Les trous sont la fonction usinée la plus courante, et la plus facile à rater. Cette page couvre le type de trou à utiliser, jusqu'où vous pouvez descendre en petite taille, jusqu'à quelle profondeur, comment concevoir des trous borgnes et filetés, et les règles de positionnement qui empêchent la déformation et le rebut.
Tous les trous ne sont pas égaux. Chaque type a un but différent, nécessite un outil différent et a des implications différentes en termes de coût et de tolérance. Choisissez le type le plus simple qui répond à l'exigence fonctionnelle.
| Type de trou | Procédé | Tolérance typique | Facteur de coût | Application typique |
|---|---|---|---|---|
| Trou débouchant | Perçage | ±0,1 à 0,25 mm | 1,0× (référence) | Fixation générale, passage de fluide, réduction de poids |
| Trou borgne | Perçage (arrêté) | ±0,1 à 0,25 mm profondeur ±0,5 mm | 1,1× | Trous filetés, goupilles cylindriques, vis sans tête, fixations cachées |
| Lamage (counterbore) | Foret + fraise | ±0,05 à 0,1 mm (diamètre alésage) | 1,3× | Vis à tête hexagonale creuse, goupilles, bagues |
| Chambrage (countersink) | Fraise à chambrer | ±1° angle, ±0,1 mm diamètre | 1,2× | Vis à tête fraisée, ébavurage, auto-centrage |
| Surface plane (spot face) | Fraise / fraise en bout | ±0,05 mm planéité | 1,2× | Siège de roulement, face de rondelle sur surface brute de fonderie |
| Trou alésé | Foret + alésoir | ±0,005 à 0,02 mm | 1,5 à 2,0× | Goupilles de positionnement, alésages de roulement, ajustements de précision (H7) |
Chaque procédé de réalisation de trous a un diamètre minimum pratique. En dessous de ces limites, la déflection de l'outil, la casse et l'évacuation des copeaux deviennent problématiques. Les valeurs ci-dessous supposent l'acier ou l'aluminium. Les matériaux plus durs (titane, inox) peuvent nécessiter des minimums plus importants.
| Procédé | Diamètre min. | Profondeur max. (L/D) | Tolérance atteignable | État de surface (Ra) | Coût relatif |
|---|---|---|---|---|---|
| Foret hélicoïdal (standard) | 0,5 mm (#80) | 5 à 8×D | ±0,05 à 0,15 mm | 1,6 à 6,3 μm | 1,0× (référence) |
| Alésage (alésoir) | 1,0 mm | 10 à 15×D | ±0,005 à 0,02 mm | 0,4 à 1,6 μm | 1,5 à 2,0× |
| Alésage (outil monocoup) | 3,0 mm | Jusqu'à 50×D | ±0,005 à 0,01 mm | 0,4 à 1,6 μm | 2,0 à 3,0× |
| Perçage au foret à canon | 2,0 mm | Jusqu'à 100 à 150×D | ±0,01 à 0,05 mm | 0,8 à 3,2 μm | 3,0 à 5,0× |
| Perçage profond BTA | 6,0 mm | Jusqu'à 150×D | ±0,01 à 0,03 mm | 0,4 à 1,6 μm | 4,0 à 8,0× |
| Foret à pointer | 0,5 mm | 1 à 2×D | ±0,05 mm | 3,2 à 6,3 μm | 0,3× (pointage seulement) |
| Électroérosion (petit trou) | 0,1 mm | Jusqu'à 20 à 50×D | ±0,005 à 0,02 mm | 0,8 à 3,2 μm | 5,0 à 10,0× |
Un trou borgne ne débouche pas de la pièce. Il est plus complexe qu'un trou débouchant car le foret doit s'arrêter à une profondeur précise, le fond a une forme conique due à la pointe du foret, et les copeaux doivent être évacués vers le haut à travers les goujures.
