guide de perçage oblique pour le bois

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Bonsoir

Afin de fixer des ridelles sur mon support de scie radiale je souhaitais pouvoir les fixer par des vis biaises pour innover et ne pas simplement les fixer par des tasseaux.

Il existe pour ce faire un gabarit pour vis Kreg, disposant de tout le nécessaire, matière première et outillage je décidai d’expérimenter en réalisant ma version.

Le travail pratique le plus conséquent fut l’usinage du métal en l’occurrence le tournage de métal, le travail du bois fut mener plus rapidement en partie parce que mon outillage opérationnel pour travailler le bois est mieux dimensionné.

Pour l’essentiel il s’agit d’un pavé dans lequel un canon permet de guider un foret spécial ou une fraise afin de fraiser l’encastrement de la tête de vis et percer en biais son passage dans une des planches à assembler.

1) Mes acquis fruit d’une première expérience.

En mai 2021 j’avais posé des petites ridelles. Pour ce faire j’avais réalisé un gabarit de perçage oblique dans une chute de bois.
J’avais tracé un angle de 15 degrés puis j’avais incliné cette chute de bois afin de faire coïncider l’axe de perçage vertical de la perceuse à colonne avec celui tracé sur le morceau de bois.
Après perçage avec un foret de 4 mm long puis extra long j’avais obtenu un gabarit de perçage oblique très rudimentaire et ainsi j’avais pu percer des ridelles en biais.

A l’époque je n’avais pas trouvé de solution efficace pour faire un lamage incliné pour encastrer la tête des vis à bois.

J’avais essayé avec un manchon cylindrique à poncer sur une Dremel mais ça n’était pas l’idéal car il n’y avait pas de coupe à l’extrémité.
Finalement j’avais pris une meule en ogive qui m’avait permis de plonger dans l’axe du perçage oblique.

En conséquence j’avais eu les problèmes suivants peu ou prou liés à mon système rudimentaire :
- une ridelle avait éclaté car trop mince,
- des vis dépassaient de leur encastrement avec le faible risque de se blesser ou de raccrocher quelque chose sur leur tête,
- des points de fixation étaient inutilisables car mal placés trop bas sur les planches,
- la hauteur des ridelles était insuffisante,
- les ridelles étaient disparates.

Laissant les ridelles mal posées dans l’état j’avais néanmoins réalisé quelques essais complémentaires et recherches pour comprendre et lister les constats suivants :

- un canon de perçage serait utile pour bien guider le foret,
- avec un angle inférieur à 15 degrés le foret de 4 mm souple glisse sur la surface du bois,
- le morceau de bois du système de perçage ne devrait pas être trop long afin de minimiser la longueur du foret,
- le tracé d’un angle de 15 degrés angle aigu et son respect pour le perçage n’est pas facile, il est préférable de caler la pièce avec une cale découpée à la scie radiale,
- un foret de 4 mm est souple d’autant plus s’il est long, il vaut mieux qu’il soit court avec une queue augmentée,
- des essais à 5, 8 ou 11 degrés ne sont pas concluants,
- il faudrait que le trou oblique débouche sous le gabarit de perçage et recouvre l’entrée du trou à percer à la planche,
- il faut que la tête de vis soit plate afin de limiter le risque de serrage et de fente du bois,
- il vaut mieux avoir une vis partiellement filetée pour aider au positionnement de la pièce à fixer,
- un essai avec un alésoir à main se révéla infructueux puisque l’alésoir ne plonge pas dans le bois,
- pour réaliser le lamage il me faudrait trouver une solution en adaptant une fraise à lamer le métal, une fraise de défonceuse, une fraise à métaux ou une meule sur tige.
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2) Ma nouvelle version de ridelles.

Durant le mois de mars 2024 je préparai cette fois des planches plus hautes et plus épaisses.

Après différentes opérations de décapage, délignage, corroyage et tronçonnage j’obtins des ridelles de 18.5 mm et 22 mm d’épaisseur et quasiment 14 cm de hauteur.

Dans la foulée, je préparai une ridelle supplémentaire pour l’arrière de mon étagère et j’uniformisai toutes les planches afin d’avoir la même épaisseur ce qui me faciliterait la tâche lors du perçage oblique plus tard.
Un léger jeu apparut au niveau des ridelles quand j’eus ajusté et positionné les ridelles, j’en trouvai une explication puisque le support de ma scie radiale avait été réalisé sans corroyage avec des montants faits en chevrons.

