Maîtriser la perceuse à colonne : sécurité, techniques et taraudage

OBJECTIFS

À la fin de cette unité, vous serez capable de :

• Identifier les composants d'une perceuse à colonne
• Comprendre et appliquer les règles de sécurité
• Décrire les outils et accessoires utilisés
• Expliquer les procédures d'alésage
• Décrire la procédure de perçage
• Expliquer les procédures de taraudage à avance manuelle et automatique
• Décrire les procédures de dressage de meule

DESCRIPTION

Les perceuses à colonne sont principalement utilisées pour percer ou agrandir des trous cylindriques dans une pièce. L'opération principale est le perçage, mais d'autres opérations sont possibles : alésage, fraisage de chanfrein (countersinking), alésage à fond plat (counterboring) et taraudage.

La perceuse à colonne sur pied, utilisée dans l'atelier étudiant, est une machine très courante dans les ateliers domestiques et industriels. Elle se compose de quatre ensembles principaux : la tête, la table, la colonne et la base.

La tête contient le moteur et le mécanisme de variation de vitesse qui entraîne la broche. La broche est logée dans le manchon (quill), qui peut être déplacé verticalement par avance manuelle ou automatique. La table est montée sur la colonne et supporte la pièce ; elle peut être montée ou descendue selon les besoins. La colonne est l'épine dorsale de la machine : la tête et la base y sont fixées, et elle guide la table. La base en fonte soutient l'ensemble de la structure.

SÉCURITÉ

1. Connaître l'emplacement des interrupteurs de marche et d'arrêt.
2. Maintenir la table de la perceuse dégagée de tout outil ou matériau superflu.
3. Vérifier que tous les forets sont affûtés et que les mandrins sont en bon état. Ne jamais utiliser de forets émoussés, de queues abîmées ou de cônes endommagés.
4. Ne jamais retirer les copeaux à la main. Utiliser une brosse ou un outil approprié.
5. Ne jamais effectuer de maintenance sans avoir débranché la machine.
6. Ne jamais insérer la clé de mandrin avant que la machine ne soit complètement arrêtée.
7. Les courroies et poulies doivent être protégées en permanence. Signaler immédiatement toute usure à l'instructeur.
8. Toutes les pièces doivent être solidement fixées dans un étau ou par des serre-joints avant d'usiner.
9. Si la pièce bouge dans l'étau : ne pas tenter de la maintenir à la main, ne pas resserrer l'étau machine en marche. Couper l'alimentation et attendre l'arrêt complet avant de resserrer.
10. Utiliser les vitesses et forets adaptés au matériau.
11. Monter le foret à fond et centré dans le mandrin.
12. Éviter que le foret ne heurte la table en utilisant un bloc de dégagement et en réglant la course d'avance.
13. Avancer le foret lentement dans la pièce. Pour les trous profonds, retirer régulièrement le foret pour évacuer les copeaux.
14. Avant de quitter la machine, couper l'alimentation et attendre l'arrêt complet.
15. Signaler immédiatement toute condition ou mouvement anormal à l'instructeur.
16. Maintenir la perceuse et son environnement propres et rangés en permanence.

PROCÉDURES DE PERÇAGE

Une utilisation efficace de la perceuse à colonne nécessite de bien connaître la machine et l'opération souhaitée. Voici les bonnes pratiques pour percer un trou :

1. Repérer le trou en traçant deux lignes croisées. Utiliser un pointeau pour créer une empreinte qui guidera le foret au démarrage.
2. Sélectionner le foret adapté au diamètre requis.
3. Choisir un foret à centrer de taille appropriée.
4. Sélectionner un fluide de coupe.
5. Fixer solidement la pièce sur la table.
6. Régler le bon régime (tr/min) en tenant compte du diamètre du foret, du matériau et de la profondeur du trou.
7. Utiliser une avance par à-coups (peck drilling) pour briser les copeaux.
8. Pour les trous de plus de 9,5 mm (3/8"), réaliser un avant-trou. Agrandir le trou par incréments de 6,35 mm (1/4") maximum.
9. Nettoyer la machine et son environnement après l'opération.

