Arrêtez les défaillances courantes du moletage avant qu'elles ne se produisent. Ce guide, axé sur la DFM, détaille les éléments critiques de la types de moletage, applications et meilleures pratiques que les ingénieurs en mécanique doivent connaître. Apprenez à spécifier correctement, à choisir le bon processus (former ou couper) et à éviter les rebuts de fabrication coûteux.
Meilleures pratiques en matière de moletage Il s'agit de choisir le bon type et le bon procédé pour l'application. Utilisez les molettes diamantées (type AC/AD) pour une prise fonctionnelle et les molettes droites (type AA) pour les applications d'emmanchement. La meilleure pratique consiste à choisir le moletage de coupe pour les pièces dures (>35 HRC) ou à parois minces, et le moletage de forme uniquement pour les matériaux souples et de grand volume.
La clé du succès réside toutefois dans les formules et les références spécifiques que vous indiquez sur le dessin. Poursuivez votre lecture pour découvrir les formules et les calculs ASME Y14.5 qui permettent d'éviter 90% des échecs de fabrication courants.
La décision centrale : Forme ou coupe du moletage
Lorsqu'il s'agit de moletage, la première décision importante à prendre est le processus de fabrication : Formes de moletage ou Coupe moletage. La plupart des ingénieurs apprennent une règle simple, mais dangereusement trompeuse : "Le moletage de forme est rapide et bon marché ; le moletage de coupe est lent et coûteux".
Il s'agit d'un piège cognitif critique.
Cette logique ne calcule que la temps d'usinage par pièce. Elle ignore complètement la Coût total de la qualité (TCOQ) et les risques considérables que vous, l'ingénieur, prenez dans le cadre du projet.
Le moletage de forme (ou moletage par déplacement) est un procédé de formage à froid. Il utilise une immense pression radiale - parfois des milliers de livres - pour déplacer la matière et former les dents. Il est donc très sensible aux variations de configuration et de matériau.
Nous l'appelons "jeu de configuration" parce que le diamètre du flan doit être contrôlé avec des tolérances extrêmes (souvent ±0,0005″). Si la dureté de votre matériau est légèrement incohérente ou si le réglage est erroné d'une fraction, vous pouvez facilement mettre au rebut les 100 premières pièces.
Le moletage, quant à lui, est un processus d'usinage de précision, tout comme le moletage à l'arc. couper un fil. Il utilise une fraise pour enlever de la matière, en n'imposant pratiquement aucune contrainte radiale à la pièce. Il ne s'agit pas d'un pari, mais d'une trajectoire 100% prévisible, contrôlée par la CNC. La première pièce sera identique à la 1000e.
L'arbre de décision de votre processus
Alors, comment choisir ? Ne commencez pas par le coût. Commencez par les questions suivantes.
- La dureté de mon matériau est-elle supérieure à 35 HRC ?
- Oui : Arrêtez. Vous devez utiliser Coupe moletage. Essayer de former des matériaux durs (comme l'acier inoxydable ou l'acier à outils) provoquera un écaillage et détruira l'outillage.
- Non : Passez à la question 2.
- S'agit-il d'une pièce à paroi mince (par exemple, paroi < 2 mm) ?
- Oui : Vous devez utiliser Coupe moletage. La force radiale du moletage de forme volonté déformer ou même effondrer la pièce.
- Non : Passez à la question 3.
- S'agit-il d'une pièce de grande valeur ou la molette est-elle adjacente à une tolérance critique ?
- Oui : Il est fortement conseillé de préférer Coupe moletage. Il constitue une "assurance processus". Il n'affecte pas les surfaces adjacentes et élimine le risque de rebut qui serait catastrophique pour un composant de grande valeur.
- Non : S'il s'agit d'une pièce simple, peu coûteuse et produite en grande quantité dans un matériau souple (comme un bouton en aluminium), Formes de moletage est une option viable.
Nous l'avons constaté de visu avec un client spécialisé dans les appareils médicaux. Sa conception spécifiait une molette en diamant sur une pièce à paroi mince (0,75 mm). Acier inoxydable 316L pour un montage par pression.
