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Comment concevoir des trous pour les pièces – conseils pratiques

Partager une compréhension commune sur la façon dont les pièces sont fabriquées est en effet la clé pour améliorer le processus d’approvisionnement pour les concepteurs. C’est pourquoi nous enrichissons notre « guide meviy » sur la conception des pièces. Cet article de blog se concentre sur les considérations de base relatives à la conception de l'usinage des trous. Voyons quels sont les différents types de trous et comment concevoir des trous pour vos pièces mécaniques usinées sur plan en évitant certaines des erreurs les plus courantes.

Informations de base sur l'usinage des trous

Dans le cas de l'usinage, les trous sont généralement traités au cours des étapes suivantes :

Perçage d'un trou central.
Perçage d'un avant-trou (processus de perçage).
Effectuer des opérations d'usinage spécifiques en fonction de l'utilisation prévue. Les exemples sont l'alésage, le taraudage, le lamage.

Voyons ci-dessous les informations relatives à chaque trou :

Perçage central

Le perçage central consiste à créer une petite indentation, appelée trou central, à l'aide d'un outil spécialisé appelé foret central. Cette empreinte a pour but d'assurer un positionnement précis des opérations de perçage ultérieures.

Lamage

Le lamage est la technique utilisée pour s'assurer que la tête de la vis ne dépasse pas de la surface. Bien qu’il soit possible de réaliser un lamage avec une fraise classique, pour les lamages de vis standardisés, on utilise souvent des outils de coupe spécialement conçus pour le lamage.

Taraudage

Lorsqu'il s'agit de créer des trous pour fixer des pièces à l'aide de vis, l'usinage par taraudage est la meilleure option. Après le processus de perçage initial, l'usinage par taraudage est effectué pour créer le trou fileté. Un outil de coupe spécialisé est utilisé à cette fin et, dans le cas de l'usinage CNC , un programme dédié appelé cycle de taraudage est utilisé.

Alésage

Lorsqu'un ajustement précis est nécessaire pour l'insertion d'une goupille ou l'accouplement avec d'autres composants, il est nécessaire de créer un trou propre et parfaitement rond sur la surface intérieure. Dans ce cas, l'alésage est effectué après le processus de forage initial. Dans le cas de diamètres plus importants, un outil spécifique peut être utilisé pour obtenir la qualité souhaitée. L'alésage est réalisé à l'aide d'un outil dont les arêtes de coupe sont situées sur le côté. L'alésoir est mis en rotation tout en passant lentement à travers le trou percé, ce qui permet d'enlever une petite quantité de matériau de la surface intérieure. Il rase la surface intérieure, ce qui permet d'obtenir un trou propre et très précis. L'alésage est utilisé lorsqu'une tolérance d'environ ±0,01 mm par rapport au diamètre du trou est requise.

Usinage par perçage

Le processus de base de l'usinage de ce type de trou implique l'utilisation d'un outil appelé foret. Il est monté sur la broche d'une machine et tourne tout en étant déplacé de haut en bas dans un mouvement linéaire. L'action de forage est réalisée en plongeant de manière répétée le trépan dans la pièce à usiner. Comme l'action de forage implique de multiples mouvements de haut en bas, le trou résultant présente une surface intérieure irrégulière et rugueuse. C'est ce que l'on appelle communément un "trou pilote". Si un simple trou suffit, le forage seul est acceptable.

Guide sur la conception des trous - problèmes courants

Examinons maintenant quelques problèmes courants liés à l'usinage des trous. Il peut en effet y avoir des malentendus et des décalages entre les besoins du concepteur et la capacité du fournisseur. Nous vous présentons ici les problèmes les plus courants liés aux trous, et nous espérons qu'ils vous seront utiles pour mieux apprendre à concevoir des trous pour vos pièces personnalisées.

Le trou est trop proche des bords - Solution

Un premier facteur important qui peut causer des problèmes avec les trous est la présence de trous près du bord. Pendant l'usinage des trous, le matériau est poussé vers l'extérieur par le foret. Si vous essayez de créer un trou très près du bord, là où la distance avec le côté est minimale, la surface risque de ne pas pouvoir résister à la force d'usinage. Cela entraînera un gonflement ou une déformation du côté.

En effet, les trous situés près du bord sont structurellement faibles et il n'est généralement pas recommandé de les concevoir de cette manière.

Pour éviter de telles situations, il est conseillé de maintenir une distance minimale par rapport au bord d'au moins le diamètre du trou. Ceci est particulièrement important pour les trous filetés, car ils sont plus sujets à ces problèmes et nécessitent une attention particulière.

S'il est impossible de maintenir la distance nécessaire dans la conception, une autre approche consiste à effectuer un usinage supplémentaire sur le côté après le processus de perçage du trou. Cela peut aider à réduire l’effet de « gonflement » causé par l’usinage initial. Cependant, l'introduction d'une étape d'usinage supplémentaire peut augmenter les coûts et la complexité.

Le trou est trop profond - Solution

Dans l'usinage des trous, la précision peut être obtenue pour des profondeurs allant jusqu'à environ 8 fois le diamètre. Au-delà de cette profondeur, des processus spécialisés sont nécessaires pour éviter les problèmes et les erreurs de fabrication.

Avec des trous aussi profonds, ils ont tendance à se plier et le diamètre du trou à s'élargir. Bien qu'il existe des méthodes d'usinage de haute précision pour les trous profonds, comme le honage, il y a toujours des limites si le trou initial est tordu. Dans ce cas, une autre option consiste à utiliser l'usinage par décharge électrique pour la sculpture de formes. Néanmoins, il est important de se rappeler qu'il existe encore des limites à l'usinage de trous profonds avec une grande précision, en fonction de la forme. Selon la règle générale, une profondeur d'environ 8 fois le diamètre est un bon point de départ.

Imaginons par exemple une pièce similaire à celle présentée dans la figure ci-dessous. Il présente des trous de passage de petit diamètre sur toute la longueur du bloc.

Si vous percez le trou dans une seule direction, il se déformera. Le foret se courbe progressivement au fur et à mesure qu'il s'enfonce, ce qui entraîne des erreurs plus importantes au fur et à mesure qu'il s'éloigne de l'entrée.

Dans les cas où le trou est traversant, une approche permettant de minimiser les effets de la flexion consiste à effectuer le perçage à mi-chemin des deux côtés. Ce type d'usinage est communément appelé "gun-drilling".

Conclusions

Comme nous l'avons vu, il y a plusieurs considérations à prendre en compte du côté de la fabrication, en fonction de l'objectif et de la forme du trou. Bien qu'il existe encore des aspects plus profonds, si vous pouvez saisir fermement les principes fondamentaux dont nous avons discuté aujourd'hui, il est probable que vous serez en mesure de concevoir de manière à ce que le processus de fabrication s'y adapte facilement.

La conception a ses propres problèmes et la fabrication a également ses propres exigences. Il est important que les deux parties comprennent leurs points de vue respectifs et travaillent ensemble pour améliorer le développement des produits.