Exécution d'un trou cylindrique à la perçeuse (partie 2/2)

## (TP11)- Réalisation correcte du perçage et respect des dimensions ### Introduction Bienvenue à ce Travail Pratique (TP) essentiel sur le perçage ! Dans le monde de la fabrication mécanique, la capacité à réaliser des trous précis et conformes aux dimensions est fondamentale. Un trou mal percé peut rendre une pièce inutilisable ou compromettre la sécurité d'un assemblage. Ce TP vous guidera à travers les étapes clés pour percer correctement et maîtriser les techniques de contrôle dimensionnel. Préparez-vous à apprendre les bonnes pratiques pour devenir un expert du perçage ! ### Concepts Clés #### Qu'est-ce que le perçage ? Le perçage est une opération d'usinage qui consiste à créer un trou cylindrique dans un matériau à l'aide d'un outil coupant appelé foret, entraîné en rotation par une machine (perceuse). C'est l'une des opérations les plus courantes en mécanique. #### Les outils et machines du perçage * **La Perceuse :** C'est la machine qui fait tourner le foret. Il existe différents types : perceuses à colonne (pour plus de précision et de puissance), perceuses d'établi, perceuses portatives. Pour ce TP, nous utiliserons principalement la perceuse à colonne. * **Le Foret :** C'est l'outil coupant. Il est caractérisé par son diamètre et sa matière (acier rapide HSS, carbure, etc.). Il possède des hélices pour évacuer les copeaux et amener le liquide de coupe. * **Le Mandrin :** Pièce de la perceuse qui sert à maintenir et serrer le foret. #### Préparation avant le perçage : Les étapes cruciales Une bonne préparation est la clé d'un perçage réussi et sécurisé. ##### 1. Sécurité avant tout ! * **Protection individuelle :** Portez toujours des lunettes de sécurité pour protéger vos yeux des copeaux et projections. Attachez vos cheveux longs et ne portez pas de vêtements amples ni de bijoux qui pourraient être happés par la machine. * **Environnement :** Assurez-vous que l'espace de travail est propre et bien rangé. Ne laissez pas d'outils ou de matériaux encombrer la zone autour de la perceuse. * **Connaissance de la machine :** Familiarisez-vous avec les arrêts d'urgence de la perceuse. ##### 2. Marquage du point de perçage Avant de percer, vous devez définir précisément l'emplacement du trou : * **Traçage :** Utilisez un réglet et une pointe à tracer pour marquer les axes du trou. * **Pointeau et Marteau :** Pointez le centre du futur trou avec un pointeau et un marteau. Cela crée une petite amorce qui guidera le foret et l'empêchera de dévier au début du perçage. ##### 3. Bridage de la pièce Il est impératif de brider solidement la pièce à percer sur la table de la perceuse. NE JAMAIS TENIR LA PIÈCE À LA MAIN ! * **Étau :** Utilisez un étau de machine pour maintenir la pièce. Assurez-vous qu'elle est stable et ne peut pas bouger pendant l'opération. * **Serre-joints :** Pour les pièces plus grandes ou de formes spécifiques, des serre-joints peuvent être utilisés pour fixer la pièce à la table de la perceuse. ##### 4. Choix du foret et réglages * **Diamètre :** Sélectionnez le foret ayant le diamètre correspondant au trou souhaité. * **Matériau :** Choisissez un foret adapté au matériau de la pièce (acier, aluminium, bois, etc.). * **Vitesse de rotation :** Réglez la vitesse de rotation de la perceuse en fonction du diamètre du foret et du type de matériau. Une vitesse trop élevée peut brûler le foret, trop basse peut rendre le perçage inefficace. (En général, matériaux tendres et petits diamètres = vitesse rapide ; matériaux durs et grands diamètres = vitesse lente). #### Exécution du perçage ##### 1. Amorçage Abaissez doucement le foret jusqu'à ce qu'il entre en contact avec l'amorce faite au pointeau. Exercez une légère pression pour que le foret s'engage bien dans la matière sans glisser. ##### 2. Avance et Lubrification * **Avance :** Une fois le foret engagé, augmentez progressivement la pression (l'avance). L'avance doit être régulière. Une avance trop faible peut polir le matériau sans couper, une avance trop forte peut casser le foret. * **Lubrification/Refroidissement :** Pour la plupart des métaux, utilisez un liquide de coupe (huile de coupe, fluide de coupe) pour : * Refroidir le foret et la pièce. * Lubrifier