Meulage des outils de tour
Angles des outils de tour.— Les bons résultats du tournage et la qualité du travail fait au tour à fer dépendent en bonne partie de l'habileté de l'opérateur à bien affûter ses outils de coupe.
Cet affûtage a deux buts essentiels: 1° meuler les surfaces de l'outil de façon que le tranchant seul touche la pièce travaillée, et, 2° obtenir un tranchant bien coupant.
On compte cinq angles importants dans le meulage des outils de tour:
L'angle de coupe
L'angle de coupe (cutting ou tool angle), appelé aussi angle de l'outil, ou encore angle de tranchant (fig. 25), est l'angle compris entre le faîte et le côté de l'outil de coupe ou bord coupeur (tranchant).
Fig. 25.— Angles de coupe des outils de tour.
Il varie selon la texture de la pièce qu'on usine.
Ainsi, il faut un angle assez aigu pour tourner de l'acier doux; par ailleurs, le tranchant doit être bien supporté quand on usine de l'acier dur ou de la fonte, et, conséquemment, l'angle de l'outil doit être moins aigu.
On a démontré qu'un angle inscrit ou inclus de 61° est le plus efficient pour usiner l'acier doux.
Un angle de 71° sera satisfaisant pour travailler la fonte.
Pour la fonte trempée en coquille (chilled iron), les fontes très dures, l'acier dur, le bronze, etc., l'angle de l'outil peut atteindre 85°.
Les angles de dépouille ou angle d'incidence.
Seul le tranchant de l'outil doit toucher la pièce travaillée. Il faut donc que les surfaces de l'outil qui sont contiguës à ce tranchant soient meulées à un angle qui les empêchera de frotter sur cette pièce.
L'angle que le côté d'un outil forme avec la verticale s'appelle l'angle de dépouille, ou de jeu latéral (side clearance angle). (Fig. 26b).
Fig. 26.— Angles de dégagement et angle de dépouille ou d'incidence.
L'angle que l'avant de l'outil forme avec la verticale s'appelle l'angle d'indice ou de coupe (fig. 26a) clearance angle). Quand l'outil est dans la position de coupe, les jeux ne doivent pas être de moins de 3°, ni excéder 10° dans la plupart des cas.
L'angle de dégagement (fig. 26a)
L'angle que le côté supérieur ou faîte d'un outil de coupe forme avec l'horizontale s'appelle angle de dégagement (rake angle ou top roke). L'angle de dégagement accentue le tranchant de l'outil et facilite l'enlèvement des copeaux.
Si l'inclinaison va en s'éloignant de la pièce travaillée, on dit que c'est un angle de dégagement arrière (back rake) ;
si elle se dirige vers l'axe de la pièce travaillée, ce sera un angle avec dégagement latéral (side rake);
si l'obliquité de l'inclinaison est descendante à partir de la pièce, on l'appellera dégagement positif; si elle est ascendante, le dégagement sera dit négatif.
On peut meuler les outils de coupe pour leur donner un angle de dégagement arrière, ou latéral, ou les deux combinés.
Méthodes de meulage
Avant d'essayer de meuler des outils de tour, relisez la section dans "Outils Manuels" afin de bien comprendre l'emploi des meules d'établi commandées électriquement.
L'outillage le plus satisfaisant, pour meuler des outils de tour, est une meule d'établi à 2 meules vitrifiées de 7", l'une de 36 grains pour le dégrossissage et l'autre de 60 grains pour le polissage et le finissage.
La meule doit tourner à une vitesse de surface d'environ 5,000 pieds à la minute (ppm) et elle doit être munie de protège-meule étroitement ajustés ainsi que de supports ou porte outil.
Ayez près de vous un petit récipient contenant de l'eau, pour y refroidir de fois à autre les outils en acier au carbone.
Il ne faut jamais tremper dans de l'eau les outils en acier rapide quand ils sont chauds; ils se fêleraient et le tranchant serait gâché.
Les outils en acier au carbone peuvent aussi être meules sur une meule humide ou une meule à eau ordinaire, mais les outils en acier rapide sont toujours meules à sec.
Un moyen bien simple de reconnaître si un outil est en acier au carbone ou en acier rapide consiste à en meuler un bout et à noter les étincelles — l'acier au carbone donnera des étincelles claires, mais celles de l'acier rapide seront rouge foncé.
Enlevez l'outil de coupe de son porte-outil avant de l'affûter. Après avoir meule un outil sur une meule abrasive, il travaillera mieux et durera plus longtemps si le tranchant est passé sur une pierre à l'huile.
La fig. 27 fait voir les stades successifs du meulage d'un outil à nez rond, qu'on avance de droite à gauche dans les travaux d'usinage ordinaires.
Fig. 27.— Meulage d'un outil de tour à nez rond.
Meulez d'abord le côté gauche de l'outil, en le tenant sur la meule à l'angle voulu pour obtenir le jeu latéral ou angle d'incidence qu'indique le stade 1.
Servez-vous de la meule à gros grains pour enlever la plus grande partie du métal, puis finissez sur la meule fine. Cela fait, meulez le côte droit de l'outil comme l'indique le stade 2.
N'enlevez pas plus de métal qu'il ne faut de ce côté-là car il n'exige pas de jeu, et plus il reste de métal sur l'outil plus il absorbe de chaleur.