Les forets hélicoïdaux standard produisent un fond conique — ce n'est pas optionnel, c'est inhérent à la géométrie de l'outil. L'angle de pointe du foret détermine la forme du cône.
| Angle de pointe du foret | Application matériau | Profondeur du cône de fond | Remarques |
|---|---|---|---|
| 118° | Usage général (acier, aluminium, la plupart des matériaux) | ~0,3×D | Pointe standard. La plus courante. Bonne formation de copeaux dans la plupart des matériaux. |
| 135° | Matériaux durs (inox, titane, superalliages) | ~0,35×D | Pointe plus plate = âme plus fin = pénétration plus facile dans les matériaux durs. |
| 90° | Matériaux tendres (aluminium, laiton, plastiques) | ~0,25×D | Pointe plus acérée, réduit l'errance dans les matériaux tendres. |
| Fond plat (fraise) | Lorsqu'un fond véritablement plat est requis | 0 (plat) | Nécessite une fraise ou un foret à fond plat. Plus lent et plus coûteux. À utiliser uniquement si nécessaire fonctionnellement. |
| Plage de profondeur | Rapport L/D | Méthode | Impact sur le coût |
|---|---|---|---|
| Peu profond | ≤ 3×D | Perçage standard, passe unique | Référence |
| Standard | 3 à 5×D | Perçage standard, cycle intermittent | +10 à 20 % |
| Profond | 5 à 10×D | Perçage intermittent, forets à longueur prolongée, avance réduite | +30 à 80 % |
| Très profond | 10 à 30×D | Perçage au foret à canon ou système BTA | +200 à 500 % |
| Ultra-profond | > 30×D | Perçage au foret à canon spécialisé, électroérosion de trous | +500 %+ |
Dans un trou borgne, les copeaux n'ont qu'un seul chemin de sortie — vers le haut à travers les goujures. C'est la principale raison pour laquelle les trous borgnes profonds sont coûteux et lents. Stratégies de conception pour atténuer cela :
| Approche de conception | Avantage | Quand l'utiliser |
|---|---|---|
| Trou débouchant au lieu de borgne | Les copeaux sortent par le fond. Pas besoin de cycle intermittent. Plus rapide, moins cher. | Chaque fois que la conception de la pièce le permet. Préférez toujours les trous débouchants. |
| Réduire la profondeur à ≤ 3×D | Les copeaux s'évacuent facilement en un seul cycle intermittent. Pas d'outillage spécial nécessaire. | Trous de fixation standard. Une vis M6 ne nécessite que 9 à 12 mm de profondeur dans l'aluminium. |
| Cycle de perçage intermittent | Le foret se rétracte périodiquement pour dégager les copeaux. Empêche le tassement et la casse. | Tout trou borgne de plus de 3×D. Pratique standard de programmation CNC. |
| Rainure de dégagement des copeaux | Une zone élargie au fond donne aux copeaux de l'espace pour s'accumuler sans se coincer. | Lorsque le trou doit être borgne et profond, et qu'un trou débouchant n'est pas possible. |
Les trous filetés sont la fonction de trou la plus courante dans les pièces usinées CNC. Bien dimensionner la profondeur, le jeu et le chanfrein d'entrée évite la casse de taraud, les assemblages faibles et les problèmes d'assemblage.
La profondeur d'engagement de filetage requise dépend du matériau taraudé. Les matériaux plus tendres ont besoin de plus d'engagement pour développer leur pleine résistance. Les matériaux plus durs en ont besoin de moins.