Leur premier fournisseur a manqué à son obligation de former des molettes et de les faire fonctionner à l'aide d'une machine à coudre. mise au rebut des pièces de 100% en écrasant les tubes. Nous avons changé le processus pour un moletage coupé, ce qui a permis de protéger complètement l'intégrité de la pièce et de résoudre la crise de fabrication.
Ce choix stratégique est bien plus important que les quelques centimes économisés sur le temps de cycle.
Types de molettes et applications : Assurer le succès fonctionnel de 100%
Choisir le bon moletage processus (Forme vs. Coupe) est la moitié de la bataille. L'autre moitié consiste à choisir le bon modèle pour le travail. Votre choix détermine directement si la pièce fonctionnera comme prévu.
La distinction la plus importante à faire est la suivante : Est-ce que je conçois pour poignée ou pour un ajustement serré?
Pour une prise en main fonctionnelle : molette en diamant (type AC/AD)
C'est celui que l'on rencontre le plus souvent. Pour une poignée, une vis à ailettes ou toute autre pièce devant être saisie manuellement (en particulier dans des conditions huileuses ou humides), il est préférable d'utiliser un Molette diamantée (Type AC/AD) est l'étalon-or.
Le motif en diamant à 90° assure une friction multidirectionnelle contre la main ou les doigts de l'utilisateur. Pour la plupart des outils et des boutons d'usage général, un 96 DP (pas diamétral) offre un excellent équilibre entre une prise en main agressive et le confort de l'utilisateur. Pour des applications plus fines et plus ergonomiques, vous pouvez opter pour un 128 DP.
Pour les raccords à la presse : La molette droite (type AA) est la solution la plus adaptée. Seulement Choix
Voici l'une des erreurs les plus courantes et les plus coûteuses que nous voyons commettre par les ingénieurs : N'utilisez jamais une molette diamantée pour une application de type "press-fit".
Revenons à notre client spécialisé dans les dispositifs médicaux. Sa première conception a échoué non seulement à cause de la processus (moletage de forme sur une paroi mince), mais aussi à cause de la modèle.
Ils avaient spécifié une molette en diamant pour presser un PEEK sur le tube en 316L.
Voici ce qui s'est passé : Les pointes de diamant acérées ont agi comme un "râpe à fromage". en grattant et en rasant le matériau PEEK au fur et à mesure qu'il était pressé. Cela a créé des débris de plastique (une défaillance critique dans un dispositif médical) et, parce qu'il supprimée au lieu de préhension la force d'arrachement était presque nulle.
La solution a consisté à passer à un Type AA (droit) Molette.
Les dents d'une molette droite agissent comme des ailettes ou des "barbes". Lorsqu'elles sont pressées dans un matériau plus mou (comme le plastique ou même un métal plus mou), elles forcent le matériau à flux et déformer autour des dents. Cela crée un puissant serrure mécanique et maximise la force d'arrachement.
Manipuler en toute confiance les matériaux difficiles à usiner
Qu'il s'agisse d'acier inoxydable 316L, de PEEK ou de titane, votre projet mérite un partenaire qui comprend le processus. Zenithin est spécialisée dans l'usinage de haute précision de pièces complexes.
Tableau de sélection rapide des applications de la molette
Utilisez ce tableau pour sélectionner le motif et la hauteur de ton qui conviennent à votre fonction spécifique.
| Scénario d'application | Modèle recommandé | Pas recommandé (DP) | Principales considérations en matière de conception |
|---|---|---|---|
| Poignée fonctionnelle (outils, poignées) | Diamant (Type AC/AD) | 96 DP (standard) | Équilibre entre la prise en main et le confort de l'utilisateur. |
| Press-Fit (dans le plastique/PEEK) | Droit (Type AA) | 160 DP (Fine) | CRITIQUE : Empêche le raclage et maximise la force d'arrachement. |
| Press-Fit (dans le métal) | Droit (Type AA) | 128 DP (moyen) | Crée une déformation plastique contrôlée pour un verrouillage sûr. |
| Fin/Décoratif (boutons de montre) | Diamant (Type AC/AD) | 160 DP ou plus fin | Utilisez le moletage de coupe pour une finition nette, précise et esthétique. |
Le guide de l'ingénieur : Comment rappeler parfaitement le moletage sur un dessin
C'est là que le bât blesse. Un dessin ambigu est la cause première des échecs de fabrication. Comme l'a souligné Alex Krulikowski, ancien membre du comité ASME Y14.5, l'objectif fondamental de toute spécification de dessin est de communiquer clairement les exigences fonctionnelles. L'ambiguïté est l'ennemi.
