Filetage CNC : guide théorique complet

5 grandes familles, désignations décodées, diamètres distincts, étanchéité, tolérances. Comprendre le filetage avant de calculer ou machiner.

2. Théorie : qu'est-ce qu'un filetage géométriquement ?

Un filetage est une rainure hélicoïdale gravée sur un cylindre (filetage parallèle) ou un cône (filetage conique), à pas constant, qui permet la liaison mécanique réversible entre deux pièces complémentaires (vis et écrou). C'est l'une des liaisons mécaniques les plus utilisées en usinage CNC, présente sur la quasi-totalité des assemblages démontables.

Vocabulaire fondamental

• Crête : sommet du filet (côté extérieur sur une vis).
• Fond ou racine : creux du filet entre deux crêtes.
• Flanc : faces inclinées reliant crête et fond, dont l'angle définit le profil.
• Pas (P) : distance axiale entre deux crêtes consécutives, exprimée en mm/tour ou en TPI (filets par pouce).
• Hélice : courbe formée par la rotation du profil autour de l'axe.
• Sens : RH (right-hand, droite — par défaut sauf mention) ou LH (left-hand, gauche) pour applications spécifiques (axes en rotation contre-sens, sécurité).

Profils géométriques majeurs

• V triangulaire 60° (Métrique ISO 261, Unifié ASME B1.1) : profil le plus courant en mécanique générale.
• V triangulaire 55° (BSP British Whitworth, ISO 7-1) : héritage historique, utilisé pour la tuyauterie gaz.
• Trapézoïdal 30° (Tr ISO 2904) : transmission de mouvement, vis sans fin, vérins.
• Profils spéciaux : carré (transmission ancienne), rond (vis très chargées), dent de scie (efforts axiaux unidirectionnels), ACME 29° (transmission US, équivalent partiel Tr).

▸ Schéma anatomique cylindre + hélice + profil V 60° à venir.

3. Les 5 grandes familles de filetage

Les filetages normalisés se répartissent en 5 grandes familles selon le profil (V triangulaire ou trapézoïdal), l'angle (55°, 60°, 30°), la forme (cylindrique ou conique) et l'usage cible (mécanique, tuyauterie, transmission). La maîtrise de ces 5 familles couvre 95 % des cas rencontrés en atelier CNC.

3.1 Métrique ISO 261 — V 60° cylindrique

Standard mondial pour la mécanique générale. Profil V triangulaire à angle 60°, cylindrique parallèle. Désignation : M{Ø nominal mm}×{pas mm} (ex : M10×1,5). Pas gros (standard ISO 261) ou pas fin selon précision visée. Plages courantes : M2 à M64 en gros pas, M8×1 à M100×6 en pas fin. Usage : assemblage mécanique général, machines, structures, automobile, aéronautique européenne. Norme principale ISO 261, équivalent allemand DIN 13.

3.2 Unifié ASME B1.1 — UNC / UNF / UNEF (V 60° cylindrique US)

Filetage américain impérial. Profil V triangulaire 60° identique au métrique, mais désignation en pouces. Désignation : {Ø nominal pouces}-{TPI} {série} (ex : 1/2-13 UNC, 1/2-20 UNF). UNC = Unified Coarse (gros pas), UNF = Unified Fine (pas fin), UNEF = Extra Fine. Plages courantes : #0-80 à 4-4 UNC, #0-80 à 1-1/2-12 UNF. Usage : mécanique américaine, aéronautique US, équipements importés US. Norme principale ASME B1.1.

3.3 BSP cylindrique ISO 7-1 — G (V 55° cylindrique gaz)

Filetage tuyauterie britannique parallèle (héritage Whitworth). Profil V à angle 55°, cylindrique. Désignation : G{nomination tuyauterie pouces} (ex : G 1/2). Attention : la nomination NE correspond PAS au Ø nominal réel — G 1/2 = Ø 20,96 mm, pas 12,7 mm. Pas non standard métrique (M16 a un pas 2,0 mm, G 1/2 a un pas 1,814 mm). Plages : G 1/16 à G 6. Étanchéité : pas étanche par lui-même, joint plat ou torique nécessaire sur épaulement. Usage : raccords gaz / fluide basse pression, hydraulique BP. Norme ISO 7-1.