Puis, meulez le rayon, ou cordon, sur le bout de l'outil en le tenant sur la meule et en le tournant de côté et d'autre, comme l'indique le stade 3. Veillez à le tenir à l'angle voulu.
Cela fait, meulez l'avant de l'outil afin de lui donner son angle d'indice (fig. 26) en tenant l'outil sur le flanc de la meule (fig. 27, 4e stade).
Enfin, meulez le faîte de l'outil (5e stade), en le tenant à angle droit pour obtenir le dégagement nécessaires. Les flèches indiquent dans quel sens la meule doit tourner à chaque stade.
Porte-outil
Les outils de coupe sont, d'ordinaire, faits avec des barres de calibre standard afin de s'ajuster dans un porte-outil.
Ce porte-outil est assujetti dans le fixe-outil du tour. Le porte-outil du type que fait voir la fig. 24, portera tous les outils que nous montre cette même gravure, sauf l'outil à saigner, l'outil à aléser, et l'outil à fileter intérieurement, qui exigent des porte-outil spéciaux (que nous décrirons).
Le porte-outil de la fig. 24 est appelé «droit»; les autres types communément employés sont les porte-outil «renvoyés à gauche» ou «à droite», que l'on désigne parfois sous le nom d'outils à coude, (fig. 28).
Fig. 28.— Porte-outil renvoyés à droite ou à gauche.
On s'en sert d'ordinaire pour porter des outils de coupe destinés à des travaux de dressage, de contreperçage pour l'élargissement à fond plat d'un orifice, ou, en général, quand un porte-outil droit n'est pas pratique.
Réglage des outils de tour
La tige d'un outil de coupe ou, plus communément, le porte-outil, sont retenus au chariot du tour par un fixe-outil, ou axe porte-outil (tool post).
La fig. 29 fait voir, en détail, le type généralement utilisé. L'axe porte-outil consiste en une pièce de métal dont le centre est traversé par un trou rainure qui reçoit le porte-outil.
Fig. 29.— Montage d'un axe fixe-outil.
Un collier ou collet, glissé pardessus le fixe-outil, repose sur le chariot porte-outil; ce collet peut être conique, afin d'obtenir l'ajustage vertical de la pointe de l'outil.
Cependant, il est le plus souvent plat, et l'ajustage vertical de la pointe de l'outil est effectué au moyen d'une cale de réglage (pièce de métal ayant la forme d'un segment de cercle et moletée sur son bord plat) placée entre la tige de l'outil ou le porte-outil et le collet.
L'axe porte-outil a une bride, à sa base, qui s'ajuste sans serrage dans une rainure pratiquée dans le chariot porte-outil.
Après avoir tourné le collet conique, ou ajusté la cale de réglage, pour donner l'élévation voulue à la pointe de l'outil.
Le dispositif tout entier peut être assujetti solidement en place, en vue du travail à exécuter, en serrant la vis de l'axe porte-outil aussi près que possible du sommet de l'axe porte-outil;
s'il est trop en porte à faux, c'est-à-dire s'il déborde, l'outil vibrera sous la pression de la pièce travaillée, et il y aura broutage.
Pour certains travaux, et pour tenir des outils de coupe de type spécial, on se sert souvent d'un axe porte-outil ajouré (open side tool post) (fig. 30) pour supporter l'outil avec une rigidité exceptionnelle.
Fig. 30.— Fixe-outil ajouré.
Pour le tournage droit ordinaire, le tranchant de l'outil doit être placé à 5° environ (ou 3/64"; par pouce de diamètre de la pièce travaillée), au-dessus d'une ligne entre les pointes du tour (fig. 31).
Fig. 31.— Outil réglé à 5° au-dessus de l'axe.
Si l'outil est ajusté trop haut, il n'y aura pas assez de jeu, la pièce travaillée frottera sur lui, il y aura surchauffage, et la coupe sera grossière.
S'il est ajusté trop bas, l'outil n'aura pas assez d'inclinaison, et le travail sera un raclage plutôt qu'une coupe bien faite. En outre, l'effort qui porte sur l'outil suivra sa ligne de moindre résistance et pourra le briser.
Le tranchant de l'outil doit toujours être exactement sur la ligne axiale pour tous les travaux de tournage et d'alésage coniques, de «surface», de filetage, et de tournage de laiton, cuivre, et autres métaux très durs.
La fig. 32 fait voir un outil bien réglé sur cette ligne axiale.
Fig. 32.— Outil réglé exactement à la hauteur de l'axe pour travaux spéciaux.
Refroidissement
II faut toujours appliquer un liquide refroidissant sur une pièce en train d'être tournée ou alésée au tour. Et l'on doit toujours se servir d'un compound de coupe pour les travaux de filetage, sauf s'il s'agit de fonte ou de laiton.
Certains tours de fortes dimensions sont munis d'un mécanisme qui applique ce liquide refroidissant automatiquement, au moyen d'une pompe.
Le tableau VIII indique les compounds de coupe recommandés; on les a trouvés satisfaisants pour divers travaux et matériaux.
En filetant, nombre de machinistes appliquent le refroidissant sur la pièce travaillée juste en avant de l'outil de coupe, à l'aide d'un petit pinceau.