| Matériau (taraudé) | Profondeur de filetage min. | Profondeur recommandée | Profondeur utile max. | Pourquoi |
|---|---|---|---|---|
| Aluminium (6061, 7075) | 1,5×D | 1,5 à 2,0×D | 2,5×D | Tendre — a besoin de plus de filets pour éviter l'arrachement |
| Acier (doux, 4140) | 1,0×D | 1,0 à 1,5×D | 1,5×D | Assez résistant avec un engagement standard. Au-delà de 1,5×D n'ajoute aucune résistance. |
| Acier inoxydable (304, 316) | 1,0×D | 1,0 à 1,25×D | 1,5×D | Résistant. Les filets plus profonds augmentent considérablement le temps de taraudage et l'usure du taraud. |
| Titane (Ti6Al4V) | 0,75×D | 0,75 à 1,0×D | 1,25×D | Très résistant — les filets profonds gaspillent du temps d'usinage. Risque de grippage. |
| Laiton / bronze | 1,5×D | 1,5 à 2,0×D | 2,5×D | Tendre — s'arrache facilement. Envisagez un filet rapporté (helicoil) pour les assemblages à forte charge. |
| Plastiques (nylon, Delrin) | 2,0×D | 2,0 à 2,5×D | 3,0×D | Très tendre. Utilisez un pas grossier. Envisagez le taraudage auto-formant ou des inserts pour les assemblages répétés. |
D = diamètre nominal du filetage. Exemple : M8 dans l'aluminium nécessite une profondeur de filetage minimale de 12 mm (1,5 × 8).
Le taraud ne peut pas fileter jusqu'au fond d'un trou borgne. Vous devez prévoir un jeu sous la profondeur de filetage requise.
| Facteur | Valeur | Explication |
|---|---|---|
| Entrée de taraud (chanfrein) | 2 à 3 pas | Les 2 à 3 premiers filets depuis la pointe du taraud sont incomplets — ils ne comptent pas comme engagement complet. |
| Taraud non coupé en fond | 1 à 2 pas | Même un taraud à fond laisse de la matière non coupée tout au fond. |
| Jeu total sous les filets | 3 à 5 pas | Pour M10x1,5 : ajoutez 4,5 à 7,5 mm sous le dernier filet complet. |
M8x1,25-6H À TRAVERS 12, PERCER 18 DE PROFOND. Cela donne à l'usiniste des instructions claires : percer à 18 mm, fileter à 12 mm, laissant 6 mm de jeu pour la pointe du taraud. Si vous indiquez uniquement « M8x1,25 PROFOND 12 », l'usiniste doit deviner la profondeur de perçage — et peut percer trop peu profond, causant la casse du taraud.
| Fonction | Spécification | But |
|---|---|---|
| Chanfrein d'entrée de filetage interne | 0,5 à 1,0 mm × chambrage 120° | Empêche le premier filet de la vis de s'accrocher à l'arête vive du trou. Empêche le dégagement de filet (cross-threading). Ajoutez toujours cela. |
| Chanfrein d'entrée de filetage externe | 0,5 à 1,0 mm × 45° | Aide la vis à démarrer dans l'écrou. Pratique standard. |
| Facteur | Trou débouchant | Trou borgne |
|---|---|---|
| Coût | Plus bas — un seul foret + taraud, pas de butée de profondeur | Plus élevé — nécessite un contrôle de profondeur, un cycle intermittent, du jeu |
| Résistance du filetage | Limitée par l'épaisseur de la pièce | Contrôlée par la profondeur spécifiée |
| Évacuation des copeaux | Les copeaux sortent par le fond — aucun problème | Les copeaux s'accumulent au fond — peuvent casser les tarauds |
| Accès d'assemblage | La vis passe à travers — écrou de l'autre côté | La vis ne passe pas à travers — apparence plus propre |
| Étanchéité | Ne peut pas être étanche (trou ouvert des deux côtés) | Peut être étanche si le fond est bouché ou fermé |
Lorsque la profondeur du trou dépasse 5 fois le diamètre (L/D > 5), le trou est classé comme « profond ». Les trous profonds sont progressivement plus coûteux car l'évacuation des copeaux, l'amenée de liquide de coupe et la rigidité de l'outil deviennent tous des défis.
