Les filetages des vis à métaux, ainsi que de nombreux autres types de raccords filetés, sont utilisés autour de nous chaque jour dans des millions d'applications. En fait, ils sont tellement omniprésents qu'ils passent inaperçus pour la plupart d'entre nous et, pour l'œil inexpérimenté, ils se ressemblent tous et fonctionnent à peu près de la même manière.
En fait, les filets de vis sont des mécanismes étonnamment divers et complexes qui ont mis très longtemps à se développer, et ils ne sont toujours pas perfectionnés. Il existe en fait tellement de types et d'applications que les ingénieurs doivent comprendre la structure et la terminologie des filetages afin de pouvoir communiquer efficacement avec leurs partenaires de fabrication et obtenir exactement les résultats souhaités.
Une brève histoire des filets de vis
Les formes de base des vis étaient connues des premiers philosophes naturels grecs dès le 4e siècle avant J.-C. Pendant un millier d'années, les arbres filetés ont été utilisés dans les pressoirs à vin et à huile, tandis que les vis d'Archimède sont encore utilisées aujourd'hui pour élever l'eau.
Toutefois, ce n'est qu'au 14e siècle que les filets et les vis fabriqués à la main ont été utilisés comme nous le faisons aujourd'hui, pour maintenir deux ou plusieurs objets ensemble sous tension et compression mécaniques.
Pendant la révolution industrielle, les objets mécaniques n'ont jamais été aussi nombreux à être boulonnés et vissés. Ces premiers écrous, boulons et vis étaient fabriqués soit à la lime, soit à l'aide de simples tours, et il n'existait pas de normes communes entre les industries, ni même entre les différentes entreprises. Des myriades de types différents apparaissaient partout - sur les chaudières et les équipements à vapeur, les locomotives et les navires, les armements ou les presses d'imprimerie - et aucun d'entre eux n'était interchangeable.
Il a finalement fallu de nombreuses années et beaucoup d'essais et d'erreurs pour déterminer quel type de filetage fonctionnait le mieux pour quelles applications, puis pour établir des normes nationales et internationales basées sur ces types.
Termes et définitions pour la conception de filets de vis
Quelle est la différence entre un boulon et une vis ? Un boulon traverse les pièces à assembler et les maintient ensemble sous compression à l'aide d'un écrou sur la tige filetée. En raison de cette disposition, les boulons sont principalement utilisés pour résister aux charges latérales. Les vis, par contre, s'engagent avec un filet correspondant dans le matériau et appliquent une force de maintien en ligne avec l'arbre de la vis.
Chez 3D PRINT, nous utilisons l'usinage pour créer des éléments filetés sur des composants de tous types. Nous savons donc qu'il est essentiel que les filets mâles et femelles soient parfaitement adaptés. C'est pourquoi nous recommandons aux ingénieurs et aux développeurs de produits, lorsqu'ils communiquent avec le fabricant, d’utiliser des termes précis tels que :
Crête/Sommet : Point haut de la rainure
Racine/Fond : Point bas de la rainure
Angle du filet : Angle entre les flancs opposés
Diamètre principal : Diamètre le plus grand
Diamètre mineur/noyau: Plus petit diamètre
Pas : Distance entre les crêtes. Pour les filetages impériaux, il est souvent exprimé en filets par pouce ou TPI.
Ligne de pas : Il s'agit d'une ligne imaginaire, parallèle à l'axe de la vis, située à mi-chemin entre les intersections projetées hautes et basses des flancs angulaires.
Diamètre primitif : Mesuré d'une ligne de pas à l'autre sur les côtés opposés du filet.
Filets machine fins, moyens et grossiers
La plupart des normes prévoient une version de filetages fins, moyens et grossiers pour différentes applications.
Les filets fins se trouvent généralement dans les petits diamètres et sur les instruments de précision où il est nécessaire d'effectuer de petits ajustements pour l'alignement. L'inconvénient, cependant, est qu'ils sont plus faciles à fileter en croix, à dénuder ou à écailler. L'écaillage se produit lorsque les filets correspondants sont partiellement écrasés.
La lubrification ou l'application d'un revêtement d'oxyde permettent d'éviter ce phénomène. Parfois, les inserts filetés, comme les HeliCoils, sont utilisés pour placer un filet plus dur à l'intérieur d'un matériau de base plus mou.
Les filetages moyens sont les plus courants pour les assemblages d'usage général, tandis que les filetages grossiers sont les plus faciles à réaliser. Ils sont les plus résistants à l'arrachement et se trouvent souvent sur les machines industrielles très lourdes. Les filets grossiers présentent également le plus grand dégagement entre les filets pour un placage ou un revêtement qui pourrait être appliqué ultérieurement.
Comment les filets des vis à métaux sont-ils fabriqués ?
Les filetages extérieurs sont réalisés à l'aide d'un tour ou par roulage. Le roulage des filets ne gaspille pas de matière et peut améliorer la résistance des filets car il comprime la matière brute au lieu de la cisailler.
Les filetages internes sont réalisés par perçage et taraudage, qui étaient autrefois des opérations distinctes. Mais il existe aujourd'hui des outils de coupe hybrides qui peuvent percer et tarauder en une seule opération, ce qui permet de gagner du temps et de l'argent.
Dans tous les cas ci-dessus, les développeurs de produits doivent préciser s'ils ont une méthode particulière qu'ils préfèrent. Sinon, le fabricant utilisera la méthode la plus rapide tout en respectant les spécifications du produit.
Calculateur de filetage
En raison du grand nombre de types de normes de filetage, il existe un grand risque d'imprécision et d'erreur potentielle dans la communication entre le concepteur d'un produit et son partenaire de fabrication lorsqu'il s'agit de spécifier des caractéristiques filetées. Pour éviter ces erreurs, nous recommandons vivement d'utiliser un outil de calcul de filetage tel que ME ThreadPal, ThreadTech ou quelque chose de similaire.
Ils fonctionnent avec toutes les principales normes et fournissent les informations dont un machiniste a besoin pour réaliser vos filetages correctement dès la première fois.
Conclusion
Evidemment, ce n'est pas tout ce qu'il y a à savoir sur les filetages d'usinage, nous reviendrons bientôt avec d'autres informations sur la manière d'appliquer ces connaissances à la conception de vos produits. Et lorsque vous serez prêt, apprenez-en davantage auprès de nos ingénieurs expérimentés en nous contactant dès maintenant pour obtenir votre consultation et un devis gratuit.