3.4 BSP conique R + NPT ASME B1.20.1 — Cônes étanches métal-métal

Filetage tuyauterie conique étanche. BSP-R (mâle conique) + Rp/Rc(femelle parallèle/conique) : profil 55°, conicité 1:16 (≈ 1°47'). NPT(National Pipe Taper) : profil 60°, conicité identique 1°47' (1:16). Étanchéité métal-métal par déformation des filets — sans joint, mais ruban PTFE ou pâte (Loctite 542/577) recommandés en complément pour fiabiliser. Usage : tuyauterie haute pression, hydraulique HP, gaz industriel, raccords aéronautique HP. Attention : R et NPT sont incompatibles entre eux (angles + pas différents, risque fuite garanti si mélangés). Normes ISO 7-1 (R/Rp/Rc) + ASME B1.20.1 (NPT/NPS) + équivalent allemand DIN 158.

3.5 Trapézoïdal Tr ISO 2904 — 30° transmission

Filetage de transmission de mouvement. Profil trapézoïdal à angle 30°, cylindrique. Désignation : Tr{Ø nominal mm}×{pas mm} (ex : Tr 24×5). La forme trapèze résiste aux efforts axiaux importants (vs V triangulaire qui crée des efforts radiaux parasites). Plages : Tr 8×1,5 à Tr 100×12. Usage : vis sans fin, vérins manuels, presses, étaux, machines-outils, serrures, transmission mouvement linéaire ⇄ rotation. Avantages : haute capacité de charge axiale, irréversibilité possible (autobloquant). Norme ISO 2904, équivalent américain partiel ACME (mais ACME utilise un angle 29°, non 30° — non interchangeable avec Tr).

Tableau comparatif synthétique

▸ Schéma comparaison visuelle 5 profils côte-à-côte à venir.

4. Comment lire une désignation de filetage ?

La désignation d'un filetage code en quelques caractères toute l'information nécessaire à la fabrication et au montage. Mais chaque famille utilise une convention différente, et certaines sont contre-intuitives. Voici comment décoder les 5 désignations principales pas à pas.

4.1 Métrique — M{Ø nominal mm}×{pas mm}

Exemple : M10×1,5

• M = profil métrique ISO 261
• 10 = diamètre nominal en millimètres (Ø théorique sommet filets)
• 1,5 = pas en mm (distance axiale entre 2 crêtes)

Le pas peut être omis si gros pas standard (M10 implicite = M10×1,5). En pas fin, indication obligatoire (M10×1,25 ou M10×1).

4.2 Unifié UNC/UNF — {Ø nominal pouces}-{TPI} {série}

Exemple : 1/2-13 UNC

• 1/2 = diamètre nominal en pouces (12,7 mm équivalent métrique)
• 13 = TPI (Threads Per Inch — soit pas 25,4 / 13 ≈ 1,954 mm)
• UNC = Unified Coarse (gros pas) — ou UNF = Fine, UNEF = Extra Fine

Format alternatif pour très petits diamètres : #6-32 (Ø nominal #6 = 0,138 pouces ≈ 3,51 mm).

4.3 BSP cylindrique — G{nomination tuyauterie pouces}

Exemple : G 1/2

• G = filetage gaz cylindrique (parallèle) ISO 7-1
• 1/2 = nomination tuyauterie en pouces

4.4 BSP/NPT conique — R{nomination} ou NPT {nomination}

Exemples : R 1/2, NPT 1/2

• R = BSP Taper (mâle conique) ISO 7-1, conicité 1:16
• NPT = National Pipe Taper ASME B1.20.1, conicité 1°47' soit 1:16
• 1/2 = nomination tuyauterie pouces (Ø nominal réel ≠ 1/2)

R et NPT sont incompatibles entre eux malgré une conicité identique : R utilise un profil 55° (héritage Whitworth), NPT utilise un profil 60°. Mélanger les deux garantit une fuite.

4.5 Trapézoïdal — Tr{Ø nominal mm}×{pas mm}

Exemple : Tr 24×5

• Tr = trapézoïdal ISO 2904
• 24 = diamètre nominal en mm (forme trapèze 30°)
• 5 = pas en mm

Format identique au métrique mais profil différent (trapèze 30° au lieu de V 60°). Les vis Tr et M de mêmes dimensions ne sont pas interchangeables.

5. Ø nominal, Ø pré-trou, Ø flanc, Ø noyau : 4 diamètres à distinguer

Un filetage n'a pas un mais quatre diamètres essentiels, chacun ayant un rôle précis en fabrication, montage ou résistance mécanique. Confondre Ø nominal et Ø pré-trou est l'erreur la plus fréquente en taraudage.

