L'orgue de barbarie de Bernard et Philippe

L'orgue de barbarie de Bernard et Philippe

calcul de la vitesse de rotation d'une perceuse (sur colonne)

copie-1-piercing.jpg
 

 

 

 Jusqu'à dernièrement comme la plus-part des passionnés du bois j'utilisais une perceuse sur colonne avec un changement de vitesse par poulies et courroies.

 

En fait en raison des difficultés d'accès en hauteur et du risque de se pincer les doigts, la vitesse en place sélectionnée était une vitesse moyenne jamais changée.

Une méthode réputée pour user plus rapidement les forêts, plus agressive pour l'affutage et source d'échauffement. On croit être alors trop rapide pour les gros forêts et trop lent pour les petits. Ces perceuses ont généralement une gamme de vitesse de 300 à 3000 tours/minute.

 

courroie.jpg

 

Même si les perceuses à courroies permettent d'atteindre des vitesses supérieures en jouant sur les poulies ou en croisant les courroies autrement que prévu dans le descriptif.

Il reste que le changement de poulies des courroies est une galère surtout en hauteur pour une perceuse trop lourde à descendre à chaque fois ou en les changeant en équilibre sur un escabeau.
Le but de l'article est de démontrer que les perceuses à variateur, elles, ne sont pas plus adaptées au travail du bois!
Nos fournisseurs ne prennent même pas nos besoins en compte et nous n'en sommes pas conscients.

 

 

Je me suis récemment équipé d'une perceuse à variateur en pensant simplifier ce problème.

Loin de moi l'idée de donner un cours complet sur le perçage mais plutôt transmettre une conclusion simple:

Les outils proposés par les fabricants sont essentiellement des outils d'usinage du métal et inadaptés pour le bois même chez nos fournisseurs spécialisés habituels pour le bois.

 

Le but de cet article n'est pas de donner le mode de calcul des vitesses de rotation d'une perceuse en fonction du matériau et des outils même si la réponse sera tout de même dans l'article!

 

Ceci demande à connaitre ou calculer:

la nature du matériau

la nature de l'outil coupant

l'état d'affutage

la vitesse de coupe

le diamètre d'outil

la vitesse d'avancement (en plus il ne faut pas confondre les mm/tour fonction du nombre de dents, et les mm/mn, un véritable casse-tête et une source de confusions)

l'effort de coupe

le copeau et son dégagement

la chaleur dégagée sur l'outil

l'angle de coupe et de dépouille etc... Toute  une véritable science de l’usinage sur laquelle il n'est pas inutile de se pencher mais cela sera pour plus tard!

 

En m'équipant d'une perceuse à variateur je pensais être enfin capable de résoudre la partie la plus simple du problème adapter la vitesse de rotation en fonction de l'outil et la nature du matériau...

Le plus amusant c'est que j'utilise déjà des perceuse à main équipées d'un variateur mais sans affichage!

 

C'est alors que je me penche sur ce problème de vitesse de rotation. Quelle déception lorsque, en voulant calculer les vitesses à afficher sur le cadran numérique en tournant simplement le bouton de variation, j'ai la surprise de constater que ma nouvelle perceuse à colonne et variateur est incapable de me fournir les vitesses pour les diamètres les plus courants et donc les plus utilisés dans mon activité.

 

En effet 95% de mes perçages ont des diamètres entre 3 et 8 mm dans du bois et quelques fois dans du laiton.

 

En effet je constate un peu tard, dans les catalogues des machines du commerce, tant pour celles à courroie que celles à variateur, que leur gamme de vitesses tourne entre 300 à 3000 t/minute. C'est le cas de la mienne et le plus courant chez les constructeurs actuels mais ça ne correspond pas du tout à mes besoins de travaux.

 

La relation entre vitesse de coupe, diamètre d'outil et vitesse de rotation est une règle simple, il suffit de connaitre deux des paramètres pour déduire le troisième..

N = (1000 x Vc ) / pi x D  où  Vc: m/min, D: mm, pi=3,14159, N: tr/min.

