Le taraudage est un processus d’usinage par enlèvement de matière qui permet de créer des filetages internes dans un trou pré-percé. Contrairement au fraisage de filetage (qui utilise un outil à profil de filetage pour former le pas par interpolation), le taraudage utilise un outil monobloc appelé taraud, qui reproduit l’intégralité du profil du filetage en une passe.
Les propriétés qui définissent la qualité et la faisabilité du taraudage sont :
Le taraudage est un processus exigeant pour l’outil et la machine, car il implique un contact continu entre le taraud et la pièce sur toute la longueur du filetage.
Les forces de taraudage sont composées de deux composantes principales :
Le couple est la contrainte la plus critique pour le taraudage : il dépend du matériau de la pièce, du diamètre du taraud, du pas et de la profondeur du trou. Pour des matériaux durs ou des filetages de grand diamètre, le couple peut dépasser la capacité du couple de la machine, ce qui justifie le choix de modèles adaptés. Par exemple, le centre d’usinage vertical GA-MV856 dispose d’un couple de 95,5 Nm (en puissance maximale), adapté au taraudage de filetages M20 dans l’acier doux, tandis que le centre de taraudage GA-VT540, avec un couple de 17,5 Nm, est limité à des filetages jusqu’à M10 dans l’acier.
Le contact continu entre le taraud et la pièce génère une chaleur importante, qui peut atteindre 600 °C à 800 °C dans la zone de coupe. Cette chaleur est d’autant plus élevée que le matériau de la pièce est dur ou résistant à la déformation. Pour éviter que la chaleur ne dégrade le revêtement du taraud ou ne provoque une déformation de la pièce, il est essentiel d’utiliser un fluide de coupe adapté, avec un débit suffisant pour refroidir la zone de coupe et évacuer les copeaux.
La formation des copeaux est un facteur déterminant pour la qualité du filetage et la durée de vie du taraud. Contrairement à d’autres processus d’usinage, le taraudage se déroule dans un espace confiné (le trou), ce qui rend l’évacuation des copeaux difficile.
L’usure du taraud se manifeste principalement par :
Les paramètres de taraudage dépendent du matériau de la pièce, du type de trou (borgne ou débouchant) et du type de taraud.
La vitesse de coupe (Vc) est la vitesse linéaire du tranchant du taraud par rapport à la pièce, exprimée en mètres par minute (m/min). Elle détermine la fréquence de rotation du taraud (N) selon la formule : N = (1000 × Vc) / (π × D), où D est le diamètre nominal du taraud en mm.
Les plages de vitesse de coupe recommandées sont les suivantes :
| Matériau | Vitesse de coupe (m/min) | Compromis |
|---|---|---|
| Aluminium et alliages | 20 à 60 | Vitesse élevée pour réduire l’adhésion, mais risque de casse si le couple est insuffisant. |
| Laiton et cuivre | 15 à 40 | Vitesse modérée pour éviter les éclats sur le filetage. |
| Acier doux (< 400 HB) | 10 à 25 | Vitesse adaptée pour équilibrer la durée de vie du taraud et la qualité du filetage. |
| Acier dur (> 400 HB) | 5 à 15 | Vitesse faible pour réduire la chaleur et l’usure du taraud. |
| Fonte | 15 à 30 | Vitesse élevée pour réduire l’usure par abrasion. |
Le choix de la machine doit être adapté à la vitesse de rotation nécessaire. Par exemple, le centre de taraudage GA-VT540 dispose d’une vitesse maximale de 20 000 tr/min, qui permet de tarauder un filetage M6 dans l’aluminium à une vitesse de coupe de 40 m/min (N ≈ 2122 tr/min), tandis que le centre d’usinage GA-MV856, avec une vitesse maximale de 12 000 tr/min, est limité à des vitesses de coupe plus faibles pour les petits diamètres.
L’avance (f) est la distance parcourue par le taraud le long de son axe par tour de rotation. Pour le taraudage, l’avance est égale au pas du filetage. Par exemple, pour un filetage M10 avec un pas de 1,5 mm, l’avance est de 1,5 mm/tour.
Il est essentiel de respecter cette règle pour éviter des défauts de pas ou une casse du taraud. Les machines à commande numérique (CNC) disposent d’une fonction de taraudage synchronisé, qui adapte la vitesse de rotation du taraud en temps réel pour maintenir l’avance égale au pas, même en cas de variation du couple.
La géométrie du taraud est adaptée au type de trou et au matériau de la pièce :
Le choix de la géométrie du taraud implique des compromis :
Les défaillances les plus courantes du taraudage sont la casse du taraud, les défauts de filetage et la dégradation de la précision.
La casse du taraud est la défaillance la plus coûteuse, car elle peut endommager la pièce et nécessiter un temps d’arrêt important pour extraire le taraud cassé.
Les défauts de filetage incluent les filetages déformés, les filetages incomplets, les éclats sur le profil du filetage et les défauts de pas.
