S5. 01Le profilage

Le profilage modifie le profil des pièces de bois pour des raisons d’une part technique (Embrèvements, bouvetages…) et esthétique d’autre part (Moulures, cannelures…)

1) Descriptif de la machine

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2) Présentation des différents organes

a. L’arbre

« L’arbre » est le nom que porte le cylindre d’acier vertical sur lequel sont montés les différents outils. Les arbres fendus permettaient le montage de fers et sont dorénavant interdits à la vente. Sa fréquence de rotation est réglable. Il coulisse à l’intérieur d’un fourreau pour amener l’outil à la hauteur désirée.

b. La table

En fonte, elle supporte la pièce à usiner et les différents accessoires (guides, entraîneurs…) Les bagues de tables doivent en permanence être choisies et ajustées en fonction de l’outil monté et du mode d’usinage (par dessus, dessous, de face).

c. Le guide

Il assure le défilement de la pièce devant l’outil et permet le réglage de la profondeur de passe. Certains guides permettent l’usinage de pièces courbes (guide à lunette, roulement de copiage…) Dans le temps en bois, ils sont de plus en plus perfectionnés et permettent le montage d’accessoires (barrettes et lèvres) Sur certaines toupies, le guide d’entrée peut se décaler par rapport au guide de sortie, à la manière d’une table de dégauchisseuse ce qui permet de dresser le chant en même temps que son profilage (uniquement lorsque la matière est enlevée sur toute l’épaisseur de la pièce : cas de bouvetage à dents de scies par exemple.)

d. Les barrettes et lèvres

• Les barrettes permettent un guidage continue de la pièce à usiner. À ce titre, en évitant que la pièce ne se dirige vers la lumière, elles sont un élément de sécurité important. Elle ne sont utilisables que si l’usinage effectué laisse libre une zone d’appui sur le chant de la pièce. Quand cela est possible, il est intéressant de positionner la barrette sous l’outil car, en cas de démontage de celui-ci pour finaliser un réglage d’épaisseur (Rainure) seule la partie supérieure de l’outil est démontée, ce qui fait gagner du temps.

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• Les lèvres sont utilisées dans le cas ou l’utilisation de barrettes est rendu impossible, notamment dans le cas d’usinages sur la totalité de l’épaisseur de la pièce, ou de surface portante insuffisante pour la barrette. Elles sont réglées au plus près de l’outil (sans le toucher) pour diminuer autant que possible la taille de la lumière.

e. L’entraineur

C’est une machine auxiliaire à la toupie qui a pour but de déplacer la pièce mécaniquement d’un côté à l’autre des guides. Il permet une vitesse d’avance régulière devant l’outil (réglage de la vitesse d’avance possible). Tout en améliorant la productivité, il réduit les risques d’accidents. Il n’est cependant pas utilisable en cas de toupillage arrêté. L’usinage en concordance est rendu possible à la seule condition d’utiliser un entraineur parfaitement réglé.

3) Les différentes toupies

a. Les toupies verticales

L’arbre est vertical. Se sont les plus fréquentes.

b. Les toupies inclinables

L’arbre s’incline à un peu plus de 45° soit vers l’arrière soit vers l’avant selon les modèles. L’inclinaison par l’avant impose un usinage par dessus tandis que l’inclinaison par l’arrière impose un usinage par dessous. L’inclinaison de l’arbre permet de réaliser des usinages inclinés qui jusque là étaient rendus possible par l’utilisation de gabarits, couteux à fabriquer.

c. Les toupies horizontales

Peu utilisés, elles sont destinées au travail de pièces chantournées, cintrées ou galbées comme en chaiserie.

