Dans l’usinage de précision, le filetage intérieur est souvent la dernière opération avant le contrôle final ou le montage. Une erreur à ce stade entraîne non seulement la mise au rebut de la pièce, mais parfois la perte d’un lot entier. Que vous travailliez sur un moule, un carter moteur, un distributeur hydraulique ou un dispositif médical, la façon dont vous réalisez vos taraudages conditionne la tenue mécanique, l’étanchéité et la fiabilité de l’assemblage. Bien maîtriser les différentes méthodes de filetage intérieur – taraudage manuel, mécanique, par plaquette ou par fraise à fileter – permet d’augmenter la productivité tout en sécurisant le processus. Le sujet semble simple en apparence, mais il combine géométrie de filets, qualité d’alésage, choix d’outils, paramètres machine et métrologie de contrôle, autant de paramètres que vous devez piloter avec rigueur.
Principes du filetage intérieur : normes ISO, pas, profil et tolérances métriques / gaz
Un filetage intérieur est défini par plusieurs grandeurs fondamentales : diamètre nominal, pas, profil, diamètre sur flancs et tolérance. Pour un filetage métrique ISO comme M16, le diamètre nominal est de 16 mm. Le pas P représente la distance axiale parcourue en un tour, soit 2 mm pour un M16 standard. La norme ISO adopte un profil en V à 60° pour les filetages métriques, alors que les filetages gaz cylindriques G et coniques R/NPT utilisent un angle de 55° et une géométrie pensée pour l’étanchéité sur flancs ou au fond du cône.
Le diamètre sur flancs, parfois appelé diamètre moyen, se situe au milieu entre le diamètre nominal et le diamètre d’âme. C’est lui qui définit en pratique la qualité d’accouplement entre vis et taraudage, bien plus que le diamètre nominal. Les classes de tolérance ISO métriques comme 6H pour les taraudages et 6g pour les vis fixent les limites admissibles pour ce diamètre de pas. Pour les filetages gaz ou NPT, les normes spécifiques (ISO 7, ANSI/ASME B1.20.1, etc.) précisent également la conicité et les longueurs d’engagement minimales, aspects critiques si vous visez une étanchéité sans joint supplémentaire.
Sur le plan industriel, plus de 60 % des assemblages vissés dans la machine-outil, l’automobile ou l’aéronautique reposent sur des filetages métriques ISO ou gaz. Les tolérances serrées demandées sur certains composants (collecteurs haute pression, blocs hydrauliques) justifient un contrôle systématique du diamètre sur flancs via tampons GO/NOGO. En production série, les fabricants de tarauds dimensionnent la tolérance de l’outil plus étroite que la tolérance finale du filetage, afin que même avec l’usure, le taraud reste dans la zone fonctionnelle. Une bonne compréhension de ces principes vous aide à choisir la bonne position de tolérance (par exemple 6H vs 7H) en fonction du jeu voulu et du type de vis utilisée.
Préparation de l’alésage avant filetage intérieur : perçage, alésage et chanfreinage
Calcul du diamètre de perçage pour filetage intérieur M, MF, G et NPT
La préparation de l’avant-trou conditionne directement le couple de taraudage, la durée de vie des outils et la qualité du filet. Pour un filetage métrique ISO standard, la formule de base pour un taraud coupant est simple : Ø perçage ≈ Ø nominal – pas P. Un M16×2 utilisera ainsi un perçage d’environ 14 mm. Cette règle empirique donne un pourcentage de filetage d’environ 70–75 %, suffisant pour la plupart des assemblages structuraux. Pour un taraud à refouler (taraudage par déformation), l’avant-trou doit être plus grand, par exemple Ø alésage = Ø nominal – f × P avec f typiquement entre 0,42 et 0,45 selon la tolérance visée (6G, 6H). Un M16×2 en 6H peut ainsi nécessiter un perçage voisin de 15,1 mm.
Pour les filetages gaz cylindriques G, le diamètre de perçage est généralement très proche du diamètre d’âme indiqué dans les tableaux normatifs, car l’étanchéité se fait sur les flancs et non sur le fond. Les filetages coniques NPT ou R exigent en plus un perçage adapté à la conicité, parfois suivi d’un alésage conique spécifique. Dans le doute, l’appui sur des tableaux actualisés et des calculateurs de taraudage reste indispensable, surtout lorsque vous cherchez à optimiser le couple ou la résistance de l’assemblage en jouant sur le pourcentage de filets engagés.