Votre dessin est votre principal outil de communication. Une note vague comme "KNURL" avec une flèche est un pari. A professionnel est une instruction précise.
Bien et mal : Un exemple visuel
- Mauvais appel : Une simple ligne de fond pointant vers la surface avec le texte "KNURL". C'est la recette d'un désastre. Elle indique au machiniste rien sur le pas, le type ou le diamètre de contrôle final.
- Bon appel (par ASME Y14.5): Une boîte de contrôle des fonctionnalités qui ressemble à ceci :
96 DP TYPE AC SURÉLEVÉ ⌀.755 MIN
Voyons ce que cela signifie exactement pour le fabricant :
96 DP(Pitch) : Il s'agit de spécifier un Pas diamétral de 96 (96 dents par pouce de diamètre). C'est la norme la plus courante aux États-Unis.TYPE AC(Type) : Il s'agit d'une molette en forme de diamant surélevé, qui est le résultat standard de la méthode moletage de forme.⌀.755 MIN(diamètre) : Il s'agit de la dernière exigence d'inspection, non négociable. Elle stipule que le diamètre moleté, lorsqu'il est mesuré plus les dents, doit être d'au moins 0,755 pouce.
La formule la plus importante que votre manuel a oubliée
Voici le secret le plus important pour réussir moletage de forme (Type AC) : le concepteur doit également calculer et spécifier les diamètre de l'ébauche avant cannelure.
Pourquoi ? Le moletage de forme est un processus de déplacement. Pour obtenir un motif net et précis sans "double trace", l'outil doit être capable de former un motif parfait, entier nombre (entier) de dents (N) sur la circonférence.
La formule pour s'en assurer est la suivante : Dblank = N / DP
Voici comment l'utiliser :
- Vous connaissez le DP souhaité (par exemple, 96).
- Vous connaissez votre diamètre nominal (par exemple, 0,750″).
- Calculer N : N=0,750×96=72. Il s'agit d'un nombre entier parfait.
- Par conséquent, votre Dblank (le "diamètre avant la boucle") doit être de exactement 0,750″.. Vous devez ajouter une tolérance stricte sur votre dessin (par exemple, ±0,0005″).
Ce n'est pas seulement notre opinion, c'est un principe fondamental de l'usinage. En tant que rédacteurs du Manuel des machines Le fait de ne pas contrôler le diamètre avant moletage est la cause la plus fréquente des défaillances du moletage, telles que l'écaillage et le "double-tracking".
Votre liste de contrôle avant le vol pour les calligraphies de Knurling
Avant de signer ce dessin, parcourez cette liste :
- Processus choisi ? (Forme vs. Coupe)
- Modèle choisi ? (Droit pour le press-fit, Diamant pour le grip)
- Emplacement spécifié ? (par exemple, 96 DP)
- Type spécifié ? (par exemple, type AC ou type AD)
- OD final spécifié ? (par exemple, ⌀.755 MIN)
- (Crucial !) Si l'on utilise Formes de moletageAvez-vous calculé et spécifié les diamètre de l'ébauche avant cannelure avec une tolérance serrée ?
- Rainures de décharge ? Avez-vous ajouté des contre-dépouilles pour protéger les surfaces de précision adjacentes du flux de matériau ?
DFM pour le moletage : Guide d'analyse des défaillances
Même avec un appel parfait, il se peut que vous receviez des échantillons qui n'ont tout simplement pas l'air corrects. Lorsque cela se produit, il s'agit presque toujours d'une Conception pour la fabrication (DFM) qui aurait pu être détecté au stade de la conception.
Voici un catalogue simple d'analyse des défaillances pour les trois défauts de moletage les plus courants et la manière de les corriger. sur votre dessin.
Défaillance #1 : "Double-Tracking" ou dents chaotiques
- À quoi cela ressemble-t-il ? Un motif désordonné, chaotique, où les dents semblent avoir été tamponnées les unes sur les autres. Le dessin n'est ni propre ni net.
- La cause première : C'est le symptôme classique d'une diamètre de l'ébauche (Dblank) dans un moletage de forme processus. L'outil n'ayant pas pu créer un nombre entier de dents, il a "glissé" et créé un deuxième motif qui se chevauche.