l'opération de coupe. * Faciliter l'évacuation des copeaux. ##### 3. Évacuation des copeaux Remontez régulièrement le foret légèrement pour permettre aux copeaux de s'évacuer et au liquide de coupe de pénétrer dans le trou. Cela évite l'accumulation de copeaux qui pourrait bloquer le foret ou dégrader l'état de surface du trou. ##### 4. Fin du perçage Lorsque le foret traverse la pièce, réduisez l'avance pour éviter la formation d'une bavure trop importante et contrôler la sortie du foret. #### Contrôle et Finition ##### 1. Mesure du diamètre * **Pied à coulisse :** Utilisez un pied à coulisse pour vérifier le diamètre du trou. Mesurez à plusieurs endroits pour vous assurer de la circularité. * **Tampon lisse (calibre) :** Pour des tolérances très précises, un tampon lisse ## ACTIVITES D'INTEGRATION ### Introduction Bienvenue dans cette leçon consacrée à l'exécution d'un trou cylindrique à l'aide d'une perceuse. Dans le monde de la fabrication mécanique, la capacité à percer des trous précis est fondamentale. Que ce soit pour assembler des pièces, insérer des axes ou préparer un taraudage, la maîtrise de cette opération est essentielle. Cette activité d'intégration vous permettra de consolider vos connaissances et compétences sur l'utilisation sécuritaire et efficace de la perceuse. ### Concepts Clés #### 1. La Perceuse-Établi La perceuse-établi, ou perceuse à colonne, est une machine-outil indispensable pour réaliser des trous précis et verticaux. Elle est composée de plusieurs éléments clés : * **Le Socle :** La base stable de la machine, souvent fixée au sol ou à un établi. * **La Colonne :** Supporte la tête de la perceuse et permet d'ajuster la hauteur de la table. * **La Table :** Supporte la pièce à usiner et peut être ajustée en hauteur et parfois orientée. * **Le Mandrin :** Fixe le foret (l'outil de coupe) et le fait tourner. * **La Tête :** Contient le moteur, la broche (qui entraîne le mandrin) et le mécanisme de changement de vitesse. * **Le Levier d'Avance :** Permet d'abaisser le mandrin et le foret pour percer la pièce. #### 2. Les Forets Le foret est l'outil de coupe utilisé pour percer. Il en existe plusieurs types, mais le plus courant est le foret hélicoïdal. ##### Types de Forets * **Foret hélicoïdal :** Le plus polyvalent, utilisé pour la plupart des matériaux. * **Foret à centrer :** Utilisé pour réaliser un avant-trou précis avant le perçage avec un foret plus grand. ##### Matériaux des Forets * **HSS (High Speed Steel) / Acier Rapide :** Courant et adapté à de nombreux matériaux comme l'acier, l'aluminium, le plastique. * **Carbure de tungstène :** Très dur, utilisé pour des matériaux très résistants comme la fonte, les aciers alliés, ou pour la production en série. ##### Caractéristiques d'un Foret Un foret est caractérisé par son diamètre, sa longueur, son angle de pointe et son revêtement. L'angle de pointe typique pour le perçage général est de \( 118^{\circ} \). #### 3. Processus d'Exécution d'un Trou Réaliser un trou demande méthode et rigueur. ##### a. Préparation 1. **Sécurité :** Port de lunettes de protection obligatoire. Attacher les cheveux longs, ne pas porter de vêtements amples ni de gants rotatifs. 2. **Marquage :** Pointer le centre du trou sur la pièce à l'aide d'un pointeau et d'un marteau. Cela évite que le foret ne dévie au démarrage. 3. **Serrage de la pièce :** Fixer solidement la pièce dans un étau de perceuse ou avec des brides. NE JAMAIS TENIR LA PIÈCE À LA MAIN. 4. **Choix du foret :** Sélectionner le diamètre et le type de foret adaptés au matériau et au diamètre du trou désiré. 5. **Réglage de la vitesse de coupe (vitesse de rotation) :** La vitesse de rotation de la broche (en tr/min) dépend du diamètre du foret et du matériau à percer. Une vitesse trop élevée peut brûler le foret, une vitesse trop faible peut arracher le matériau. La vitesse de coupe \[ V_c = \frac{\pi D N}{1000} \] (en m/min) est un paramètre important, où \( D \) est le diamètre du foret en mm et \( N \) est la vitesse de rotation en tr/min. ##### b. Opération de Perçage 1. **Montage du foret :** Insérer le foret dans le mandrin et le serrer fermement avec la clé de mandrin. Retirer la clé immédiatement après. 