Forme B ou Forme C : quel taraud convient à quel trou ?

Le principe de base est simple : la Forme B avec entrée GUN est prévue pour les trous débouchants. La Forme C possède une entrée plus courte et s’utilise principalement pour les trous borgnes. Avec la Forme C, il faut toutefois faire une distinction plus précise. Une exécution à goujures droites ne transporte pas activement les copeaux hors de l’avant-trou, tandis qu’une hélice à droite les ramène vers son ouverture. La variante adaptée ne dépend donc pas uniquement du type d’avant-trou, mais également de la matière et de la forme des copeaux produits.

La Forme B et la Forme C désignent d’abord l’entrée

L’entrée est la zone avant du taraud machine dans laquelle les dents de coupe réalisent progressivement le profil du filet. Les premières dents ne taillent pas immédiatement le profil complet. Elles n’enlèvent tout d’abord qu’une partie de la matière. À chaque dent suivante de l’entrée, le profil est usiné plus profondément jusqu’à obtenir la forme complète du filet. Le taraud pénètre ainsi plus facilement dans l’avant-trou. Dans le même temps, l’effort généré pendant le taraudage se répartit sur plusieurs arêtes de coupe au lieu de s’exercer dès le départ dans son intégralité sur quelques dents.

Avec la Forme B, ce travail de coupe se répartit généralement sur quatre à cinq filets. La Forme C possède en revanche une entrée plus courte d’environ deux à trois filets. Dans un trou borgne, le profil complet du filet peut ainsi se rapprocher davantage du fond de l’avant-trou. Les lettres B et C ne constituent toutefois pas une description complète de l’outil. Les goujures, l’entrée GUN, le sens de l’hélice et l’angle d’hélice doivent également être pris en compte.

« Lors du choix, il ne suffit pas de lire Forme B ou Forme C sur l’outil. La Forme B est la solution standard évidente pour les trous débouchants, tandis qu’avec la Forme C, il faut également vérifier si des goujures droites ou une hélice à droite conviennent à la matière. Les copeaux courts et cassants peuvent rester dans les goujures (Forme C), alors que les copeaux longs doivent être évacués du trou borgne de manière contrôlée (Forme C avec hélice à droite). L’interaction entre le type d’avant-trou, la matière, la profondeur de filetage et l’évacuation des copeaux est donc toujours déterminante. »

Forme B avec entrée GUN pour trous débouchants

La Forme B possède une entrée GUN qui pousse vers l’avant, dans le sens de coupe, les copeaux produits pendant le taraudage. Dans un trou débouchant, cette trajectoire est libre. Les copeaux peuvent sortir du côté opposé de la pièce au lieu de rester dans le filet déjà taillé.

Cette évacuation fait de la Forme B la solution privilégiée pour les trous débouchants, en particulier dans les matières produisant des copeaux moyens à longs. L’outil peut en même temps être réalisé avec des goujures comparativement peu profondes, ce qui lui confère une grande stabilité. Cet avantage est particulièrement important pour les usinages répétitifs et la production en série, car la trajectoire des copeaux est clairement définie et la zone filetée n’est pas inutilement encombrée de copeaux.

En principe, un taraud de Forme C peut également être utilisé dans un trou débouchant. Il serait toutefois excessif d’affirmer de manière générale que la Forme C peut toujours y être employée sans restriction. Les exécutions de Forme C à goujures droites conviennent par exemple aussi aux trous débouchants dans les matières à copeaux courts. Lorsque les copeaux sont plus longs, la Forme B est généralement le choix le plus pertinent et le plus économique grâce à l’évacuation ciblée vers l’avant.

Exemple pratique : Filetage débouchant M6 dans du 42CrMo4

42CrMo4, un filetage débouchant M6 et une trajectoire libre des copeaux vers l’avant : pour cette combinaison, un essai pratique VÖLKEL a été réalisé avec un taraud machine GRÜNRING en HSSE, Forme B avec entrée GUN. Les filetages ont été réalisés dans un composant d’essieu avant chez un équipementier automobile.

La géométrie de l’outil correspondait directement à l’application. Grâce à l’avant-trou débouchant, les copeaux produits pendant le taraudage pouvaient être évacués vers l’avant à travers la pièce, dans le sens de coupe. Le taraud machine GRÜNRING utilisé était en outre adapté à l’usinage de cette matière.