| Plage L/D | Méthode recommandée | Outil | Facteur de coût | Considération clé |
|---|---|---|---|---|
| 5 à 8×D | Perçage intermittent (CNC standard) | Foret hélicoïdal à longueur prolongée | 1,2 à 1,5× | Réduire l'avance de 30 à 50 % par rapport à la profondeur standard. Profondeur de cycle intermittent = 1 à 2×D. |
| 8 à 15×D | Perçage intermittent ou foret à canon | Foret à trou de lubrification ou foret à canon | 1,5 à 3,0× | Lubrification à travers l'outil fortement recommandée. Cycles intermitents courts (0,5 à 1×D). |
| 15 à 40×D | Perçage au foret à canon | Foret à canon à lèvre unique | 3,0 à 5,0× | Machine dédiée au perçage au foret à canon ou configuration CNC spéciale. Liquide de coupe haute pression à travers l'outil. |
| 40 à 100×D | Perçage au foret à canon ou BTA | Foret profond BTA | 4,0 à 8,0× | Le système BTA extrait les copeaux par le tube extérieur. Meilleur pour les grands diamètres (≥ 15 mm). |
| > 100×D | Foret à canon spécialisé / électroérosion | Foret à canon sur mesure ou électroérosion par fil | 8,0 à 15,0× | Très peu d'ateliers peuvent le faire. Le délai augmente. Envisagez une reconception. |
| Propriété | Foret à canon | BTA (Boring and Trepanning Association) |
|---|---|---|
| Plage de diamètre | 1 à 50 mm | 15 à 200 mm+ |
| Capacité L/D | Jusqu'à 150×D | Jusqu'à 150×D |
| Amenée de liquide de coupe | Par le trou interne du foret | Autour de l'extérieur du tube du foret (annulaire) |
| Évacuation des copeaux | Les copeaux sortent par la goujure (interne) | Les copeaux sortent par le tube du foret (externe) |
| État de surface | Ra 0,8 à 3,2 μm | Ra 0,4 à 1,6 μm (meilleur) |
| Idéal pour | Petits trous profands, production à l'unité | Plus grand diamètre, volume plus important, meilleur état de surface |
L'endroit où vous placez les trous sur une pièce affecte l'usinabilité, la précision de la pièce et l'intégrité structurelle. Les trous trop proches des arêtes provoquent des éclatements. Les trous trop rapprochés les uns des autres provoquent une distorsion de la paroi. Les trous dans des sections fines provoquent une déflection pendant le perçage.
| Règle | Valeur minimale | Pourquoi |
|---|---|---|
| Centre du trou à l'arête (général) | ≥ 1,5×D | Empêche l'éclatement de l'arête pendant le perçage et garantit que l'outil a suffisamment de matière autour du trou. |
| Centre du trou à l'arête (chambrage / lamage) | ≥ 1,5×D + rayon de chambrage | Le diamètre plus grand du chambrage doit également dégager l'arête. |
| Centre du trou à l'arête (trou taraudé) | ≥ 2,0×D | La matière autour d'un trou taraudé doit résister à la force vers l'extérieur pendant le taraudage. Plus près que cela et la paroi bombé ou se fissure. |
| Centre du trou à l'arête (tolérance serrée / alésé) | ≥ 2,0×D | Les parois fines fléchissent pendant l'alésage. Vous ne pouvez pas maintenir des tolérances serrées s'il n'y a pas assez de matière environnante. |
| Règle | Valeur minimale | Pourquoi |
|---|---|---|
| Centre à centre (même diamètre) | ≥ 2,0×D | Empêche l'effondrement de la membrane entre les trous. Garantit l'intégrité structurelle. |
| Centre à centre (diamètres différents) | ≥ (D1 + D2) / 2 + 1 mm | La membrane entre deux trous de tailles différentes doit être d'au moins 1 mm (de préférence 2 mm+) pour survivre à l'usinage. |
| Trous décalés | ≥ 1,5×D dans chaque direction | Même les trous décalés ont besoin d'une distance minimale à l'arête dans les deux axes. |
| Trou à fonction usinée (rainure, poche) | ≥ 1,0 mm de paroi (3 mm de préférence) | Les parois fines entre trous et poches fléchissent pendant l'usinage et provoquent des fonctions hors tolérance. |
| # | Erreur | Ce qui se passe | Approche correcte |
|---|---|---|---|
| 1 | Trou trop proche de l'arête | La matière éclate à l'arête pendant le perçage. Le trou est incomplet, la pièce est au rebut. | Maintenez ≥ 1,5×D du centre du trou à l'arête la plus proche. Pour les trous taraudés, ≥ 2,0×D. |
