Un trou borgne s'arrête à l'intérieur d'une pièce au lieu de la traverser. Son fond fermé a une incidence sur le contrôle de la profondeur, l'évacuation des copeaux et le dégagement de l'outil. Ce guide présente les principaux types de trous, les méthodes d'usinage, les options de taraudage et les règles pratiques de conception.
Qu'est-ce qu'un trou borgne ?
Un trou borgne est réalisé jusqu’à une profondeur spécifiée sans percer la surface opposée. Il peut être percé, alésé, alésé au foret, fraisé ou fileté. Le choix du procédé dépend du diamètre, de la profondeur, de la forme du fond et de la tolérance.
Un foret hélicoïdal standard laisse une pointe conique au fond du trou. Un foret à fond plat, une fraise en bout ou une opération d'alésage permettent d'obtenir une base plus plane. Ces options s'avèrent utiles lorsqu'un composant doit venir s'appuyer contre le fond du trou.
Un via aveugle sur un circuit imprimé est différent. Il relie une couche externe du circuit imprimé à une ou plusieurs couches internes. Cet article porte sur les trous aveugles usinés dans des pièces en métal et en plastique technique.
4 profondeurs de trous borgnes à connaître
Les plans de trous borgnes doivent indiquer clairement la profondeur prévue. Quatre dimensions prêtent souvent à confusion :
- Profondeur sur tout le diamètre : la longueur de la partie cylindrique au diamètre indiqué.
- Profondeur de la pointe de forage : la profondeur totale, y compris la pointe conique du foret.
- Profondeur du filetage : la longueur requise des filets complets et fonctionnels.
- Profondeur de perçage : la profondeur totale du trou avant le taraudage.
La profondeur de perçage pour le taraudage est généralement supérieure à la profondeur du filetage. Cet espace supplémentaire permet d'accueillir le chanfrein du taraud, les filets non formés et les copeaux. Confondre ces dimensions peut entraîner un filetage trop court ou provoquer une percée.
Quel est le symbole utilisé pour désigner un trou borgne ?
Il n'existe pas de symbole universel distinct qui désigne à lui seul un “ trou borgne ”. Sur un plan, on associe généralement le symbole du diamètre à celui de la profondeur ou à une indication écrite de la profondeur. Une légende courante est la suivante :
⌀10 ↧20
Cela correspond à un trou de 10 mm de diamètre et d'une profondeur spécifiée de 20 mm. Le symbole ⌀ indique le diamètre. Le symbole ↧ indique la profondeur. La norme de dessin applicable doit préciser si la profondeur se rapporte à la section de plein diamètre ou à la pointe du foret. Ajouter une note lorsque cette distinction a une incidence sur le fonctionnement.
Pour un trou borgne fileté, le plan peut préciser M8 × 1,25-6H ↧15. La profondeur de perçage du taraud peut être définie séparément, par exemple FORET À TARAUDER ⌀6,8 ↧20. Cela évite que l'opérateur de machine ne considère la profondeur du filetage et la profondeur totale du perçage comme une seule et même valeur.
Trou borgne ou trou traversant ?
Un trou traversant traverse entièrement la pièce. Son extrémité ouverte facilite souvent l'évacuation des copeaux, mais la sortie peut présenter des bavures ou des éclats.
Un trou borgne permet de préserver l'intégrité de la surface opposée. Il nécessite un contrôle plus rigoureux de la géométrie du fond et de l'épaisseur de paroi restante.
| Fonctionnalité | Trou borgne | Trou traversant |
|---|---|---|
| Condition de fin | Butées à l'intérieur de la pièce | S'ouvre des deux côtés |
| Évacuation des copeaux | Les jetons sont rendus à l'entrée | Les copeaux peuvent sortir par l'une ou l'autre des extrémités |
| Contrôle de la profondeur | Critique | Généralement soumis à des contrôles de qualité à l'entrée et à la sortie |
| Géométrie du fond | Coniques, plats ou de forme spéciale | Sans fond fermé |
| Taraudage | Nécessite un dégagement vers le bas et un contrôle des copeaux vers le haut | Peut utiliser des outils qui poussent les copeaux vers l'avant |
| Risques courants | Copeaux accumulés, surchauffe, outils endommagés et perçage | Élimination des bavures, des fissures et des dommages sur les bords |
Aucune de ces deux conceptions n'est systématiquement moins chère ou plus précise. Le coût dépend du matériau, du diamètre, de la profondeur, de la tolérance et du plan de contrôle.