5.1 Ø nominal (D)

Diamètre théorique au sommet des filets côté externe (vis). C'est la valeur indiquée dans la désignation : M10 a Ø nominal 10 mm, 1/2-13 UNC a Ø nominal 12,7 mm. Pour BSP et NPT, le Ø nominal réel diffère de la nomination (G 1/2 → Ø nominal 20,96 mm). Sert de référence catalogue et identification visuelle.

5.2 Ø pré-trou (D − P)

Diamètre du trou avant taraudage. Formule simplifiée pour métrique standard : Ø pré-trou = Ø nominal − pas.

• M6 (pas 1,0) → Ø pré-trou 5,0 mm
• M10 (pas 1,5) → Ø pré-trou 8,5 mm
• M20 (pas 2,5) → Ø pré-trou 17,5 mm

Tolérance ±5 % selon ductilité matière : alu / laiton ductile → +0,05 à +0,10 mm pour faciliter la coupe ; acier → exact ; fonte / inox dur / Inconel → −0,05 mm pour profil plein. Pour BSP / NPT, tables spécifiques car la formule directe ne s'applique pas.

5.3 Ø flanc (Ø2)

Diamètre au milieu du flanc (entre crête et fond). C'est le diamètre utilisé pour le tolérancement (6H/6g ISO 965) et le contrôle dimensionnel (méthode 3 fils, calibres). Formule métrique exacte (ISO 965) : Ø flanc = Ø nominal − 0,6495 × pas. C'est sur ce diamètre que reposent les classes de tolérance et les ajustements vis/écrou.

5.4 Ø noyau (D − 2 H1)

Diamètre au fond du filet (racine). Détermine la résistance en traction de la vis (section minimale de matière). Formules : Ø noyau métrique = Ø nominal − 1,227 × pas · Ø noyau UNC ≈ Ø nominal − 1,082 × pas. Critique pour le calcul d'effort de serrage et le choix matière vis (acier 8.8, 10.9, 12.9 — désignations ISO 898-1).

Tableau exemples M10 / M20 / M30 (mm)

▸ Schéma anatomique M10 avec 4 diamètres annotés à venir.

6. Pas en mm vs TPI : conversion et importance CNC

Le pas représente la distance axiale parcourue à chaque tour. Le métrique l'exprime en mm/tour, l'américain en filets par pouce (TPI). La conversion est essentielle pour la programmation CNC.

6.1 Pas métrique (mm/tour)

Convention européenne. Exemples :

• M6 pas 1,0 → 1,0 mm/tour
• M10 pas 1,5 → 1,5 mm/tour
• M20 pas 2,5 → 2,5 mm/tour
• M10×1 (pas fin) → 1,0 mm/tour

Le pas standard suit la progression normalisée ISO 261 (séries préférentielles).

6.2 TPI américain (Threads Per Inch)

Filets par pouce. Plus le nombre est élevé, plus le pas est fin. Exemples :

• 1/2-13 UNC → 13 filets/pouce
• 1/2-20 UNF → 20 filets/pouce (plus fin)
• 1-8 UNC → 8 filets/pouce (gros pas, grandes vis)

6.3 Conversion TPI ↔ mm/tour

Formule : pas (mm) = 25,4 / TPI

6.4 Importance en CNC

En taraudage CNC (cycles G84 / G74) ou en tournage de filet (G32 / G76 / G92), l'avance machine doit être synchronisée exactement avec le pas. Une erreur de pas = filet impossible à monter ou taraud cassé.

• M10×1,5 → avance = 1,5 mm/tour (pas le diamètre, pas la vitesse)
• 1/2-13 UNC → avance = 1,954 mm/tour (calculé depuis TPI)
• Tr 24×5 → avance = 5,0 mm/tour

Pour le détail des cycles tour CN, voir filetage au tour CNC — G32, G76, G92.

7. Tolérances ISO 965 et classes : 6H/6g, 1A-3B

Un filetage parfait n'existe pas en fabrication. Les tolérances ISO 965 (métrique) et ASME B1.1 (unifié) définissent des classes de précision adaptées à chaque usage, du serré précision au lâche grande série.

7.1 Métrique ISO 965

Système 2 caractères : chiffre (qualité IT) + lettre (position fondamentale).