Note : Les règles fixes ne conviennent pas à toutes les opérations, de nombreux facteurs influençant la vitesse et l'avance. Ces recommandations, combinées à la connaissance de l'outil, fournissent un guide raisonnable.

OUTILLAGE

Forets hélicoïdaux (Twist Drills)

Le foret hélicoïdal est un outil de coupe pointu pour réaliser des trous cylindriques. Ses goujures hélicoïdales évacuent les copeaux. C'est le foret le plus courant, mais d'autres types existent pour des usages spécifiques. Il comporte trois parties principales : la queue, le corps et la pointe.

• Queue : Partie maintenue dans la broche. Transmet la puissance. Deux types : queue cylindrique (serrée dans un mandrin à friction, risque de glissement pour gros diamètres) et queue conique (meilleur couple, moins de glissement, recommandée au-delà de 12,7 mm).
• Corps : Généralement deux goujures pour l'évacuation des copeaux. Ne sont pas des arêtes de coupe et ne doivent pas servir au fraisage latéral.
• Pointe : Effectue toute l'action de coupe. Affûtée en bout de foret.

Les trous percés sont généralement surdimensionnés de 1 % maximum. La précision dépend de : diamètre du foret, précision de la pointe, du mandrin, de la broche, de la rigidité de la machine et du serrage de la pièce. Tout perçage doit être amorcé par un pointeau, un foret à centrer, ou les deux.

Formats des forets hélicoïdaux

• Numéros : #80 (0,34 mm) à #1 (5,79 mm)
• Lettres : A (5,94 mm) à Z (10,49 mm)
• Fractions de pouce : 1/64" (0,40 mm) et plus, par 64èmes de pouce

ALÉSAGE (REAMING)

L'alésoir est un outil de précision pour finir un trou à un diamètre exact (tolérance ~0,025 mm). Comme les forets donnent des trous légèrement surdimensionnés, l'alésage est indispensable pour les tolérances serrées. L'alésoir ne coupe pas en bout : un avant-trou est obligatoire.

Règles générales :

• Percez un avant-trou légèrement plus petit.
• Démarrez le trou en le sous-dimensionnant.
• Entraînez l'alésoir à vitesse lente et constante.

1. Vitesse de coupe pour l'alésage ≈ 1/3 de celle du perçage pour le même matériau.
2. Laisser 0,25 mm de matière sur trous ≤ 12,7 mm, et 0,50 mm sur trous plus gros.
3. Ne jamais faire tourner l'alésoir en sens inverse.
4. Utiliser le fluide de coupe approprié.
5. Retirer l'alésoir régulièrement pour évacuer les copeaux (risque de grippage).
6. Ne jamais arrêter la machine avec l'alésoir dans le trou.
7. Nettoyer et ranger l'alésoir après usage.

Fraisage de chanfrein (Countersinking)

Opération qui crée un élargissement conique en haut du trou pour loger une tête de vis à fond plat. L'outil conique doit être aligné avec le trou existant. Vitesse de coupe ≈ 1/3 de celle du perçage. Utile aussi pour ébarber les bords du trou.

Alésage à fond plat (Counterboring)

Agrandissement cylindrique partiel d'un trou. L'outil a une queue, un corps cannelé et une partie pilote de plus petit diamètre qui s'engage dans le avant-trou pour guider l'outil. Utilisé pour loger têtes de vis, goujons ou vis à tête cylindrique avec surface affleurante.

Taraudage (Tapping)

Le taraud coupe un filetage intérieur dans un trou cylindrique. Ses goujures effectuent la coupe et évacuent les copeaux. Les tarauds courants :

1. Taraud d'amorçage (évasé) : Premiers 6 filets évasés pour démarrer le filetage.
2. Taraud intermédiaire (plug tap) : 3 à 5 filets évasés. Utilisé après le taraud d'amorçage. Dernier taraud pour trous débouchants.