3) Solution prise pour le guidage des outils du perçage oblique.

Je repris une idée pas forcément simple, l’utilisation d’une fraise à métaux mesurant « dia_fraise » pour créer le lamage d’encastrement de la tête de vis à bois, en effet un essai avec une perceuse sans fil me montra l’efficacité redoutable d’une fraise à coupe au centre dans du bois. En plus j’ai en stock une certaine quantité de fraise en attendant d’avoir une fraiseuse.

Pour le foret de perçage je partis sur un foret de 4 mm puisque j’utiliserais des vis de 4 mm de longueur 40 mm.

Afin de faire un guidage pour la fraise et le foret plusieurs solutions étaient possibles :

Dans une première solution un canon de perçage C1 est fixé dans le bois avec un diamètre externe « dia_ext » = X et un alésage « dia_int » = « dia_fraise » permettant d’y faire passer une fraise à métaux.
Un second canon C2 fixé momentanément dans l’alésage de C1 permet de guider le foret de 4 mm. Le canon C2 mesure donc « dia_ext » = « dia_fraise » et est percé au diamètre 4 mm soit une paroi d’épaisseur « ep_paroi » = (« dia_fraise » - 4) /2.

Dans une seconde solution un canon C0 est fixé dans le bois, un canon C1 est fixé momentanément dans C0 pour guider la fraise, tandis qu’un canon C2 fixé dans C0 permet de guider le foret.

Dans une troisième solution un canon C1 est fixé dans le bois pour y faire passer une fraise à métaux, mais à la différence de la première solution une pièce cylindrique est collée au scelle roulement sur le foret de 4 mm pour compenser la différence entre le « dia_fraise » et le foret de 4 mm.

Après analyse je partis sur la première solution. J’éliminai la troisième solution car je craignais un mauvais guidage du foret, des difficultés pour un éventuel réglage de butée de profondeur selon la position du manchon et enfin cela aurait monopolisé un foret long voire extra long uniquement pour cette usage.
La deuxième solution ne fut pas privilégiée par rapport à la première solution même si elle présentait comparativement à celle ci quelques avantages. Elle paraissait plus universelle en permettant de choisir différents diamètres de fraises et forets. D’autre part elle semblait plus durable en considérant le risque de dégrader l’alésage du canon par des passages répétées de la fraise à métaux alors que l’alésage est également prévu pour le positionnement du second canon guidant le foret de 4 mm.
Concernant les désavantages que je voyais dans cette deuxième solution en voici la liste. En premier point cela aurait présenté un peu plus d’opérations d’usinage et d’ajustage. En deuxième point cela aurait nécessité un canon C0 avec une côte externe supérieure à celle du canon C1 « dia_ext » = X se répercutant sur la taille du système de perçage oblique. Enfin en troisième point il y aurait eu plus de manipulations à l’usage puisque plus de pièces.

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4) Solution prise pour le perçage du bois.

Deux solutions étaient possibles :

Dans une première solution le morceau de bois est incliné avec une cale découpée au bon angle afin de maintenir le morceau de bois dans l’étau.

Dans une seconde solution le morceau de bois est percé sans être incliné puis des coupes d’onglets sont réalisées à la scie radiale pour créer l’oblicité du gabarit.

Je retins cette seconde solution car elle permettrait d’emblée un perçage sur un plan perpendiculaire ainsi qu’un maintien de la pièce plus facile, en somme des opérations plus rapides à répéter.
Pour qui voudrait réaliser un gabarit en métal l’approche pourrait être différente en fonction des facilités pour réaliser des fraisages ou des coupes obliques.

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5) Usinage du canon C1 pièce métallique guidant la fraise et le canon C2.

Regardant de plus près les vis à bois de 4 mm, je conclus qu’avec une tête de 8mm environ une fraise à métaux de 10 mm serait parfaite.

J’usinai donc le canon C1 dans un morceau de fer à béton de 16 mm, de longueur 110 mm à la côte de 15,1 mm arbitrairement.
En vue du perçage au diamètre 10 mm, après montage de la lunette fixe je perçai au diamètre 4 mm un avant trou.