• 6H = standard interne (taraudage écrou). Chiffre 6 = qualité tolérance moyenne. Lettre H = position fondamentale écart inférieur 0.
• 6g = standard externe (vis filetée). Chiffre 6 = qualité moyenne. Lettre g = légère réduction Ø pour permettre un vissage facile.
• 4-5 H/g = précision serrée (mécanique fine, aéronautique).
• 7-8 H/g = précision large (production grande série, applications non critiques).

Combinaison standard « pas tendu » : 6H/6g (tolérance moyenne, légère réduction externe pour vissage facile).

7.2 Unifié ASME B1.1

Classes 1A/2A/3A externe + 1B/2B/3B interne :

• Classe 1A/1B : tolérances larges, vissage très facile, faible précision (peu standardisée).
• Classe 2A/2B : tolérances standard, équivalent 6H/6g métrique. Convention par défaut Unifié.
• Classe 3A/3B : tolérances serrées, précision haute (aéronautique, instruments).

7.3 BSP / NPT tuyauterie

BSP et NPT ont leurs propres tolérances tuyauterie (ISO 7-1 + ASME B1.20.1). Plus permissives que la mécanique car l'étanchéité se fait par déformation. Mesure principale : longueur d'engagement filetage avant blocage.

Pour le contrôle dimensionnel approfondi (méthode 3 fils, calibres tampons Go/NoGo, tables M3-M20), voir la page dédiée : contrôle des filetages CNC — tolérances, calibres, méthodes.

8. Étanchéité : cylindrique vs conique

Tous les filetages ne sont pas étanches. L'étanchéité dépend de la géométrie (cylindrique parallèle vs conique) et du complément utilisé (joint plat, torique, ruban PTFE, pâte). Le choix correct évite les fuites en service et économise les rappels coûteux.

8.1 Étanchéité cylindrique (G, M, UN)

Filetage cylindrique parallèle : pas étanche par lui-même. Le serrage rapproche les surfaces mais laisse le passage hélicoïdal libre pour les fluides. Solution : joint d'étanchéité externe.

• G + joint plat(cuivre, fibre, nitrile) : raccord standard hydraulique BP < 100 bar. Le joint s'écrase entre 2 surfaces planes (épaulement filetage).
• G + joint torique (O-ring nitrile / fluorocarbone selon fluide) : raccord BP rapide démontable.
• M + joint si étanchéité requise (rare en filetage métrique mécanique standard, plutôt vis + rondelle Nordlock).

Avantages : démontage répété facile, contrôle visuel du joint avant montage. Limites : étanchéité dépend du joint (dégradation thermique, vieillissement matière).

8.2 Étanchéité conique (R, NPT, BSPT)

Filetage conique : étanchéité métal-métal par déformation des filets. Le serrage écrase progressivement les flancs, créant une interférence radiale qui bloque le passage du fluide.

• R (BSP-R) ISO 7-1 + Rp/Rc : conicité 1:16, profil 55°.
• NPTASME B1.20.1 : conicité 1°47' (≈ 1:16), profil 60°. Dominant aux USA.
• BSPT : appellation alternative R (BSP Taper).

Compléments recommandés en service :

• Ruban PTFE (téflon) : 2-3 tours sens horaire. Bon marché, démontage facile.
• Pâte étanchéité(Loctite 577 anaérobie, Loctite 5331 hydraulique) : durcit, étanchéité haute pression > 200 bar.
• Sans complément : R/NPT étanche 50-100 bar typique, mais marge dégradée par vibrations et cyclage thermique.

Avantages : résistance haute pression, peu de jeux d'assemblage. Limites : usage unique optimal (déformation des filets), incompatibilité R ↔ NPT (angles différents).

8.3 Choix selon la pression

• BP < 10 bar (eau, air comprimé atelier) : G + joint nitrile suffisant.
• MP 10-100 bar (hydraulique standard) : G + joint cuivre / fibre + couple de serrage spécifié.
• HP 100-400 bar (hydraulique HP, gaz industriel) : R/NPT + ruban PTFE ou pâte.
• THP > 400 bar (oléopneumatique, gaz spécial) : raccords filetés spéciaux ORFS, BSP-G + joint cône 24°, ou raccords bridés.

▸ Schéma comparatif étanchéité cylindrique (joint plat) vs conique (métal-métal) à venir.