L’utilisateur était satisfait de la qualité des filetages réalisés et a obtenu une durée de vie plus élevée avec les outils employés.

Tu trouveras d’autres informations sur l’outil, la machine, la lubrification et le résultat de l’essai dans l’article « Filetage M6 dans du 42CrMo4 : essai pratique du taraud machine GRÜNRING ».

Forme C sans hélice à droite pour trous borgnes

La Forme C possède une entrée courte d’environ deux à trois filets. Le profil complet du filet est ainsi obtenu plus tôt qu’avec la Forme B. Cela est important dans les trous borgnes, car l’espace disponible au-delà du filetage requis est limité.

Avec une exécution droite de Forme C, les copeaux ne sont toutefois pas transportés activement hors de l’avant-trou. Pendant l’usinage, ils s’accumulent dans les goujures et en partie dans l’espace restant derrière le filet. Ce fonctionnement n’est fiable que si la matière produit des copeaux courts et faciles à maîtriser, ou si le filetage à réaliser est relativement court.

Le volume des goujures doit être suffisant pour loger les copeaux produits. Si les copeaux sont plus longs que prévu ou si le filetage est trop profond, les goujures peuvent se remplir progressivement. Les copeaux ne sont alors plus correctement logés et peuvent se coincer entre l’outil et les flancs du filet. Une Forme C sans hélice à droite ne convient donc pas automatiquement à tous les trous borgnes.

Forme C avec hélice à droite pour trous borgnes

Dans les matières produisant des copeaux longs, il ne suffit pas de les loger dans les goujures. Ils doivent être évacués activement hors du trou borgne. La Forme C est pour cela associée à une hélice à droite.

Les goujures hélicoïdales transportent les copeaux vers la queue de l’outil et l’ouverture de l’avant-trou. Les copeaux ne sont ainsi pas compactés devant l’outil au fond fermé de l’avant-trou. Cela est particulièrement important dans les matières tenaces qui produisent des copeaux longs ou continus.

L’angle d’hélice nécessaire dépend de l’application. En règle générale, les exigences relatives à l’évacuation des copeaux augmentent lorsque la matière devient plus tenace, que les copeaux s’allongent ou que la profondeur de filetage augmente. Selon la gamme d’outils et le domaine d’utilisation, VÖLKEL propose donc différentes exécutions de Forme C avec plusieurs angles d’hélice. Il existe par exemple des versions avec une hélice à droite de 15°, 35°, 39° ou 40°.

La formulation précise est importante : la Forme C seule n’évacue pas les copeaux hors du trou borgne. C’est l’hélice à droite qui assure cette fonction. La Forme C désigne d’abord l’entrée courte. Seule l’association d’une entrée courte et d’une hélice à droite produit l’outil typique destiné aux trous borgnes dans les matières générant des copeaux longs.

La matière détermine l’exécution de Forme C adaptée

Le choix de l’outil ne doit pas reposer uniquement sur la désignation générale de la matière. Le comportement réel de la matière lors de l’usinage dans les conditions présentes est déterminant.

Si la matière produit des copeaux courts et cassants, ceux-ci peuvent souvent être logés dans les goujures d’une exécution droite de Forme C. Si les copeaux sont en revanche longs, continus ou difficiles à maîtriser, ils doivent être évacués activement hors du trou borgne. Une Forme C avec hélice à droite est alors le choix le plus adapté.

La fonte grise et les aciers plus tenaces constituent des exemples typiques de formations de copeaux différentes. En raison de sa structure, la fonte grise produit généralement des copeaux courts et cassants qui se logent relativement bien dans les goujures. Les aciers plus tenaces peuvent en revanche produire des copeaux plus longs ou continus, qui nécessitent une évacuation active hors du trou borgne. Il ne s’agit toutefois pas d’une règle absolue liée à la matière. Le comportement réel des copeaux dans les conditions d’usinage concrètes est toujours déterminant.

Même deux pièces généralement désignées comme étant en acier peuvent se comporter très différemment pendant le taraudage. La résistance, la ténacité, l’alliage, le traitement thermique et l’état réel de la matière influencent la formation des copeaux. S’y ajoutent la profondeur de filetage, la vitesse de coupe, la lubrification, la machine et la géométrie de l’outil. La désignation de la matière n’est donc que le point de départ du choix, et non la réponse complète.