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4) Le choix des outils

Les outils de toupies sont aussi appelés communément des « fraises » La forme de la fraise représente en « négatif » la forme de la moulure ou du profil désiré. Certains outils peuvent travailler indifféremment la matière par dessus, dessous ou de face mais bien souvent, ce critère est déterminé au moment de l’achat de l’outil (certaines toupies permettent une rotation de l’arbre dans les deux sens, ce qui permet d’utiliser un outil par dessus et dessous indifféremment en changeant le sens de rotation. À utiliser avec précaution car ce type d’usinage est peu habituel).

a. Les types d’outils

• Les outils de toupies sont de plus en plus à fixation mécanique ou plaquette jetable. Cela signifie que l’arrête tranchante est usinée dans une plaquette en carbure de tungstène qui est fixée sur le corps de l’outil avec des vis (d’ou le terme de « fixation mécanique »). La plaquette est changée ou retournée lorsqu’elle ne coupe plus. En comparaison des deux types d’outils suivant, un stock de plaquettes évite l’immobilisation de l’outil chez un affûteur.

• Ils peuvent aussi être monobloc. C’est à dire que l’outil est usiné dans un seul bloc de métal (Ces outils tendent à disparaitre au profits des outils à plaquettes). Lorsque l’outil ne coupe plus, son affûtage doit être réalisé par une entreprise spécialisée.

• Un troisième type d’outils combine les deux précédents puisqu’il existe des outils monoblocs à pastilles de carbures qui, cette fois, au lieu d’être fixées mécaniquement sont brasées sur le corps de l’outil (cas des lames de scies par exemple.)

5) Le montage des outils

a. Montage à l’aide de bagues

• Après s’être assuré que les bagues de tables sont bien positionnées, une bague est enfilée sur l’arbre pour éviter que l’outil ne soit positionné trop bas sur celui-ci.

• Bloquez la rotation de l’arbre. • L’outil est positionné sur l’arbre. Il est important de s’assurer que le sens de coupe soit respecté.

Aucune sécurité ne vous empêche de monter un outil à l’envers ! Votre vigilance doit être sans faille.

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• Empiler des bagues sur l’outil jusqu’à atteindre le sommet de l’arbre en veillant d’une part à ce que la dernière bague positionnée soit une bague large (pour qu’elle soit bien maintenue) et d’autre part, à ce que cette dernière bague dépasse du sommet de l’arbre de quelques millimètres (cette distance de décalage dépends de la forme des demi-lune.

• Positionnez les deux demi-lune sur les bagues. Elles ne doivent pas toucher le sommet de l’arbre. Le décalage entre le sommet de l’arbre et le bas des demi-lune représente 3 à 5 mm maximum.

• Serrez modérément le boulon central à l’aide d’une clef. La pression exercée par l’écrou de serrage appui sur les demi-lune qui répartissent la pression sur les bagues et l’outil. La charge est absorbée par l’épaulement à la base de l’arbre : l’outil est serré.

• Débloquez la rotation de l’arbre • Faites tourner l’outil à la main sur

quelques tours pour vous assurer qu’il n’entre pas en contact avec un quelconque guide.

b. Montage en bout d’arbre

Il convient à certains outils de petits diamètres.

• Toutes les bagues sont retirées de l’arbre. • Bloquez la rotation de l’arbre. • La forme de l’outil permet sont positionnement au sommet

de l’arbre après en avoir retiré le boulon central. • Repositionnez le boulon et serrez modérément l’outil.

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1. Outil 2. Arbre 3. Table 4. Rondelles de tables 5. Vis de serrage de l’outil 6. Blocage de l’arbre 7. Frein 8. Poulie à étage 9. Bagues 10. Demie-lune 11. Jeu obligatoire 12. Guide

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6) Détermination et réglage de la fréquence de rotation

Pour que l’état de surface soit de qualité et pour préserver autant que possible les arrêtes tranchantes, celles-ci doivent pénétrer dans la matière à une vitesse (en M/s) déterminée par le constructeur. À fréquence de rotation égale, deux outils de diamètres différents n’auront pas la même vitesse de coupe. (L’outil de plus grand diamètre aura une vitesse de coupe plus élevée) Pour amener cette vitesse de coupe dans une valeur acceptable, on agit sur la fréquence de rotation.