- La solution de conception : Revenez à votre conception. Recalculez votre formule Dblank=N/DP. Vous devez spécifier ce diamètre de pré-couronne et le maintenir dans une tolérance serrée. Cette simple modification résoudra le problème dans 99% des cas.
Défaillance #2 : Dents "écaillées" ou ébréchées
- À quoi cela ressemble-t-il ? La surface de la molette se décolle, s'écaille ou est ébréchée, comme si le matériau était trop fragile.
- La cause première : Le matériau était trop dur pour le processus. Cela se produit presque toujours lorsque moletage de forme est tentée sur un matériau résistant comme acier inoxydable ou tout alliage plus dur que 35 HRC. Le processus n'est pas déplacement le matériel ; c'est rupture il.
- La solution de conception : La solution est simple. Modifiez le dessin pour spécifier un Molette de coupe (Type AD). Le processus de découpe n'aura aucune difficulté à créer un motif propre sur un matériau dur.
Défaillance #3 : Déformation ou distorsion de la pièce
- À quoi cela ressemble-t-il ? La pièce elle-même est compromise. Un tube prend une forme ovale ou un arbre fin est plié.
- La cause première : L'énorme pression radiale exercée par les moletage de forme a été appliquée à une partie qui ne pouvait pas la supporter - en l'occurrence, un pièce à paroi mince (comme le tube de 0,75 mm de notre client).
- La solution de conception : Tout comme pour l'échec de l'écaillage, la solution consiste à modifier le processus. Préciser Coupe moletage. La contrainte radiale est pratiquement nulle, ce qui protège la géométrie de la pièce. En règle générale, si l'épaisseur de la paroi est inférieure à 2 mm, il est préférable d'opter d'emblée pour le moletage coupé.
Arrêter de concevoir des fonctionnalités, commencer à concevoir un processus
En fin de compte, les moletage ne consiste pas à copier une norme d'un manuel. Il s'agit de concevoir un système complet et robuste de gestion de l'information. stratégie de fabrication-un plan global qui associe le matériau choisi, la fonction requise et le processus de fabrication adéquat.
Votre responsabilité en tant qu'ingénieur n'est pas seulement de "concevoir une fonction". Elle consiste à utiliser vos connaissances en matière de conception pour la fabrication (DFM) afin de fournir à votre fournisseur un dessin "sans ambiguïté, 100% fabricable".
Ne jouez pas avec des prototypes coûteux et ne risquez pas de compromettre le calendrier de votre projet avec une pièce qui ne peut pas être fabriquée. Si vous n'avez pas 100% confiance en votre moletage En particulier pour les matériaux résistants comme l'acier inoxydable ou pour les pièces complexes à parois minces, demandez l'avis d'un expert avant d'opter pour le métal.
Ne vous faites pas d'illusions sur votre conception.
Si vous avez une idée en tête, assurons-nous qu'elle est parfaite. avant production. Téléchargez votre dessin dès aujourd'hui et nos ingénieurs d'application vous fourniront une analyse DFM gratuite et sans engagement. Nous vous aiderons à revoir votre types de moletage, applications et meilleures pratiques pour que votre pièce soit un succès 100% dès le premier essai.
Références et notes
[1] ASME Y14.5 : Se réfère à la norme de l'American Society of Mechanical Engineers pour le dimensionnement et le tolérancement. Cette norme est la ligne directrice qui fait autorité pour les dessins techniques, garantissant que toutes les caractéristiques géométriques sont clairement définies.
[2] Pas diamétral (DP) : Système standard (impérial) pour spécifier la grosseur des molettes. Il s'agit du rapport entre le nombre total de dents sur la circonférence et le diamètre. Un nombre de DP plus élevé (par exemple 160 DP) correspond à une molette plus fine, tandis qu'un nombre plus faible (par exemple 96 DP) correspond à une molette plus grossière.
[3] Manuel des machines : Un ouvrage de référence faisant autorité pour les ingénieurs en mécanique, les concepteurs et les machinistes, publié par Industrial Press. La citation fait référence à sa section complète sur les molettes et le moletage, qui détaille la relation critique entre le diamètre de l'ébauche et le pas.