Choix des forets HSS-Co, carbure et micro-grain pour avant-trous de taraudage
Le choix du foret pour l’avant-trou est souvent sous-estimé. Pourtant, un écart de seulement 0,05 mm sur le diamètre réel peut suffire à faire basculer un filetage intérieur hors tolérance. Pour l’acier non allié et les fontes, des forets en HSS de bonne qualité suffisent dans la majorité des cas. Dès que vous attaquez de l’acier inoxydable, des aciers alliés résistants ou des superalliages, l’utilisation de forets HSS-Co (au cobalt) ou de forets carbure micro-grain devient largement rentable en termes de durée de vie et de stabilité dimensionnelle.
Dans les ateliers modernes, les statistiques internes montrent souvent une réduction de 20 à 30 % des casses de tarauds simplement en améliorant la qualité de l’avant-trou (forets mieux affûtés, substrats plus rigides, géométries spécifiques inox ou alu). Le carbure micro-grain, en particulier, offre une meilleure tenue à l’abrasion pour les productions de masse, au prix d’une plus grande sensibilité aux chocs. Si vous usinez beaucoup de petites séries, un compromis HSS-Co bien affûté reste souvent la meilleure option économique.
Contrôle de la circularité et de la rugosité ra de l’alésage avant filetage
Un avant-trou correct ne se résume pas à un diamètre moyen conforme. La circularité, la rectitude et la rugosité jouent un rôle clé dans la stabilité du taraudage, en particulier sur les filets fins et les petits diamètres. Un alésage ovalisé ou conique provoque des zones de surcoupe, augmente le couple et génère un filetage intérieur irrégulier. Sur des pièces critiques, l’utilisation d’un alésoir après perçage permet de garantir un diamètre serré et une circularité généralement meilleure que 0,01–0,02 mm sur les petites dimensions.
La rugosité Ra de l’alésage avant taraudage mérite aussi votre attention. Une surface trop rugueuse accroît le frottement et favorise le collage de matière sur les arêtes du taraud, surtout dans l’aluminium ou l’inox austénitique. À l’inverse, une surface trop polie peut nuire à la rétention du lubrifiant. Dans la pratique, viser une rugosité Ra de 1,6 à 3,2 µm pour la plupart des taraudages intérieurs offre un bon compromis entre maintien du film lubrifiant et facilité de coupe ou de déformation.
Réalisation du chanfrein d’entrée au tour ou à la fraiseuse CNC
Le chanfrein d’entrée du trou avant filetage intérieur sert à guider le taraud (ou la fraise à fileter) et à éviter l’arrachement de matière à l’amorce du filet. Sur perceuse ou fraiseuse conventionnelle, une fraise conique 90° en HSS ou HSS-Co permet de créer un chanfrein d’environ 0,5 à 1 fois le pas. Sur centre CNC, un cycle de chanfreinage dédié, ou même une interpolation hélicoïdale avec une fraise à 90°, donne un résultat parfaitement répétable. Dans la pratique, la fraise conique choisie doit être légèrement plus grande (environ +10 %) que le diamètre de perçage pour assurer un cône régulier et propre.
Sur tour CN, le chanfreinage est souvent intégré au cycle, avant le filetage par plaquette ou le taraudage. Un chanfrein correct réduit fortement les risques de filetage croisé lors du montage, améliore l’esthétique et facilite l’engagement des jauges GO. Sur les pièces d’étanchéité (filetages gaz ou NPT), un chanfrein bien maîtrisé contribue également à une meilleure répartition des efforts sur les premiers filets, ce qui limite la concentration de contraintes à l’entrée du taraudage.