Trois méthodes existent pour déterminer la fréquence de rotation adéquate.

• La plus simple : regardez sur l’outil. La fréquence de rotation maxi est une information obligatoire.

• Par calcul : ce sujet fait l’objet d’un cours à lui tout seul. • À l’atelier, la lecture d’un abaque permet d’éviter le calcul car, il arrive que les inscription sur les

outils finissent par disparaître.

Pour lire convenablement un abaque et trouver la fréquence de rotation appropriée, il faut :

• Connaître le diamètre de l’outil (il suffit de le mesurer) • Connaître le type d’outil choisi ( Monobloc HSS, pastilles brasées, plaquettes jetables) • Positionner son regard à gauche en face du diamètre correspondant à notre outil. • Se déplacer horizontalement sur le tableau jusqu’à la zone correspondant à notre type d’outil. • Descendre verticalement pour lire en abscisse la fréquence de rotation adéquate.

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7) Le réglage de l’entraineur

En hauteur, l’entraineur est réglé 6 à 8 mm plus bas que l’épaisseur de la pièce à usiner. Les rouleaux étant montés sur ressorts, ils exerceront une forte pression verticale sur la pièce.

En vue de dessus, l’entraineur n’est pas parallèle au guide de la toupie mais présente une inclinaison d’environ 5° de manière à bien plaquer la pièce contre le guide lors du déplacement de celle-ci.

Dans le cas du toupillage d’une pièce de bois large, de face (cas de plintes, de rainures dans des côtés de tiroirs…) l’entraineur est basculé de manière à plaquer la matière contre le guide.

! 6 à 8 mm

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5°

!

3°

Horizontal

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8) Méthode de travail

Plusieurs solutions sont possibles pour réaliser un même profilage. Il faut bien réfléchir aux différents avantages et inconvénients en fonction de l’outillage disponible, avant de procéder au réglage (l’élaboration d’un contrat de phase permet de réfléchir en amont à cette difficulté)

a. Le travail par dessus

Le travail par dessus permet un calibrage précis de la zone de la pièce usinée qui se trouve entre l’outil et la table. Dans le cas d’éléments d’assemblage, cette régularité est importante (usinage de plate bandes sur un panneau, de languette bâtarde…).

b. Le travail par dessous

Il est souvent utilisé car il présente un bon gage de sécurité pour l’opérateur, en plus d’offrir une surface d’appui plus importante lors de l’utilisation de l’entraineur.

c. Le travail de face

L'outil fait face à la pièce et, soit peut travailler aussi bien par dessus que par dessous (cas d’une rainure), soit il enlève de la matière sur toute l’épaisseur de la pièce et ne travaille que de face (bouvetage à dents de scies, calibrages…)

S5. 01Il existe plusieurs solutions d’usinage pour un même profil

(Il n’a pas été pris en compte dans l’élaboration de ce tableau l’état de surface engendré et notamment les possibles éclats générés par une coupe fauchante, étant donné que chaque solution présente un inconvénient identique de ce point de vue)

Avantages Inconvénients

• Bonne stabilité de la pièce à usiner.• Utilisation possible et recommandée de

l’entraineur.• Calibrage précis de la petite languette.

• L’outil par dessus rend dangereux l’usinage sans entraineur.

• Outil caché par la pièce. bonne sécurité.• Bonne surface d’appui pour l’entraineur.• Bonne stabilité de la pièce à usiner.

• Aucun !

• Bonne stabilité de la pièce à usiner. • L’outil par dessus rend dangereux l’usinage sans entraineur alors que précisément, l’entraineur est difficile à positionner en raison de la faible surface d’appui.

• L’outil est caché • L’instabilité de la pièce rend l’utilisation de l’entraineur impossible.