2. **Positionnement :** Positionner la pièce de manière à ce que le pointeau soit aligné avec la pointe du foret. 3. **Démarrage :** Mettre la perceuse en marche. 4. **Avance :** Abaisser le foret progressivement en appliquant une pression constante et modérée avec le levier d'avance. Ne pas forcer. Si le foret est neuf, il coupera bien. Sinon, il faudra l'affûter. 5. **Lubrification/Refroidissement :** Utiliser un liquide de coupe (huile de coupe ou liquide de refroidissement) pour dissiper la chaleur et faciliter l'évacuation des copeaux, prolongeant ainsi la durée de vie du foret. 6. **Fin de course :** Lorsque le trou est traversant, réduire la pression juste avant la sortie pour éviter un arrachement du matériau ou un blocage du foret. 7. **Arrêt :** Remonter le foret, éteindre la perceuse et attendre l'arrêt complet de la broche avant de retirer la pièce. ##### c. Contrôle et Finition 1. **Ébavurage :** Retirer les arêtes vives (bavures) créées autour du trou avec un ébavureur ou une lime. 2. **Mesure :** Vérifier le diamètre du trou avec un pied à coulisse ou un tampon de contrôle. 3. **Nettoyage :** Nettoyer la pièce et la perceuse des copeaux (avec une brosse, jamais à la main). ### Vocabulaire * **Perceuse-établi :** Machine-outil fixe pour percer des trous. * **Foret :** Outil de coupe rotatif utilisé pour percer des trous. * **Mandrin :** Dispositif qui maintient le foret sur la broche de la perceuse. * **Pointeau :** Outil utilisé pour marquer le centre d'un trou avant le perçage. * **Étau :** Dispositif de serrage pour maintenir fermement la pièce à usiner. * **Broche :** Axe rotatif qui entraîne le mandrin et le foret. * **Vitesse de coupe :** Vitesse à laquelle l'arête de coupe du foret pénètre le matériau (exprimée en m/min). * **Avance :** Mouvement de pénétration du foret dans la pièce. * **Copeaux :** Petits fragments de matériau retirés lors du perçage. * **Ébavurage :** Action de retirer les arêtes vives (bavures) autour d'un trou. ### Exemples 1. **Perçage d'un trou de fixation :** Pour assembler deux plaques métalliques avec un boulon de diamètre \( M8 \), il est nécessaire de percer un trou de \( 8.5 \) mm de diamètre dans chacune des plaques. 2. **Avant-trou pour un taraudage :** Pour créer un filetage intérieur \( M6 \) (pour une vis de 6 mm de diamètre), on perce d'abord un trou de \( 5 \) mm de diamètre, puis on réalise l'opération de taraudage. 3. **Trou pour un axe :** Lors de la fabrication d'une charnière, on perce un trou de diamètre précis pour y insérer l'axe de rotation. ### Exercices 1. Listez au moins trois règles de sécurité essentielles à respecter avant d'utiliser une perceuse. 2. Quel est le rôle du pointeau avant de percer un trou ? 3. Pourquoi est-il important d'ajuster la vitesse de rotation de la perceuse en fonction du diamètre du foret et du matériau ? 4. Décrivez l'importance de l'ébavurage après le perçage. 5. Si vous percez de l'acier doux avec un foret de \( \emptyset 10 \) mm et que la vitesse de rotation de votre perceuse est de \( 500 \) tr/min, quelle est la vitesse de coupe approximative ? ### Devoirs 1. Recherchez et décrivez au moins deux autres types de forets (en dehors du foret hélicoïdal et du foret à centrer) et expliquez leur utilisation spécifique. 2. Dessinez un schéma détaillé d'un foret hélicoïdal et étiquetez ses principales parties (corps, queue, lèvres de coupe, pointe, hélice). 3. Décrivez, étape par étape, la procédure complète pour percer un trou traversant de \( \emptyset 12 \) mm dans une tôle d'aluminium de \( 5 \) mm d'épaisseur, en incluant les mesures de sécurité et les outils nécessaires. ### Résumé Dans cette leçon, nous avons exploré les fondamentaux de l'exécution d'un trou cylindrique à la perceuse. Nous avons revu les composants clés de la perceuse-établi, les types de forets et les étapes détaillées du processus : de la préparation minutieuse incluant le marquage et le serrage de la pièce, l'ajustement de la vitesse, à l'opération de perçage avec lubrification si nécessaire, jusqu'au contrôle et à l'ébavurage. Le respect des règles de sécurité, le bon choix de l'outil et des paramètres de coupe sont cruciaux pour réaliser des trous précis et de qualité. La maîtrise de ces compétences est un atout majeur dans le domaine de la fabrication mécanique.