Taraudage manuel intérieur : tarauds ébaucheur, intermédiaire et finisseur
Utilisation d’un jeu de tarauds main (M6, M8, M10) avec tourne-à-gauche à cliquet
Le taraudage manuel reste incontournable pour la maintenance, la réparation ou les petites séries en atelier. Un jeu classique comprend trois tarauds : ébaucheur, intermédiaire et finisseur, tous au même profil de filetage. L’ébaucheur présente une entrée longue qui réduit l’effort de coupe, l’intermédiaire prend le relais avec un profil quasi complet et le finisseur réalise la géométrie finale. Pour des tailles courantes comme M6, M8 ou M10, un tourne-à-gauche à cliquet améliore nettement votre confort, surtout dans les zones difficiles d’accès.
Le principe reste le même : positionner le taraud bien perpendiculaire, appliquer une pression axiale modérée et tourner régulièrement. Chaque taraud enlève une partie de la matière, ce qui diminue le couple par passage et limite l’usure. Dans les ateliers où l’on intervient fréquemment sur de l’aluminium ou des aciers mi-durs, cette méthode en plusieurs passes prolonge de façon sensible la durée de vie des tarauds, même avec un lubrifiant de coupe basique.
Guidage du taraud avec porte-taraud pilote pour garantir la perpendicularité
Un des défauts les plus fréquents en taraudage manuel est le manque de perpendicularité. Un taraud légèrement incliné engendre un filetage conique ou excentré, difficile à engager avec une vis standard. L’utilisation d’un porte-taraud pilote, avec guide centré dans l’avant-trou, réduit très fortement ce risque. Une autre astuce consiste à amorcer le taraud à la perceuse à colonne (machine arrêtée, mandrin servant de guide), puis à finir au tourne-à-gauche.
Dans les environnements exigeants (fabrication de moules, pièces médicales ou aéronautiques), ce guidage mécanique devient quasi indispensable. Statistiquement, les ateliers qui adoptent systématiquement un guidage sur les diamètres ≤ M4 rapportent une baisse de plus de 50 % des problèmes de filets croisés ou hors tolérances, tout en gagnant en répétabilité d’opérateur à opérateur.
Lubrifiants de taraudage manuel : huile de coupe, pâte au bisulfure de molybdène
Un bon lubrifiant de taraudage réduit le couple, évacue mieux les copeaux et diminue la température au niveau des arêtes. Les huiles de coupe entières, enrichies en additifs EP, restent la solution classique pour l’acier et l’inox. Pour les conditions sévères ou les petits diamètres, une pâte au bisulfure de molybdène offre une lubrification extrême, utile dans les taraudages profonds ou en acier fortement allié. Dans l’aluminium, des huiles plus légères ou des sprays spécifiques limitent la formation d’arêtes rapportées.
Des études de terrain montrent qu’une lubrification adaptée peut réduire le couple en taraudage par déformation de près de 30 % et la température locale de 10 à 20 °C. Ce n’est pas anecdotique : une baisse de température améliore la tenue des arêtes et limite les risques de microfissures dans les matériaux trempés ou fortement sollicités.
Gestion des copeaux : demi-tours de dégagement et nettoyage du filet
En taraudage manuel coupant, les copeaux s’accumulent rapidement dans les goujures, surtout dans les trous borgnes. Pour les évacuer, la technique classique consiste à avancer d’un tour à un tour et demi, puis à revenir d’un demi-tour afin de briser le copeau. Cette alternance avance/retour évite la formation de longs rubans qui se coincent et finissent par casser le taraud. Dans les matériaux cassants (fonte, certains bronzes), les copeaux se fragmentent naturellement, mais un dégagement périodique reste utile.
Une fois le taraud sorti, le filetage intérieur doit être soigneusement nettoyé, par soufflage d’air comprimé (en respectant les règles de sécurité) ou par brossage. Un filet obstrué de copeaux résiduels fausse la mesure avec une jauge GO/NOGO et peut endommager la vis lors du premier montage. D’un point de vue pratique, consacrer quelques secondes au nettoyage économise souvent un démontage ultérieur bien plus coûteux.
Précautions en taraudage manuel dans l’aluminium, l’acier trempé et l’inox A2/A4
Chaque famille de matériau exige des précautions spécifiques. L’aluminium a tendance à coller sur les arêtes, surtout en absence de lubrifiant adapté. Utiliser un taraud avec géométrie polie et un lubrifiant spécifique aluminium limite les arêtes rapportées. Dans l’acier trempé ou les zones traitées (HRC > 45), le taraudage manuel devient très risqué : les risques de casse sont élevés et il vaut mieux privilégier une approche machine avec tarauds carbure ou filetage par fraisage.
