Le perçage est l'une des opérations les plus courantes en usinage CNC , mais obtenir un bon trou est rarement aussi simple que de « percer et c'est tout ». Le diamètre, la rectitude, la rondeur, l'état de surface, la qualité du filetage et la précision de positionnement du trou dépendent tous du choix du bon procédé.
Pour les ingénieurs concevant des pièces usinées CNC, comprendre la différence entre le perçage, l'alésage, le taraudage et le réalésage permet d'éviter les problèmes de tolérance, les coûts d'usinage élevés et les défaillances d'assemblage.
Perçage CNC
Le perçage est généralement la première étape du perçage d'un trou. Un foret rotatif enlève de la matière pour créer un trou rond dans la pièce à usiner.
Le forage convient pour :
- Trous de dégagement généraux
- Trous pilotes avant alésage, perçage ou taraudage
- trous traversants et trous borgnes
- exigences de tolérance modérées
La tolérance de perçage habituelle n'est pas extrêmement stricte. Un trou percé peut présenter un léger surdimensionnement, une conicité, des bavures ou un état de surface imparfait, selon le matériau, l'état du foret, la profondeur et la rigidité du montage.
Pour les trous de précision, le perçage est généralement considéré comme une opération d'ébauche plutôt que comme l'opération finale.
Alésage CNC
L'alésage sert à améliorer la précision dimensionnelle et l'état de surface d'un trou déjà percé. Un alésoir n'enlève qu'une petite quantité de matière ; le trou doit donc être pré-percé à un diamètre proche du diamètre final.
L'alésage convient pour :
- Trous pour goujons
- Roulement ou bague s'adapte
- Contrôle précis du diamètre
- Meilleure finition de surface qu'avec le perçage
L'alésage permet d'obtenir des tolérances plus serrées que le perçage, mais il ne corrige pas significativement la position du trou. Si le trou percé est mal positionné, l'alésoir aura tendance à suivre le trou existant.
De bons résultats d'alésage dépendent d'une surépaisseur correcte, d'un montage stable, d'un liquide de refroidissement approprié et d'une vitesse de coupe adaptée.
Alésage CNC
L'alésage consiste à agrandir et corriger un trou existant à l'aide d'un outil de coupe à un seul point ou d'une barre d'alésage. Contrairement au réalésage, l'alésage permet d'améliorer la précision du positionnement, de la rectitude, de la circularité et du diamètre du trou.
L'endommagement convient pour :
- Trous de haute précision
- Trous de grand diamètre
- Trous nécessitant une concentricité précise
- Ajustements critiques et caractéristiques d'alignement
L'alésage est souvent utilisé lorsque la tolérance, la géométrie ou la précision de positionnement sont plus importantes que le temps de cycle. Il est plus lent que le perçage ou le réalésage, mais offre un meilleur contrôle.
Pour les trous profonds ou de petits diamètres, la rigidité de la barre d'alésage devient un facteur primordial. La déformation, les vibrations et les broutages de l'outil peuvent affecter les dimensions et l'état de surface.
Taraudage CNC
Le taraudage crée un filetage interne dans un trou percé. Avant de tarauder, le trou doit être percé au diamètre approprié. Si le trou est trop petit, le taraud risque de casser ; s'il est trop grand, le filetage risque d'être insuffisant.
Le tapotement convient pour :
- Filetages internes
- Trous filetés borgnes
- trous taraudés traversants
- Caractéristiques d'assemblage et de fixation
Les méthodes courantes de taraudage CNC comprennent le taraudage rigide, le taraudage avec porte-taraud flottant, le fraisage de filetage et le taraudage de forme. La méthode la plus adaptée dépend du matériau, du diamètre du filetage, de la profondeur du trou, du volume de production et des capacités de la machine.
Pour les trous borgnes, les ingénieurs doivent prévoir une profondeur supplémentaire suffisante pour le taraudage et l'évacuation des copeaux. Les tarauds de fond peuvent percer plus près du fond, mais ils nécessitent tout de même un espace suffisant.
Comparaison de processus
| Processus | Objectif principal | Exactitude | Finition de surface | Corrige la position du trou |
|---|---|---|---|---|
| Forage Horizontaux | Créer le trou initial | Faible à moyen | Moyen/rugu | Non |
| Alésage | Améliorer la taille et la finition | Haute | Bon | Non |
| Forage | Améliorer la taille, la géométrie et la position | Très élevé | Bon/excellent | Oui |
| Tapotement | Créer un thread interne | Dépendance du thread | Dépendance du thread | Non |
Conseils de conception pour les ingénieurs
Lors de la conception de trous usinés par commande numérique, il faut d'abord tenir compte de leur fonction. Un simple trou de dégagement ne nécessite pas le même processus qu'un trou de goujon emmanché à force ou qu'un alésage de roulement de précision.
Voici quelques conseils de conception utiles :
- Utilisez des forets de diamètre standard lorsque cela est possible.
- Évitez les tolérances trop serrées sur les trous non critiques.
- Spécifiez les trous alésés pour un ajustement précis des goupilles ou des arbres.
- Utilisez l'alésage pour obtenir un diamètre, un positionnement ou une concentricité de haute précision.
- Prévoir une profondeur suffisante pour les trous taraudés borgnes.
- Évitez les trous très profonds et de petit diamètre, sauf si cela est fonctionnellement nécessaire.
- Définissez clairement la taille du filetage, sa profondeur et s'il est borgne ou traversant.
- Ajoutez des chanfreins aux endroits où les pièces nécessitent un assemblage plus facile ou un contrôle des bavures.
Conclusion
Le perçage, l'alésage, le taraudage et le perçage à commande numérique (CNC) jouent chacun un rôle différent dans la réalisation de trous. Le perçage crée le trou, l'alésage améliore le diamètre et la finition, le taraudage assure une grande précision et un contrôle géométrique, et le taraudage crée un filetage interne.
Pour les ingénieurs, l'essentiel est d'adapter le processus d'usinage aux exigences fonctionnelles du perçage. Cela permet de garantir la précision, la fabricabilité et la rentabilité des pièces.