Mais il faut simultanément prendre en compte un autre paramètre qui permet de calculer le premier paramètre.

 

exemple:

on veut savoir quelle vitesse de rotation afficher pour faire un trou dans du bois tendre avec un foret de 8mm?

on doit prendre en compte et savoir que la vitesse de coupe pour le bois tendre est entre 50 et 70 m/s partons de 60 m/s

on a un outil de 8mm de diamètre (supposé correctement affûté)

la vitesse de rotation N doit être de (60/1000)/(3.1416*8)=2387 tours par minutes.

On est déjà dans la limite supérieure de la plus part des machines! qu'elles soient avec ou sans variateur...

 

Quelques exemples de tableaux qui évitent les calculs et que l'on peut afficher dans l'atelier près de la perceuse:

 

Vitesse perceuse.jpg

 

 

2gtxf8l.jpg

 

 

Abaque perçage-2.jpg

 

 

 

Les vitesses de coupes recommandées pour le bois:
Bois tendres:......fraises HSS de 50 à 70 m/s
Bois dur : ..........fraises HSS de 40 à 50 m/s

 

Comme on peut le constater, dans le bois, une vitesse maximale de 3000 tours /minute ne permet de travailler dans de bonnes conditions qu'à partir du diamètre 10mmm et au dessus.

 

Les machines du commerce sont donc inadaptées pour atteindre les vitesses recommandées pour le bois avec des forets entre entre 3 et 10mm de diamètre. Une perceuse sur colonne spécifique au travail du bois devrait plutôt tourner entre 900 et 9000 t/m pour travailler avec des forets entre 3 et 33 mm de diamètre (ce qui n'est jamais proposé actuellement pour les amateurs).

 

D'ailleurs les perçages avec des forets entre 1 et 3 mm qui eux exigent des vitesses supérieures à 10 000 t/m ne sont accessibles qu'avec un autre type de perceuse du type Dremel, elles aussi équipées de variateur (qui n'ont pas d'affichage de la vitesse).

 

dremel.jpg

La conclusion pour nos machines à poulies ce n'est pas la vitesse moyenne qu'il faut laisser en permanence pour le travail du bois, mais la vitesse maximum. Le variateur comme le changement de poulies de la courroie ne sera utile que pour le travail du métal!

De plus pour le travail du bois inutile de s'équiper d'une machine avec variateur plus cher, puisqu'on va la laisser aussi à la vitesse maxi... autant conserver sa vielle machine à courroies.

 

 

 

 

 Petit complément sur les forets:

 

D'ailleurs entre nous si l'on est honnête nous n'hésitons généralement pas à utiliser les forêts pour métal pour travailler dans le bois tout simplement parce que ces forêts sont plus faciles à réaffuter que les forêts à bois.

Ceci a d'autres conséquences en particulier sur le diamètre final dans le matériau en raison du dégagement des copeaux dans les gouges hélicoïdales des forets; si on perce du bois avec un foret pour métal, le diamètre final du trou sera légèrement plus petit qu'avec un foret bois à trois pointes.

 

On a aussi des différences sur les éclats en entrée et sortie des perçage avec les forets métal qui imposent la mise en place de martyres.

 

 

foret bois pointes.jpg
Les  forets à bois avec leurs trois pointes donnent de meilleurs résultats et aussi un meilleur centrage et guidage. Leur inconvénient, la difficulté voire l'impossibilité pour un amateur de réaffuter.

 

 

 

 foret bois.jpg

Les forets pour métal sont plus facilement déviés par les veines du bois et sont donc plus sensibles aux déviations. Ils provoquent systématiquement des éclats pelucheux par arrachement à l'entrée et à la sortie lorsque l'outil de coupe attaque les veines perpendiculairement au fil, d'où la nécessité de placer des martyrs.