Types courants de trous borgnes
Trous borgnes percés standard
Ces trous sont réalisés à l'aide d'un foret hélicoïdal. Ils conviennent lorsqu'un fond conique est acceptable.
Trous borgnes à fond plat
Un alésage à fond plat offre une surface d'appui contrôlée. Il peut être réalisé à l'aide d'un foret à fond plat, par fraisage ou par alésage. Le montage doit être suffisamment rigide pour limiter les vibrations.
Trous borgnes filetés
Les trous borgnes filetés permettent une fixation interne sans avoir à percer la face opposée. Ils nécessitent un espace sous le filetage complet pour permettre le passage du taraud et l'évacuation des copeaux.
Trous borgnes alésés ou perçés
L'alésage et le perçage permettent d'améliorer le diamètre, la circularité, le positionnement ou la finition. Un alésoir ne peut pas usiner un fond carré et nécessite un jeu au fond. Le perçage permet un réglage plus précis du positionnement et du diamètre.
Trous borgnes lamellés
Un lamage forme un épaulement cylindrique près de l'entrée. Il permet d'encastrer la tête d'une vis ou de créer une surface de fixation. Son diamètre et sa profondeur doivent faire l'objet d'indications distinctes.
Quel est le rapport entre les trous taraudés, les trous pilotes et les trous de dégagement, d'une part, et les trous borgnes, d'autre part ?
Ces termes désignent différentes caractéristiques ou étapes de processus. Chacun d'entre eux peut apparaître dans un assemblage comportant des trous borgnes, mais aucun n'est synonyme de « trou borgne ».
Trous taraudés
Un trou taraudé comporte un filetage intérieur. Il peut être borgne ou traversant. Un trou taraudé borgne doit présenter une profondeur supplémentaire sous le filetage complet pour permettre le passage du taraud et des copeaux.
Trous pilotes
Un trou pilote est un trou de départ plus petit qui sert à guider un foret plus gros ou à améliorer le positionnement. Ce terme peut également désigner le trou percé avant une autre opération. En matière de filetage, le terme plus précis est « trou de perçage et de taraudage ». Tous les trous borgnes ne nécessitent pas forcément un trou pilote distinct.
Trous de dégagement
Un trou de passage est plus large que la tige de la fixation, ce qui permet à celle-ci de passer sans que le filetage ne s'engage. Il s'agit généralement d'un trou traversant dans la première pièce. La pièce d'accouplement peut comporter un trou taraudé borgne. Un trou de passage peut être borgne dans le cadre d’une conception spéciale à épaulement ou en retrait, mais le terme “ de passage ” décrit l’ajustement tandis que “ borgne ” décrit l’état final.
Pourquoi utiliser un trou borgne ?
Les trous borgnes sont utiles lorsque la surface opposée doit rester intacte. Ils permettent également d'éviter un passage, une cavité ou une surface d'étanchéité situés à proximité.
Parmi les raisons courantes liées à la conception, on peut citer :
- préserver l'intégrité d'une surface extérieure ou fonctionnelle ;
- monter une vis, une goupille, un capteur ou un connecteur par un seul côté ;
- en évitant un passage de fluide ou une cavité interne ;
- empêcher la formation d'une bavure de sortie sur la face opposée ;
- pour créer un élément de repérage ou d’ajustement serré à profondeur contrôlée.
Ces avantages sont relatifs. Un trou borgne ne rend pas automatiquement une pièce plus résistante ou plus légère. Il ne garantit pas l'étanchéité à la pression. Le fond du trou peut entraîner une concentration locale de contraintes. La résistance, l'étanchéité et la durée de vie en fatigue doivent être vérifiées en fonction de la géométrie et de la charge réelles.