9. Équivalences cross-norme : Métrique ↔ Unifié ↔ BSP ↔ Trapézoïdal

Différents filetages ne sont jamais strictement compatibles, mais certaines correspondances dimensionnelles permettent de comparer ou de substituer. Les Ø nominaux étant différents (M10 ≠ exact 3/8 inch), seule l'équivalence d'usage est pertinente.

9.1 Limites des équivalences

Différences techniques majeures :

• Diamètres nominaux différents (M10 = 10,000 mm vs 3/8 = 9,525 mm)
• Pas différents (M10 pas 1,5 mm vs 3/8-16 UNC pas 1,588 mm)
• Profils incompatibles (V 60° métrique vs V 60° UN, mais flancs ≠)
• BSP/NPT ont une nomination ≠ Ø réel (G 1/2 = 20,96 mm ≠ 12,7 mm)

Substitution physique impossible. Les équivalences servent à :

1. Trouver le filetage « équivalent fonctionnel » lors d'un import (machine US → conversion vers métrique).
2. Comparer des offres fournisseurs cross-norme (raccord G 1/2 vs raccord NPT 1/2).
3. Choisir une alternative si le stock norme préférée est indisponible (M16 indisponible → 5/8-11 UNC en dépannage avec achat écrou cohérent).

10. Choisir le bon profil selon l'usage

Pas de filetage « meilleur » dans l'absolu : chaque profil est optimisé pour un contexte. Ce guide synthétique aide à choisir rapidement.

10.1 Assemblage mécanique général

Profils retenus : M (Métrique ISO 261) en Europe, UNC/UNF (Unifié ASME B1.1) aux USA.
Justification : V 60° optimal résistance / coût, démontage facile, normalisation mondiale.
Exemples : structures, machines, automobile, aéronautique civile européenne, mobilier.
À éviter : tuyauterie sous pression (pas étanche).

10.2 Tuyauterie gaz / fluide basse pression

Profil retenu : G (BSP cylindrique parallèle) ISO 7-1.
Justification : démontage facile, étanchéité par joint externe (économique, contrôlable).
Exemples: eau froide / chaude domestique, air comprimé atelier (< 10 bar), retours hydrauliques BP.
À éviter : haute pression (joint dégradé thermiquement).

10.3 Tuyauterie haute pression étanche

Profils retenus : R (BSP conique) Europe, NPT US.
Justification : étanchéité métal-métal résistante haute pression, vibrations.
Exemples: circuits hydrauliques HP > 100 bar, gaz industriels (oxygène, azote), oléopneumatique aéronautique.
À éviter : montage / démontage répété (déformation des filets).

10.4 Transmission vis sans fin et vérins

Profil retenu : Tr (Trapézoïdal ISO 2904) Europe, ACME (29° US, équivalent partiel).
Justification : forme trapèze 30° supporte un effort axial élevé, faible perte de rendement, possible irréversibilité (vérin manuel autobloquant).
Exemples : vérins manuels de presse, vis de levage, machines-outils (table en croix), serrures.
À éviter : transmission haute vitesse (filet métrique avec vis-à-billes plus efficace).

10.5 Bois / plastique

Profils dédiés non normés ISO :

• Vis à bois : filetage profil V grossier, sans pré-trou pour bois tendre.
• Vis autotaraudeuse : filetage spécial qui creuse son propre filet dans plastique / tôle fine.
• Filetage spécifique vis acier sur plastique : effort de serrage limité par fluage du polymère.

11. Aller plus loin : 9 angles pratiques du filetage sur CNCYRON

Ce guide théorique se complète par 9 ressources pratiques détaillant chaque angle métier du filetage. Calculer, machiner, contrôler, programmer, choisir l'outil — chaque page approfondit un aspect spécifique avec données techniques, paramètres et études de cas atelier.

11.1 Calculer

11.2 Machiner

11.3 Contrôler

11.4 Outiller

11.5 Programmer

11.6 Étudier (blog)

11.7 Matières

Environ 13 fiches matières CNCYRON citent le filetage en applications typiques : aciers C45E / S355 / 35NiCrMo6 / 20MnCr5, inox 316L / 316Ti, titane Grade 1-2-4-23, superalliage Hastelloy-X, aluminium 2017A, fonte GJL-150, plastiques PEEK / POM. Voir le cluster matières pour les paramètres de machinage par matière.

12. Questions fréquentes sur le filetage

12 questions courantes couvrant désignations, diamètres distincts, étanchéité, tolérances ISO 965, sens d'hélice et conversions cross-norme.