 

 

 foret bois.jpg    foret métal.jpg

Si l'on arrive toujours à percer avec ces forets et nos vitesses insuffisantes c'est parce que l'on travaille avec des efforts de coupes et des vitesses d'avancement adaptées indirectement avec l'effort de pression sensitif sur le levier de nos perceuse. On peut aussi adapter l'affutage d'un foret métal pour le bois en diminuant l'angle des lèvres de 120° à 90) et même 60°, mais alors ces forets ne peuvent plus être utilisé dans le métal:

 

foret apres adaptation.jpg

 

 

Par contre pour ce qui concerne les  forets pour le métal il faut savoir qu'il existe des  forets spéciaux pour les aciers durs comme les forets au cobalt.

Mais comme toujours les questions tournent autour des conditions d'utilisation:

tourner plus ou moins vite? lubrifier ou non? quelle vitesse en fonction de la dureté?

et comme d'habitude la réponse c'est ça dépend du cas...

exemples:

Pour percer de l’acier trempé

autre cas pour l’acier trempé

L'accident le plus fréquent avec une plaque mince tenue à la main est le blocage du foret  au moment de la sortie du foret sur la face arrière de la plaque le foret mord la bavure et se bloque. La tôle se met à tourner avec le foret, elle tourne avec et vous échappe des mains! C'est la coupure profonde assurée dans le pouce ou la main, on a pas le temps ni le reflex de la retirer.

Le principe pour éviter cet accident est simple placer la plaque entre deux martyrs en bois, un de chaque coté et serrer le tout à la fois, entre eux et l'ensemble dans un étau fixé sur le plateau de la perceuse.

En plus cela diminue aussi les bavures d'entrée et de sortie.

Avec une plaque méfiance! On ne la tient jamais à la main toujours dans un étau avec la main le plus loin possible des bords extrêmes de la plaque...

 

A propos de la  sécurité dans l’atelier cela concerne aussi d'autres machines comme les scies circulaires équipées d'un système qui empêche de se couper!

Le plus étonnant c'est que Bosch une entreprise européenne commercialise aux US et au canada une scie qui peut vous éviter l'accident c'est la  Reaxx mais soit disant pour des questions de normes ou de brevets ils s'interdisent de la commercialiser en Europe! Une vidéo de démonstration. Un comble non?

Aux US un consommateur a gagné un procès avec plusieurs millions de $ d'indemnités contre un fournisseur pour s'être coupé un doigt avec un simple argument:  parce qu'on ne lui avait pas proposé ce matériel. En Europe les consommateurs n'ont qu'un droit celui de payer...

 

La perceuse sur colonne n'est jamais utilisée pour percer du béton puisque le perçage nécessite en plus une percussion qui n'existe que sur les perceuse à main avec ou sans fil électrique, mais les forets béton ont eux aussi des spécificités:

en fonction de la queue et du mandrin, queue lisse, SDS+, SDS max...

en fonction de la dureté du matériau béton, brique, verre, pierre dures...

de la nature des plaquettes carbure, carbure de tungstène...

 

Finalement le fait de faire un simple trou dans n'importe quoi avec un simple foret nous demande une étude complète sur un tas de choses en fonction de conditions différentes et un apprentissage sur la science du perçage, de l'affutage donc bien plus que la seule vitesse de perçage.

 

Quelques liens pour aller plus loin:

 

https://www.youtube.com/watch?v=2nwJCNNoQIk

 

http://www.cyberbricoleur.com/index.php?showtopic=1800110670&pid=1800110671&mode=threaded&start=#entry1800110671

 

http://www.ideesmaison.com/Bricolage/Fiches-bricos/Bois/Techniques-et-methodes/Le-percage-du-bois/Trucs-et-conseils-pratiques.html

 

https://www.usinages.com/threads/vitesse-de-rotation-pour-percage.4390/

 

L’affutage avec une tormek et son adaptateur

la vidéo: https://www.youtube.com/watch?v=fSUa1iFUzkM

 

Une perceuse ne fait pas que des trous ronds on peut aussi faire des trous carrés.

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17/03/2016
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