Avantages et inconvénients de la conception des trous borgnes
Un trou borgne peut résoudre des problèmes d'accès, d'esthétique et d'assemblage. Il impose toutefois certaines contraintes de fabrication qu'il convient d'examiner avant la validation du plan.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Permet de préserver l'intégrité de la surface opposée et d'éviter la formation d'une bavure de sortie | Cela nécessite un contrôle plus rigoureux de la profondeur, de la géométrie du fond et de l'épaisseur de paroi restante |
| Permet une fixation invisible et un montage d'un seul côté | Cela complique l'évacuation des copeaux et le refroidissement |
| Permet d'éviter les passages, les cavités et les surfaces fonctionnelles situés à proximité | Nécessite un dégagement supplémentaire au fond pour le perçage et le taraudage |
| Permet de réaliser des éléments de positionnement à profondeur contrôlée, à emboîtement serré ou filetés | Peut retenir des copeaux, du liquide de refroidissement ou de l'air et provoquer un blocage hydraulique pendant l'assemblage |
| Retient davantage de matière qu'un trou traversant équivalent situé au même endroit | Les alésages profonds ou à tolérance serrée peuvent nécessiter des outils spéciaux, des opérations supplémentaires et davantage de contrôles. |
| Supprime une ouverture directe traversant la pièce | Ne garantit pas l'étanchéité et peut entraîner une concentration locale de contraintes |
Le choix approprié dépend de la fonction, de l'accès et des risques liés à la fabrication. Si un trou traversant répond aux exigences de conception, il peut faciliter l'évacuation des copeaux et l'inspection. Si la surface opposée doit rester fermée, un trou borgne peut s'avérer être la meilleure solution.
Comment usine-t-on les alésages borgnes ?
1. Examiner le dessin
L'opérateur vérifie le diamètre, le positionnement, la profondeur, la forme du fond et l'épaisseur de paroi restante. Les trous filetés nécessitent des profondeurs distinctes pour le taraudage et le perçage, ainsi que pour le filetage complet.
2. Mise en place de la pièce à usiner Date de référence
La précision de la profondeur dépend d’une surface de référence fiable. Il convient de vérifier la longueur de l’outil, son faux-rond et la surface supérieure effective. Les surfaces irrégulières peuvent nécessiter un surfaçage.
3. Sélectionnez l'outil et la stratégie de contrôle des copeaux
L'outil adapté le plus court offre généralement la meilleure rigidité. Sa géométrie et l'alimentation en liquide de refroidissement doivent être adaptées au matériau.
Le perçage par picotage peut faciliter la rupture et l'évacuation des copeaux dans certains alésages. Ce n'est toutefois pas toujours la meilleure méthode. Les forets modernes à arrosage interne peuvent offrir de meilleures performances avec une avance stable et continue. La décision doit être prise en tenant compte des recommandations du fabricant de l'outil et des essais réalisés en atelier.
4. Forer jusqu'à une profondeur contrôlée
Le programme CNC doit tenir compte de la géométrie de la pointe du foret et de la compensation de longueur d'outil. Un temps de pause ou un frottement peut entraîner une augmentation de la chaleur et un durcissement par déformation.
5. Finaliser les fonctionnalités obligatoires
Le perçage peut être suivi d'un alésage, d'un évasement, d'un usinage à fond plat ou d'un filetage. Chaque étape nécessite un espace suffisant pour l'évacuation des copeaux et un dégagement suffisant pour l'outil.
6. Nettoyer et inspecter le trou
Des copeaux et du liquide de refroidissement peuvent s'accumuler au fond. Nettoyez l'alésage avant de procéder au calibrage ou au montage, puis vérifiez les cotes qui déterminent le bon fonctionnement.
Méthodes de taraudage des trous borgnes
Le taraudage d'un trou borgne est plus exigeant que celui d'un trou traversant. Les copeaux ne peuvent pas s'échapper par l'autre côté. S'ils s'accumulent sous le taraud, le couple augmente et l'outil risque de se casser.
Tarauds à rainures hélicoïdales
Un taraud à rainures hélicoïdales évacue les copeaux vers l'entrée. La géométrie de ses rainures doit être adaptée au matériau et à la profondeur du filetage.
Robinets de fond
Un taraud à fond présente un chanfrein court et forme des filets complets plus près du fond. Il nécessite toutefois un jeu suffisant pour les dents incomplètes et les copeaux.
Tarauds de formage
Un taraud de formage déplace la matière sans produire de copeaux. Il convient à certains matériaux ductiles. Le diamètre du trou pilote et la lubrification doivent faire l'objet d'un contrôle rigoureux.
Fraisage de filets
Le fraisage de filets utilise l'interpolation circulaire pour générer le filet. Il permet d'ajuster la taille et de contrôler l'évacuation des copeaux. Il peut s'avérer utile pour les filets de grande taille ou les pièces coûteuses.
La meilleure méthode dépend du matériau, du diamètre du filetage, de la profondeur, de la quantité et des capacités de la machine. Il n'existe pas de type de taraud universel adapté à tous les trous borgnes.
Directives de conception des trous borgnes
Une conception bien pensée réduit les risques liés à l'usinage et rend le contrôle plus fiable.