La dégradation de la précision du filetage se manifeste par un diamètre moyen du filetage trop petit ou trop grand, ou par un pas non conforme.
Le taraudage est un processus efficace pour la plupart des applications de filetage interne, mais il présente des limites dans les cas suivants :
Pour des filetages de diamètre supérieur à M30, le couple de coupe nécessaire devient très élevé, ce qui dépasse la capacité de la plupart des machines. Dans ce cas, le fraisage de filetage est souvent préféré, car il permet de former le filetage par interpolation, avec un couple de coupe beaucoup plus faible.
Pour des matériaux durs (dureté supérieure à 50 HRC) ou très résistants (ex : titane, inconel), le taraudage est difficile, car l’usure du taraud est très rapide et le risque de casse est élevé. Dans ce cas, le fraisage de filetage avec un outil en carbure monobloc ou le taraudage par déformation (pour les matériaux ductiles) sont des alternatives plus adaptées.
Pour des trous borgnes dont la profondeur est supérieure à 3 fois le diamètre du filetage, l’évacuation des copeaux est très difficile, ce qui augmente le risque de casse du taraud et de défauts de filetage. Dans ce cas, le fraisage de filetage est préféré, car il permet d’évacuer les copeaux plus facilement.
Pour des filetages de haute précision (classe de tolérance inférieure à 4H), le taraudage est souvent limité par l’usure du taraud et la déformation thermique de la pièce. Dans ce cas, le fraisage de filetage avec une machine de haute précision est préféré.
| Scénario | Paramètres recommandés | Dépannage des défaillances |
|---|---|---|
| Taraudage M6 × 1 dans l’aluminium | Vc = 40 m/min, N ≈ 2122 tr/min, f = 1 mm/tour, taraud à canal hélicoïdal pour trou débouchant | Si casse du taraud : réduire Vc à 30 m/min, vérifier le couple de la machine (ex : GA-VT540 avec 17,5 Nm est adapté). |
| Taraudage M10 × 1,5 dans l’acier doux | Vc = 15 m/min, N ≈ 955 tr/min, f = 1,5 mm/tour, taraud à canal droit pour trou borgne | Si défauts de filetage : augmenter le débit de fluide de coupe, remplacer le taraud usé. |
| Taraudage M20 × 2,5 dans l’acier doux | Vc = 10 m/min, N ≈ 159 tr/min, f = 2,5 mm/tour, taraud à canal droit pour trou débouchant | Si couple trop élevé : utiliser une machine avec couple suffisant (ex : GA-MV856 avec 95,5 Nm). |
| Taraudage M8 × 1,25 dans la fonte | Vc = 25 m/min, N ≈ 995 tr/min, f = 1,25 mm/tour, taraud à canal droit pour trou débouchant | Si éclats sur le filetage : réduire Vc à 20 m/min, utiliser un taraud avec un tranchant affûté. |
Avant de lancer une opération de taraudage, vérifiez les points suivants :
Quelle machine choisir pour le taraudage de petits filetages dans l’aluminium ? Les centres de taraudage GA-VT540 et GA-VT540P sont adaptés, car ils disposent d’une vitesse maximale de 20 000 tr/min, d’un couple de 17,5 Nm et d’une précision de répétition de 0,004 mm, adaptée au taraudage de filetages jusqu’à M10 dans l’aluminium.
Comment éviter la casse du taraud lors du taraudage de trous borgnes ? Utilisez un taraud adapté aux trous borgnes (cône d’entrée long, canal d’évacuation adapté), réduisez la vitesse de coupe de 20 à 30 % par rapport au taraudage de trous débouchants, augmentez le débit de fluide de coupe pour améliorer l’évacuation des copeaux et vérifiez que la profondeur du trou est suffisante pour accueillir le cône d’entrée du taraud.
Quel est le diamètre du trou pré-percé pour un filetage M12 × 1,75 dans l’acier doux ? Le diamètre du trou pré-percé pour un filetage M12 × 1,75 dans l’acier doux est de 10,2 mm. Ce diamètre permet de former un filetage complet avec une profondeur de filetage adaptée à la résistance du filetage.
Le taraudage est-il adapté au titane ? Le taraudage du titane est possible, mais difficile. Le titane est un matériau résistant à la déformation, qui génère une chaleur importante et un couple de coupe élevé. Il est recommandé d’utiliser un taraud en carbure monobloc revêtu, une vitesse de coupe faible (5 à 10 m/min) et un fluide de coupe de haute performance. Pour des applications exigeantes, le fraisage de filetage est souvent préféré.
Comment vérifier la qualité d’un filetage taraudé ? La qualité d’un filetage taraudé est vérifiée à l’aide d’un calibre de filetage passe/ne passe pas. Le calibre passe doit s’enfoncer complètement dans le filetage sans forcer, tandis que le calibre ne passe pas ne doit pas s’enfoncer de plus de 2 tours. Pour des applications de haute précision, le diamètre moyen et le pas du filetage sont mesurés au micromètre ou au projecteur de profil.
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