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S5. 01d. Cas du toupillage arrêté

Il arrive que l’usinage d’un profil soit interrompu et que la pièce de bois ne soit pas usinée en totalité. Dans ce cas, l’utilisation de l’entraineur n’est pas possible. Un toupillage arrêté nécessite l’installation de butées sur la machine afin de prendre appui sur celles ci et éviter ainsi tout risque d’éjection de la pièce de bois. L’utilisation de protecteurs et pressoirs est possible et conseillée. La pièce est déplacée manuellement.

e. Cas du travail en concordance

Le travail en concordance est rendu possible à la seule condition de le réaliser à l’aide d’un entraineur. Cette méthode peu utilisée permet d’obtenir un meilleur état de surface car l’angle de levage exercé par l’effort de coupe est bien moindre. L’épaisseur du copeau en fin d’usinage est faible alors que, dans le cas d’un usinage traditionnel en opposition, l’angle de levage est important et risque de générer des éclats dans le bois. Ce travail consiste à régler l’entraineur de sorte que le déplacement de la pièce s’effectue dans le sens de rotation de l’outil (en réalité l’entraineur freine l’avance de la pièce qui serait immanquablement éjectée sans celui-ci).

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9) Profils de base

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10) Méthodologie de réglage et mise en jeux

Cas de l’usinage d’une rainure et d’une languette batarde

En règle générale, la rainure est usinée en premier car à l’époque des outils monoblocs, sa largeur n’était pas modifiable. De nos jours, avec les outils extensibles, la largeur de la rainure est réglable par l’adjonction ou la suppression de bagues calibrées entre les deux parties de l’outil. L’ordre d’usinage est donc moins important.

Les mises en jeux

Pour qu’une pièce de bois s’assemble convenablement dans une rainure, il convient d’avoir du jeu dans l’épaisseur de l’assemblage et dans sa profondeur. • Jeu en largeur de rainure : 2 dixièmes (jusqu’à 5 pour les grandes longueurs et profondeurs) • Jeu en profondeur de rainure 0,5 à 1 mm

Remarque : La mise en jeu d’un panneau massif est déterminée lors de la mise à format de celui-ci.

si la profondeur de rainure prévue est de 10 mm, la largeur du panneau correspond à la longueur d’arasement + 18 mm (10 + 10 - 2). Idem pour sa longueur avec la côte entre traverses. La profondeur de feuillure peut donc être identique à la profondeur de rainure… Un jeu d’1 mm sera ainsi respecté en fond de rainure et en fond de feuillure.

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7,1

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S5. 01Méthodologie

1 Montez l’outil à rainer en réglant son épaisseur à la côte souhaitée en ajoutant des bagues. 2 Réglez au mieux à l’aide du réglet et de la règle de toupilleur la hauteur et la profondeur. 3 après avoir installé tous les dispositifs de sécurité (barrettes, entraineur…) usinez une pièce d’essai. 4 Mesurez au pied à coulisse les côtes obtenues. 5 Modifiez les réglages de manière à obtenir le résultat souhaité.

11) Conditions à satisfaire pour un profilage de qualité

• Dégrossir les profils important de manière à limiter la quantité de matière enlevée. • Avoir une profondeur de passe raisonnable. • Travailler en essayant de coucher le sens du fil. • Respecter les vitesses de coupes imposées par les fabricants d’outils (agir sur la fréquence de

rotation). • Avoir une vitesse d’avance de la pièce raisonnable.

12) Sécurité

• S’assurer de la bonne coupe des outils. • Monter correctement les outils. • Utilisez autant que possible un entraîneur. • Prise de matière raisonnable en couchant le fil du bois • Utilisation obligatoire de butées dans le cas de toupillage arrêté. • Utilisez si nécessaire des servantes en cas de pièces longues.

Dimensions de la pièce d’essai

Dimensions souhaitées

Modifications de réglage à effectuer Comment

Côte de joue 6,7 7 + 0,3 Avec la manivelle, réglage en montant

Largeur de rainure

6,4 6 -0,4 En changeant la valeur des bagues entre les deux parties de

l’outil.

Profondeur de rainure

12,5 13 + 0,5 En modifiant la position du guide. (à l’oeil)