saisir le filetage à pas multiples, l'ébavurer, puis l'enfoncer dans le reste de la vis. Le tourbillonnage à grande vitesse serait jusqu'à 30 % plus rapide, car désormais un opérateur n'a plus à faire des allers-retours entre l'outil de tournage et l'outil de filetage ; nous pouvons simplement le faire sur toute la longueur de la vis en une seule fois.

La rédactrice adjointe Lindsay Luminoso peut être jointe à [email protected].

Le tourbillonnage de filets est un processus rapide avec une qualité de surface élevée. Il n'y a pas de formation de bavures comme on le voit avec le fraisage et pas de formation de rides comme dans le laminage de filets. Photo gracieuseté de Mittmann.

Geneviève Swiss Industries, www.genswiss.com

INDEX Traub, us.index-traub.com

Mittmann, www.mittmann.com

Outils de coupe NTK, www.ntkcuttingtools.com