- Définissez la référence de profondeur. Précisez si la cote correspond à la profondeur sur tout le diamètre ou à la profondeur au niveau de la pointe du foret.
- Indiquez séparément les profondeurs de filetage et de perçage. Ne comptez pas sur le fabricant pour déterminer la marge nécessaire au niveau du fond.
- Prévoir un point de perçage standard dans la mesure du possible. Un fond plat nécessite un outil ou une opération supplémentaire.
- Évitez toute profondeur superflue. Un rapport profondeur/diamètre élevé réduit la rigidité de l'outil et rend l'évacuation des copeaux plus difficile.
- Protégez le mur restant. Vérifiez la distance par rapport à la face opposée, aux trous situés à proximité, aux canaux et aux zones de faible épaisseur.
- N'indiquez que les tolérances fonctionnelles. Les tolérances strictes en matière de diamètre, de position et de finition de surface renforcent les exigences en matière de processus et de contrôle.
- Mettre les outils à disposition. Les trous inclinés et les entrées en retrait peuvent nécessiter un outillage spécial ou des réglages supplémentaires.
- Considérons un fluide emprisonné. Une vis introduite dans un trou obturé peut comprimer de l'huile, du liquide de refroidissement ou de l'air. Cela peut entraîner un blocage hydraulique ou un faux couple de serrage.
- Prévoir les accès pour les inspections. Une pièce inaccessible à une sonde peut nécessiter l'utilisation d'un calibre ou d'une conception différente.
Considérations spécifiques aux matériaux
L'usinage des trous borgnes varie en fonction du matériau de la pièce.
| Matériau | Préoccupation commune | Sens d'usinage |
|---|---|---|
| Aluminium | Copeaux longs, arête de coupe renforcée et adhérence du matériau | Utilisez une géométrie tranchante, un brise-copeaux efficace et une lubrification adaptée |
| Acier inoxydable | Durcissement par déformation, chaleur et adhérence | Maintenez une avance stable et évitez les frottements ou les arrêts inutiles |
| Titane | Concentration de chaleur, usure des outils et retour élastique | Utilisez une configuration rigide, des conditions de coupe maîtrisées et un liquide de refroidissement efficace |
| Acier au carbone et acier allié | Comportement différent des copeaux selon les nuances et les niveaux de dureté | Choisissez l'outillage adapté à la nuance et à l'état de traitement thermique spécifiés |
| Plastiques techniques | Fusion, bavures, retour élastique et déformation due à l'humidité | Utilisez des outils bien affûtés, maîtrisez la chaleur et tenez compte de la température d'inspection |
Les vitesses et avances fixes ne doivent pas être reproduites à l’identique d’un matériau à l’autre. Elles dépendent de la nuance, de la dureté, du diamètre et de la profondeur du trou, de la géométrie de l’outil et de l’accès au liquide de refroidissement.
Problèmes courants liés aux trous borgnes
| Problème | Cause probable | Réponse pratique |
|---|---|---|
| Profondeur incorrecte | Définition incorrecte de la profondeur, du décalage d'outil ou du point de référence | Préciser les indications et vérifier la longueur de l'outil ainsi que la position de la surface |
| Chips en paquet | Mauvaise rupture ou évacuation des copeaux | Ajuster le cycle, la géométrie de l'outil, le liquide de refroidissement ou la stratégie de retrait |
| Foret ou taraud cassé | Couple excessif, mauvais alignement, usure ou espace libre insuffisant au niveau du fond | Vérifier la durée de vie des outils, la rigidité du montage, l'espace de déchiquetage et la charge de l'opération |
| Paroi brute du trou | Réaffûtage des plaquettes, faux-rond, vibrations ou accumulation de copeaux sur le bord de coupe | Améliorer l'évacuation des copeaux, l'état des outils et la stabilité du réglage |
| Finition médiocre au niveau du fond | Outil inadapté, vibrations ou copeaux compactés | Utilisez un procédé de finition adapté et nettoyez la pièce avant la découpe finale. |
| Profondeur de filetage insuffisante | Trou pilote trop peu profond ou chanfrein de taraud trop important | Indiquez séparément les profondeurs du filetage complet et du perçage au taraud |
| Une percée fortuite | Référence de profondeur incorrecte ou épaisseur de paroi restante insuffisante | Vérifier l'épaisseur totale, la profondeur de coupe et la marge d'épaisseur de paroi |
| Liquide de refroidissement emprisonné | Nettoyage insuffisant ou espace de montage fermé | Nettoyez l'orifice et prévoyez un circuit de dérivation lorsque la conception le permet. |
Comment inspecter un trou borgne
Le plan de contrôle doit être adapté aux caractéristiques et aux tolérances.