| 2 | Trou borgne trop peu profond pour la profondeur de filetage | Le taraud bute au fond avant d'atteindre la profondeur de filetage complète. Filets incomplets = assemblage faible. Le taraud peut casser dans le trou. | Profondeur du trou = profondeur de filetage + 3 à 5 pas. Pour M8x1,25 profond 12 mm : percer au moins 16 à 18 mm. |
| 3 | Ne pas indiquer la profondeur de filetage et la profondeur de perçage séparément | L'usiniste doit deviner le jeu. Peut percer trop peu profond (taraud cassé) ou trop profond (temps de cycle gaspillé). | Indiquez les deux : « M10x1,5-6H À TRAVERS 15, PERCER 22 DE PROFOND ». Ne laissez jamais la profondeur de perçage ambiguë. |
| 4 | Spécifier un fond plat alors qu'un conique est acceptable | Nécessite une opération de fraisage au lieu d'un foret. Temps de cycle 2 à 3 fois plus long pour le trou. | Acceptez le cône de pointe de foret sauf si un fond plat est fonctionnellement requis (par ex. siège de joint sous pression, siège de goupille de positionnement). |
| 5 | Trou profond (L/D > 10) sans envisager le perçage au foret à canon | Le perçage intermittent standard produit un trou imprécis et conique. L'outil casse. Temps de cycle excessif. | Pour L/D > 10, spécifiez le perçage au foret à canon ou acceptez des tolérances plus larges. Discutez avec l'usiniste avant de finaliser la conception. |
| 6 | Diamètre de lamage trop proche de l'arête | Le diamètre plus grand du lamage éclate à l'arête même si le trou débouchant est correct. | La distance à l'arête doit tenir compte du diamètre du lamage, pas seulement du diamètre du trou débouchant : ≥ 1,5×D_lamage. |
| 7 | Trou taraudé dans une paroi très fine | La paroi bombé pendant le taraudage. Les filets sont incomplets ou la paroi se fissure. Aucune résistance de filetage. | Épaisseur de paroi minimale autour d'un trou taraudé = 0,5×D (1,0×D de préférence). En dessous, utilisez une plaque à écrou ou un insert. |
| 8 | Trous regroupés trop près les uns des autres | La membrane entre les trous s'effondre pendant l'usinage. La distorsion provoque des erreurs de positionnement. Pièce au rebut. | Espacement centre à centre ≥ 2,0×D pour les trous de même diamètre. Pour des diamètres différents, épaisseur de membrane ≥ 2 mm. |
| 9 | Pas de chanfrein d'entrée sur un trou taraudé | Le premier filet de la vis s'accroche à l'arête vive du trou. Dégagement de filet, désalignement, filets endommagés à l'assemblage. | Ajoutez toujours un chambrage de 120° (0,5 à 1,0 mm de large) à l'entrée du filetage. Coûte des centimes, empêche le rebut. |
| 10 | Sur-spécifier des trous alésés là où un perçage suffit | L'alésage ajoute un changement d'outil, une passe de finition et une tolérance plus serrée sur le pré-perçage. Le coût augmente de 50 à 100 % sans gain fonctionnel. | Utilisez l'alésage uniquement pour les goupilles de positionnement, les alésages de roulement et les ajustements de précision (H7). Pour les trous de passage et la fixation générale, un trou percé est suffisant. |
Choisissez le type le plus simple qui répond à l'exigence fonctionnelle, car chaque fonction supplémentaire ajoute un changement d'outil et une opération. Le trou débouchant est la référence à 1.0×, le trou borgne est à 1.1×, un chambrage 1.2×, un lamage 1.3×, et un trou alésé 1.5–2.0× parce qu'il exige une seconde opération pour atteindre ±0.005–0.02mm. Si une vis à tête fraisée n'est ni visible ni fonctionnelle, une vis à tête hexagonale creuse dans un lamage fait économiser de l'argent. L'alésage ne se justifie que pour les goupilles de positionnement, les alésages de roulement et les ajustements de précision tels que H7 ; sur-spécifier des trous alésés là où un simple perçage suffirait ajoute 50–100% sans aucun gain fonctionnel.