L’inox A2/A4 est un cas particulier, souvent perçu comme « gommeux ». La combinaison de forte ductilité et de faible conductivité thermique provoque une montée en température rapide, des copeaux longs et un grippage possible. La solution passe par des tarauds HSS-E ou HSS-E-PM à géométrie dédiée inox, un lubrifiant à haute performance et des demi-tours de dégagement plus fréquents. Dans certains ateliers, le simple passage à un lubrifiant plus efficace a permis de multiplier par deux la durée de vie des tarauds en inox.
Taraudage mécanique sur perceuse à colonne, taraudeuse et centre CNC
Choix des tarauds machine (spirale, goujures droites, pointe gun) selon type de trou
En production, le taraudage mécanique remplace avantageusement le taraudage manuel, en particulier pour les séries moyennes à grandes. Le choix du type de taraud machine se fait d’abord en fonction de la géométrie du trou. Pour les trous débouchants, les tarauds à pointe GUN (pointe en spirale) ou à goujures droites avec entrée longue poussent les copeaux vers l’avant, hors de la zone filetée. Pour les trous borgnes, des tarauds à goujures hélicoïdales tirent au contraire les copeaux vers le haut, évitant ainsi leur compactage au fond du trou.
Les tarauds à goujures droites sans entrée GUN trouvent leur intérêt dans les matériaux cassants (fonte, certains bronzes), où les copeaux se fragmentent en petites particules. Dans tous les cas, plus l’entrée est longue (type A ou B), plus l’effort par dent est réduit, ce qui convient bien aux aciers à haute résistance. Pour les fonds de trous courts, un taraud type E avec entrée courte (1,5 à 2 filets) permet de se rapprocher au maximum du fond sans perdre trop de filets utiles.
Paramétrage des vitesses de coupe et avances sur centre d’usinage fanuc / siemens
Sur centre d’usinage CNC (commandes Fanuc, Siemens, Heidenhain…), le taraudage est piloté par des cycles dédiés comme G84 pour un taraudage à droite ou G74 pour un taraudage à gauche. L’avance par minute F est directement liée au pas : F = pas × N, avec N la vitesse de rotation en tr/min. Un M10×1,5 taraudé à 500 tr/min nécessitera par exemple une avance de 750 mm/min. La vitesse de coupe recommandée dépend du matériau et du type de taraud (HSS, HSS-E, carbure), mais une plage de 10–25 m/min pour l’acier et 20–35 m/min pour l’aluminium constitue un bon point de départ.
Un paramétrage correct doit aussi tenir compte de la profondeur de trou, des surlongueurs nécessaires pour laisser la place à la zone de non-coupe du taraud et des rampes d’entrée/sortie propres à la commande. Il est souvent judicieux de commencer avec des vitesses prudentes, puis d’augmenter progressivement en suivant la charge broche et l’état des arêtes. Plusieurs études industrielles montrent qu’un simple ajustement de vitesse peut prolonger de 15 à 30 % la durée de vie des tarauds sur des productions de plusieurs milliers de pièces.
Taraudage rigide synchronisé (rigid tapping) vs taraudage flottant
Le taraudage rigide, ou rigid tapping, synchronise précisément la rotation de la broche et l’avance de l’axe, supprimant le besoin d’un mandrin de compensation. Cette méthode assure un pas extrêmement précis, améliore la qualité de filetage et réduit le risque de déformation des premiers filets. Elle nécessite toutefois une commande et une broche capables de cette synchronisation, ce qui est le cas de la majorité des centres récents.
Sur des machines plus anciennes ou sans taraudage rigide, un mandrin flottant (tension/compression) absorbe les écarts entre avance programmée et pas réel. Cette solution reste viable, mais introduit une légère dispersion sur le diamètre de pas et la profondeur effective. Une observation fréquente dans les ateliers est que le passage au taraudage rigide, lorsque la machine le permet, améliore immédiatement la répétabilité et diminue significativement les risques de casse en fond de trou, à condition que l’alignement et la taille d’avant-trou soient corrects.