« Dans la pratique, l’erreur ne vient souvent pas du choix de la Forme C en lui-même, mais du fait que le comportement des copeaux de la matière n’a pas été suffisamment pris en compte lors du choix de l’exécution précise. Pour les trous borgnes en particulier, il est essentiel de savoir si les copeaux peuvent être logés en toute sécurité dans les goujures ou s’ils doivent être évacués activement hors de l’avant-trou. »

La profondeur de filetage n’est pas égale à la profondeur de perçage

Dans les trous borgnes, trois profondeurs différentes sont souvent confondues :

1. La profondeur de filetage utile désigne la zone dans laquelle le filet est entièrement formé.
2. La profondeur de l’outil indique jusqu’où le taraud doit réellement pénétrer dans l’avant-trou.
3. La profondeur de l’avant-trou comprend en plus la distance de sécurité nécessaire et la zone de la pointe du foret.

Ces trois valeurs ne sont pas identiques. L’entrée ne produit pas immédiatement le filet à la profondeur complète du profil. Les premières dents de coupe n’enlèvent tout d’abord qu’une partie de la matière. Le profil du filet est progressivement achevé au fil de l’entrée. Le taraud doit donc pénétrer dans l’avant-trou plus profondément que la profondeur de filetage utile souhaitée.

Avec la Forme C, il faut généralement ajouter les deux à trois filets de l’entrée. Une distance de sécurité par rapport au fond de l’avant-trou est également nécessaire. Le taraud ne doit pas toucher le fond de l’avant-trou pendant l’usinage.

Le principe simplifié suivant s’applique :

La zone conique créée par la pointe du foret hélicoïdal doit également être prise en compte. Cette zone n’est pas entièrement disponible pour le taraud comme espace de travail utile. La surprofondeur concrète dépend donc de la dimension du filetage, du pas, de l’outil utilisé et de la géométrie du fond de l’avant-trou.

Avec une Forme C sans hélice à droite, un autre facteur doit être pris en compte : les copeaux ne sont pas évacués activement hors de l’avant-trou. Ils restent principalement dans les goujures et en partie dans l’espace libre derrière le filet. Cette zone sert de réserve à copeaux et doit être suffisamment grande pour loger les copeaux produits pendant l’usinage.

Un avant-trou plus profond peut offrir un espace supplémentaire aux copeaux. Il ne remplace toutefois pas automatiquement une géométrie d’outil adaptée. Si la matière produit des copeaux longs ou continus, même une réserve à copeaux plus importante peut rapidement atteindre ses limites. Une Forme C avec hélice à droite constitue alors généralement la solution la plus sûre pour le processus, car elle transporte activement les copeaux vers l’ouverture de l’avant-trou.

Quelles sont les conséquences d’un mauvais choix d’outil ?

Forme B dans un trou borgne conventionnel

La Forme B pousse vers l’avant, dans le sens de coupe, les copeaux produits pendant le taraudage. Dans un trou débouchant, cette trajectoire est libre. Dans un trou borgne, elle se termine en revanche au fond fermé de l’avant-trou. Les copeaux s’accumulent devant le taraud machine et se compactent de plus en plus à mesure que l’usinage progresse.

Le couple peut alors augmenter considérablement. Au plus tard lors de l’inversion du sens de rotation, le copeau encore relié à la matière doit être cisaillé proprement. Comme la Forme B possède une entrée plus longue et une géométrie conçue pour les trous débouchants, un copeau mince risque de ne pas être entièrement cisaillé et de se coincer entre l’entrée et le flanc du filet. Les conséquences possibles sont des flancs de filet endommagés, des ébréchures sur les arêtes de coupe et, dans le pire des cas, la rupture du taraud machine.

Forme C sans hélice à droite avec des copeaux longs

Une Forme C à goujures droites ne transporte pas activement les copeaux hors de l’avant-trou. Avec des copeaux courts et cassants, cela peut fonctionner tant que le volume des goujures et l’espace disponible sont suffisants. Si la matière produit toutefois des copeaux longs ou continus, les goujures se remplissent progressivement.