En dessous du minimum du procédé, la déflection de l'outil et la casse prennent le dessus. Un foret hélicoïdal standard commence à 0.5 mm (#80) et tient ±0.05–0.15mm à Ra 1.6–6.3µm ; l'alésage à l'alésoir commence à 1.0 mm et atteint ±0.005–0.02mm à Ra 0.4–1.6µm, tandis que l'alésage à l'outil monocoup commence à 3.0 mm et peut atteindre 50×D de profondeur. L'électroérosion par fil descend jusqu'à 0.1 mm mais coûte 5.0–10.0× par trou : pour des trous inférieurs à 1 mm dans l'inox ou le titane, elle peut rester la solution la moins coûteuse une fois comptés les forets cassés et le rebut.
Le fond n'a pas à être plat — un foret hélicoïdal standard laisse un cône, et une pointe à 118° place le fond à environ 0.3×D sous l'épaulement. Le coût, en revanche, escalade vite avec la profondeur. Jusqu'à ≤ 3×D, le perçage reste la référence ; 3–5×D ajoute +10–20% ; 5–10×D ajoute +30–80% ; 10–30×D ajoute +200–500% ; au-delà de 30×D la majoration est de +500%+. En pratique, un trou de 10 mm de diamètre sur 50 mm de profondeur coûte 5–10× plus cher que le même trou à 10×D : si un trou profond n'est pas nécessaire d'un point de vue fonctionnel, modifiez la conception plutôt que de payer pour lui.
Déterminez la profondeur de filetage selon la matière, puis ajoutez un jeu en dessous. L'aluminium exige 1.5×D au minimum et 1.5–2.0×D recommandé, l'acier 1.0×D, le titane seulement 0.75×D : un filetage M8 dans l'aluminium demande donc au moins 12 mm de profondeur de filetage. Sous le dernier filet complet, laissez 3–5 pas : 2–3 pas pour l'entrée de taraud plus 1–2 pas pour ce qu'un taraud à fond laisse non coupé, ce qui vaut pour M10x1.5 4.5–7.5mm. Indiquez la profondeur de filetage et la profondeur de perçage séparément — par exemple M8x1.25-6H THRU 12, DRILL 18 DEEP — pour que l'usiniste n'ait pas à deviner et ne casse pas le taraud.
Gardez ≥ 1.5×D entre le centre du trou et l'arête la plus proche, et ≥ 2.0×D pour un trou taraudé, car la paroi environnante doit résister à la force vers l'extérieur exercée par le taraud, sinon elle bombe et se fissure. Pour un chambrage ou un lamage, dégagez l'arête de ≥ 1.5×D plus le rayon de chambrage, sinon le plus grand diamètre éclate même quand le trou débouchant est correct. Entre les trous, gardez les centres espacés de ≥ 2.0×D pour un même diamètre, ou de (D1 + D2) / 2 + 1mm pour des diamètres différents, et laissez au moins 1.0mm de paroi — de préférence 3mm — entre un trou et une poche ou une rainure voisine.