- Un jaugeur de profondeur ou un micromètre de profondeur permet de vérifier la profondeur des trous accessibles.
- Les jauges à broche, les jauges à tige ou les jauges d'alésage permettent de vérifier le diamètre.
- Un calibre à vis permet de vérifier le bon fonctionnement du filetage intérieur.
- Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) permet de mesurer les positions accessibles, les diamètres et certaines caractéristiques de profondeur.
- Un endoscope permet de détecter des copeaux, des dommages au fond ou des défauts de surface.
- Un profilomètre de surface permet d'évaluer une surface de paroi ou de fond accessible.
L'accès de la sonde est essentiel. Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) ne peut pas mesurer automatiquement toutes les caractéristiques des trous borgnes. L'inspection visuelle ne peut pas non plus se substituer à la vérification dimensionnelle.
Applications courantes
On trouve des trous borgnes dans les corps de pompes et de vannes, les boîtiers automobiles, les machines, les articulations de robots et les dispositifs de fixation. Ils servent également de repères de montage ou d'alignement dans les équipements électroniques, médicaux, optiques et à semi-conducteurs.
Les composants microfluidiques et les buses peuvent comporter des éléments aveugles de très petite taille. Ceux-ci peuvent nécessiter un usinage au laser, une micro-électroérosion ou un autre procédé spécialisé.
À quoi sert un trou borgne ?
Un trou borgne permet de réaliser un élément de fixation, de positionnement ou un filetage à l'intérieur d'une pièce sans percer la face opposée.
Quelle est la différence entre un trou borgne et un trou traversant ?
Un trou borgne s'arrête à l'intérieur de la pièce. Un trou traversant traverse entièrement la pièce et débouche des deux côtés.
Comment faut-il préciser la profondeur d'un trou borgne ?
Précisez s'il s'agit de la profondeur sur tout le diamètre, de la profondeur à la pointe du foret ou de la profondeur effective du filetage. Définissez également la forme requise pour le fond.
Quelle doit être la taille d'un trou avant de le tarauder ?
La taille du trou de guidage dépend du filetage, du pas, du matériau et du type de taraud. Pour les tarauds métriques, le diamètre nominal moins le pas constitue un bon point de départ. Un filetage M6 × 1 nécessite généralement un trou de guidage de 5,0 mm. Vérifiez toujours la taille définitive à l’aide du tableau fourni par le fabricant du taraud. Les tarauds de forme nécessitent généralement un trou de guidage plus grand.
Comment marquer les emplacements de perçage à partir de trous borgnes ?
Pour Usinage CNC, localisez le trou à partir des repères de dessin et des coordonnées programmées. Ne copiez pas sa position à partir d'un autre trou. Pour transférer un gabarit de trous borgnes filetés sur une pièce d'accouplement, insérez des vis de transfert et serrez les pièces l'une contre l'autre. Pour les trous non filetés, vous pouvez utiliser des poinçons de transfert ou des centres à goupille adaptés lorsque l'accès le permet.
Quel taraud utilisez-vous pour un trou borgne ?
Le taraud à spire hélicoïdale est souvent privilégié car il évacue les copeaux vers l'entrée. Les tarauds de fond et de formage conviennent également dans certaines applications spécifiques. Le fraisage de filetage peut être préférable pour les filetages de grande taille ou les pièces coûteuses. Choisissez la méthode en fonction du matériau, de la profondeur du filetage, de l'espace disponible pour l'évacuation des copeaux et des capacités de la machine.
Comment retirer les copeaux d'un trou borgne ?
Utilisez une géométrie d'outil adaptée, un débit de liquide de refroidissement adéquat et un cycle de perçage validé. Nettoyez le trou avant l'inspection ou le montage. Le perçage par à-coups peut s'avérer utile, mais il n'est pas indispensable pour tous les outils ou tous les matériaux.
Vous avez besoin d'aide pour examiner la conception d'un trou borgne ?
Envoyer Weldo votre dessin précisant le matériau, le diamètre du trou, la profondeur, le filetage, la tolérance et la quantité. Notre équipe peut évaluer la faisabilité de fabrication de cette pièce avant cotation et la planification de la production.