Les copeaux peuvent s’accrocher, se glisser entre l’outil et le flanc du filet ou être entraînés et écrasés lors du retour du taraud machine. Le processus devient alors instable, le couple augmente et la surface du filet peut être endommagée. Une Forme C avec hélice à droite est dans ce cas nécessaire pour transporter les copeaux de manière contrôlée vers l’ouverture de l’avant-trou.

Forme C dans un trou débouchant

En principe, un taraud machine de Forme C peut également être utilisé pour un trou débouchant. Dans les matières à copeaux courts, une Forme C à goujures droites peut même convenir aux trous borgnes comme aux trous débouchants. L’utilisation de la Forme C dans un trou débouchant n’est donc pas automatiquement un mauvais choix.

Dans les matières produisant des copeaux moyens ou longs, la Forme B est toutefois généralement la solution la plus pertinente. L’entrée GUN conduit les copeaux vers l’avant, dans le sens de coupe, et utilise ainsi la sortie libre du trou débouchant. Une Forme C avec hélice à droite transporterait au contraire les copeaux vers la queue de l’outil, alors qu’ils pourraient sortir vers l’avant de l’avant-trou. Le filetage peut certes être réalisé de cette manière, mais l’évacuation des copeaux est inutilement défavorable pour cette application et peut favoriser la formation de paquets de copeaux autour de la queue.

Exception absolue : Forme B dans un trou borgne très profond

Dans certains cas particuliers, un outil avec entrée GUN peut également être utilisé dans un trou borgne. Pour cela, l’avant-trou doit être nettement plus profond que le filetage requis. Sous la profondeur de filetage utile, il doit rester suffisamment d’espace libre pour loger les copeaux poussés vers l’avant dans le sens de coupe.

Il ne s’agit toutefois pas d’une recommandation générale pour un taraud machine conventionnel de Forme B. Selon l’application, une géométrie d’outil adaptée peut être nécessaire, par exemple une entrée plus courte et un angle de dépouille d’entrée convenant au trou borgne. Les copeaux restent malgré tout dans l’avant-trou et doivent éventuellement être retirés lors d’une opération supplémentaire.

Cette solution n’est généralement pas pertinente pour une production en série planifiée. L’avant-trou doit être percé plus profondément alors que cette profondeur supplémentaire n’est pas nécessaire au fonctionnement du filetage. Le temps d’usinage augmente, le foret hélicoïdal est davantage sollicité et la machine reste occupée plus longtemps. Selon la pièce, la profondeur d’avant-trou nécessaire peut en outre être impossible à réaliser en raison de l’épaisseur de matière disponible.

Avec l’éventuel travail de nettoyage, cela entraîne des coûts de processus supplémentaires. Si l’usinage peut être planifié dès le départ, il convient donc de choisir directement une exécution de Forme C adaptée. La Forme B dans un trou borgne très profond reste une exception absolue réservée à des conditions particulières et ne constitue pas une alternative normale pour la production en série.

Les signes typiques d’une exécution d’outil inadaptée sont une augmentation soudaine du couple, un fonctionnement irrégulier de l’outil, des paquets de copeaux visibles, des flancs de filet rugueux ou endommagés, des ébréchures au niveau de l’entrée ou une profondeur de filetage qui n’est pas entièrement atteinte. Dans ce cas, le processus doit être interrompu et ne doit pas simplement être poursuivi en appliquant davantage de force. La géométrie de l’outil, l’évacuation des copeaux et la profondeur de l’avant-trou doivent d’abord être contrôlées.

Choisir la Forme B ou la Forme C en cinq étapes

1. Déterminer le type d’avant-trou : un trou débouchant indique généralement la Forme B, un trou borgne la Forme C.
2. Contrôler le comportement des copeaux : les copeaux courts et cassants peuvent être usinés avec une Forme C sans hélice à droite. Les copeaux longs ou continus nécessitent une Forme C avec hélice à droite.
3. Adapter la géométrie de l’outil : l’entrée, les goujures et, le cas échéant, l’angle d’hélice doivent correspondre à l’application.
4. Contrôler la profondeur de filetage et la profondeur de l’avant-trou : l’entrée, la distance de sécurité, la pointe du foret et l’espace nécessaire aux copeaux doivent être pris en compte.
5. Considérer l’ensemble du processus : la machine, la lubrification, les paramètres de coupe et la rentabilité font également partie du choix de l’outil.