Taraudage de trous borgnes profonds avec tarauds hélicoïdaux et arrosage haute pression
Les trous borgnes profonds, au-delà de 3–4×D, représentent l’un des cas les plus critiques. Les copeaux ont tendance à s’accumuler et à se compacter, générant un couple élevé puis la rupture du taraud. L’utilisation de tarauds à goujures hélicoïdales, associés à un arrosage interne haute pression, permet de remonter les copeaux vers l’extérieur tout en refroidissant efficacement les arêtes. Dans ce contexte, la qualité du lubrifiant et la pression de fluide jouent un rôle déterminant.
Des données industrielles récentes indiquent qu’un arrosage haute pression correctement dimensionné peut diviser par deux le taux de casse dans des aciers alliés difficiles, tout en autorisant des vitesses de coupe supérieures. Le recours à un pourcentage de filetage légèrement réduit (par exemple en perçant un peu plus grand) est également une stratégie payante pour ces cas extrêmes, sans perte notable de résistance si la longueur d’engagement reste suffisante.
Filetage intérieur par plaquette de filetage sur tour CN
Sur tour CN, le filetage intérieur peut être réalisé par plaquette de filetage, de façon analogue au filetage extérieur. L’outil, monté sur un porte-plaquette intérieur, décrit une trajectoire hélicoïdale guidée par la liaison entre avance longitudinale et rotation de la broche. Les systèmes modernes comme les porte-outils à plaquette réversible multi-arêtes avec arrosage intégré (WSI, systèmes à peigne, etc.) offrent une grande stabilité et une répétabilité meilleure que 0,02 mm sur le diamètre de pas, même lors des changements d’insert.
Cette méthode devient particulièrement avantageuse pour les diamètres moyens à grands (par exemple M30 et plus), les pas spéciaux ou les pas multiples. Elle autorise des profils non standard et une optimisation fine des paramètres de coupe. L’absence de goujures comme sur un taraud monobloc augmente la rigidité de l’outil, au prix d’une programmation plus complexe et d’un temps d’usinage parfois supérieur pour les petits diamètres. En contrepartie, le risque de casse catastrophique qui détruit la pièce est très faible : en cas de problème, l’insert se détériore avant le porte-outil, et un simple contrôle dimensionnel après changement suffit souvent à reprendre la production.
Filetage intérieur par fraise à fileter (thread milling) 2D et 3D
Le filetage par fraise à fileter, ou thread milling, est devenu un standard dans de nombreux ateliers CNC, en particulier pour les matériaux difficiles (inox, titane, superalliages) ou les grandes dimensions. Une fraise à fileter effectue une interpolation hélicoïdale dans l’alésage, réalisant le profil de filet par enlèvement de copeaux courts et parfaitement maîtrisés. Deux grandes familles existent : les fraises à forme complète (multi-dents, qui coupent plusieurs filets simultanément) et les fraises à un seul profil, plus polyvalentes mais un peu plus lentes.
En filetage 2D, la fraise travaille à profondeur constante avec un mouvement circulaire, adapté aux petites profondeurs de filet. En 3D, l’outil descend en hélice, réalisant le profil complet en une ou plusieurs passes. Un atout majeur de cette méthode est la possibilité d’ajuster le diamètre de pas simplement en modifiant la compensation de rayon outil dans la commande. En cas d’usure, aucun changement d’outil n’est nécessaire : une légère correction compense la dérive, ce qui est très apprécié sur les séries longues et sur les pièces d’un coût matière élevé.