Toujours utiliser un fluide de coupe. Avancer d'un tour complet, puis reculer d'un quart de tour pour briser le copeau. Utiliser exclusivement une clef à taraud, jamais de pince ou de clef anglaise (risque de casse et filetage de mauvaise qualité).

PROCÉDURE DE PERÇAGE DÉTAILLÉE

1. Utiliser un foret à centrer pour guider le perçage.
2. Le foret à centrer a des goujures courtes et un corps épais : très rigide, ne dévie pas. Utiliser de l'huile de coupe car il coupe moins facilement qu'un foret standard.
3. Le trou est prêt pour le foret principal.
4. Pour les gros trous, pré-percer avec un diamètre plus petit : améliore la précision et prolonge la durée de vie des forets.
5. Si profondeur > diamètre : utiliser du fluide de coupe et rétracter régulièrement.
6. Réduire la vitesse de broche quand le diamètre du foret augmente.
7. Pour les trous traversants, s'assurer que le foret ne percera pas la table après traversée de la pièce.
8. Régler une butée de profondeur sur le manchon pour obtenir la profondeur désirée.

ÉBARBAGE DE TROU

Le bord supérieur du trou est souvent net, mais le bord inférieur peut présenter des bavures. Passer un outil d'ébarrassage dans le trou en exerçant une pression moyenne sur le pourtour. Répéter jusqu'à disparition des arêtes vives.

TARAUDAGE À AVANCE AUTOMATIQUE (POWER FEED)

1. Similaire au taraudage manuel, mais la perceuse assure l'avance.
2. Avant de démarrer, passer la perceuse en vitesse lente (bas régime).
3. Débloquer le manchon et l'abaisser au maximum pour garantir la course nécessaire.
4. Mettre la broche en marche AVANT à 60 tr/min.
5. Faire avancer le taraud. Quand il « mord » dans la pièce, il s'avance automatiquement.
6. À la profondeur voulue, basculer rapidement le sélecteur de sens de rotation de AVANT vers ARRIÈRE. Ce mouvement fluide évite d'endommager le filetage et le taraud.
7. Arrêter la machine.
8. Nettoyer le trou taraudé, le taraud et la machine avant de partir.

TARAUDAGE À AVANCE MANUELLE (HAND FEED)

1. Vérifier que le taraud correspond au trou percé. Un écart de taille peut casser le taraud.
2. Placer un pointeau de centrage dans le mandrin et aligner la broche sur le trou.
3. Fixer un guide conique sur le mandrin.
4. Positionner le taraud et appliquer une légère pression avec le manchon tout en tournant le taraud.
5. Tous les quarts de tour de filetage coupé, reculer légèrement le taraud.

TEST DE L'UNITÉ

1. Quelle est l'opération principale sur une perceuse à colonne ?
2. Citer les autres opérations possibles.
3. Quels sont les quatre ensembles principaux de la perceuse ?
4. Nommer les trois parties principales d'un foret hélicoïdal.
5. Avec quoi doit-on amorcer tout perçage ?
6. Citer trois formats de forets hélicoïdaux.
7. Quelle est la vitesse de coupe pour l'alésage ?
8. Quelle surépaisseur laisser avant alésage (trous ≤ 12,7 mm et > 12,7 mm) ?
9. Expliquer la différence entre fraisage de chanfrein et alésage à fond plat.
10. Comparer taraudage à avance automatique et manuelle.

ATTRIBUTION DU CHAPITRE

Ce chapitre est dérivé des sources suivantes :

• Perceuse à colonne tiré de Mechanical Engineering Tools par le MIT, licence CC:BY-NC-SA 4.0.
• Alésage tiré de Reaming with a Reamer par CORE-Materials, licence CC:BY-NC-ND.