Le filetage par interpolation présente d’autres avantages : un seul outil peut réaliser des filetages à droite et à gauche, borgnes ou débouchants, dans un large éventail de pas et de profils. Les copeaux courts évitent complètement les bourrages caractéristiques du taraudage dans les trous profonds. Les études de productivité montrent que, pour les diamètres supérieurs à M20 et les matériaux difficiles, le thread milling devient souvent plus compétitif que le taraudage classique dès quelques dizaines de pièces, surtout si l’on intègre les coûts d’outillage et les rebuts évités par l’absence de casse de taraud.
| Procédé | Copeaux | Flexibilité pas/profil | Risque de casse destructrice |
|---|---|---|---|
| Taraudage coupant | Longs copeaux, gestion délicate | Pas et profils standard | Élevé en trous borgnes profonds |
| Taraudage par déformation | Aucun copeau | Pas standard uniquement | Moyen à élevé (couple important) |
| Thread milling | Copeaux courts, sûrs | Très flexible (pas spéciaux possibles) | Faible, insert remplaçable |
Dans les matériaux très coûteux ou de géométrie complexe, le fraisage de filets est souvent considéré comme une assurance qualité : un insert cassé se remplace, une pièce rebutée se paie au prix fort.
Un autre intérêt du thread milling est sa capacité à travailler sur des surfaces non planes ou inclinées, en adaptant le point de départ et la trajectoire. Les fraises à fileter circulaires avec coupe au centre permettent en outre de combiner perçage, filetage et chanfreinage en une seule opération par interpolation. Dans ce cas, le diamètre d’âme du filetage est généré par la coupe frontale, assurant un alignement parfait entre alésage et filetage sans étape intermédiaire, un atout considérable en haute précision.
Contrôle métrologique d’un filetage intérieur : tampons filetés GO/NOGO et jauges
Le contrôle d’un filetage intérieur commence presque toujours par l’utilisation de tampons filetés GO/NOGO. Le tampon GO doit se visser sur toute la longueur d’engagement spécifiée, tandis que le tampon NOGO ne doit pas s’engager au-delà de un à deux filets. Ce test simple valide la taille fonctionnelle du filetage, c’est-à-dire sa capacité à s’accoupler correctement avec la vis correspondante. Sur les productions à haute exigence, un plan de contrôle statistique (SPC) intègre la fréquence de ces essais pour assurer un Cpk satisfaisant sur le diamètre de pas.
Pour aller plus loin, des jauges spécifiques permettent de vérifier le diamètre sur flancs, l’erreur de pas, la concentricité et l’angle de flanc. Les filetages critiques (hydrauliques haute pression, pièces aéronautiques, implants médicaux) peuvent ainsi être contrôlés par profilomètre ou par mesure optique. Quelques données issues de l’industrie montrent que, dans les ateliers ayant mis en place un contrôle métrologique systématique des taraudages intérieurs critiques, le taux de retour client lié aux problèmes de vissage ou d’étanchéité chute souvent de plus de 70 %.
Un filetage qui « fonctionne » au montage n’est pas forcément dans la tolérance : seule une combinaison de jauges fonctionnelles et de contrôles dimensionnels permet de garantir la conformité à la norme.
Dans la pratique quotidienne, quelques bonnes habitudes améliorent fortement la fiabilité de vos contrôles. Toujours nettoyer le taraudage avant de passer une jauge, ne jamais forcer un tampon GO à la clé, consigner les résultats dans une fiche de contrôle pour repérer les dérives progressives liées à l’usure des outils. Un simple tableau de suivi des diamètres d’avant-trou, des vitesses de coupe et des numéros de lots de tarauds permet souvent d’identifier rapidement l’origine d’une dérive : foret émoussé, lubrifiant de qualité variable, mauvaise mise au point de la machine après maintenance.
| Type de contrôle | Objectif | Fréquence recommandée |
|---|---|---|
| Tampon GO/NOGO | Vérifier la fonctionnalité du filetage | 100 % sur pièces critiques, échantillonnage sinon |
| Diamètre de pas (métrologie) | Mesurer le diamètre sur flancs | Par série ou changement d’outil |
| Inspection visuelle / loupe | Détecter arrachements, bavures, impacts | Aléatoire renforcé sur premières pièces |
Sur le plan méthodologique, la mise en place d’une check-list de filetage intérieur – préparation d’alésage, choix du procédé, paramètres, contrôle – vous aide à fiabiliser toute la chaîne. Cette approche structurée, combinée à une bonne compréhension des méthodes de taraudage manuel, mécanique, par plaquette ou par thread milling, permet de produire des taraudages qui se vissent sans forcer, tiennent la charge prévue et résistent dans le temps, même dans les environnements les plus exigeants.