Retombant sur un achoppement récurrent avec du fer à béton, je dus défaire la pièce du mandrin du tour ce qui me permettrait ensuite de percer un point dur vraisemblablement inhérent à ce type de matière à la perceuse à colonne.
Le perçage du cylindre, parfaitement charioté et lisse, maintenu avec un vé dans l’étau croisé de ma perceuse à colonne quand je l’eus serré occasionna une rotation du cylindre dans le vé.
Dans la mesure où ce montage m’a souvent donné satisfaction, je fus surpris. En conséquence je constatai quelques marques sur le cylindre charioté sans importance, mais une rayure sur mon vé de perçage me gênait plus, je notai qu’il serait bien de mettre enfin en route un tour plus puissant.

Même si je perçai le canon C1 au diamètre 10 mm en me guidant sur un trou de 4 mm réalisé en partie sur la longueur du cylindre, le trou fut légèrement excentré à l’extrémité mais devant recouper cette extrémité plus tard, cette partie ne se verrait plus.

Par la suite je finalisai l’alésage à la côte de 10.1 mm avec un alésoir manuel.

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6) Etude de l’ajustement (C1, C2 ) pour réaliser le canon C2 pièce métallique guidant le foret.

Dans un premier temps j’étudiai l’ajustement qu’il me faudrait souhaitant que le cylindre du canon C2 coulisse sans trop de jeu dans l’alésage du canon C1.

Extrait Sodano T2 pg 255.

Exemple à la côte 60 mm, pour 10 mm ceux ne sont pas les mêmes valeurs.

Dans le guide Sodano du tournage je relevai la notion « d’ajustement tournant » et « d’ajustement glissant », ces ajustements pouvant être déclinés pour une qualité 5 « mécanique de précision », qualité 6 à 8 « mécanique soignée » et enfin qualité 9 à 11 « mécanique ordinaire ». Il s’agissait pour moi d’en extraire qu’une partie ci-dessus.

Retenant ensuite « mécanique soignée » pour un « ajustement tournant » ou un « ajustement glissant » j’en déduisis après calcul les jeux maximum et minimum pour une côte comprise dans l’intervalle de ]10 mm à 18 mm [.

Un calcul me donna donc pour un ajustement glissant 10 H7 g6 un jeu de 6 à 35 um et 16 à 52 um ( 1 um équivaut à 0.001 mm) pour un ajustement tournant H7 f7. ( l’alésage est repéré en majuscule, l’arbre en minuscule)

Détail calcul pour le glissant 10 H7 g6 :
alésage de 10 à 10 + 18 um soit 10 à 10.018 mm,
arbre de 10 mm – 17um à 10 mm – 6 um, soit 9.983 à 9.994 mm.
Jeu mini = 10 – 9.994 = 0.006 soit 6 um, (positif donc ça ne coincera pas !)
Jeu maxi = 10.018 – 9.983 = 0.035 soit 35 um.

Retrouvant dans mes archives issues du forum qu’un trou alésé à la main est dans les tolérances H8 voire H7, disposant d’alésoir je sus qu’il me serait à priori possible de faire une réalisation assez propre pour me satisfaire. ( un trou percé avec un foret est dans les tolérances H11 voire H9 donc ça n’aurait pas convenu )

J’avais bien conscience que pour réaliser un tel ajustement il faudrait être équipé idéalement des instruments de mesure en adéquation, notamment un micromètre extérieur au micron et un micromètre intérieur 3 touches. (je ne parle même pas des incertitudes ½ graduation, …, et du savoir faire)

Possédant juste un micromètre au 1/100 mm et des jauges extensibles pour une mesure indirecte d’alésage je considérai quand même mes calculs comme indispensables, en effet ils me donnèrent un objectif à atteindre ou tout simplement une tendance. Je ne suis pas mécanicien ajusteur de formation et ces notions d’ajustements ne me sont pas aussi familières que Norton, Thévenin et bien d’autres…

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7) Usinage du canon C2 pièce métallique guidant le foret.

Une mesure indirecte de l’alésage du canon C1 compte tenu des difficultés de perçage et de mesure me donna 10.1 mm à 10.17 mm voire 10.2 mm. Ce fut ma donnée d’entrée pour réaliser le chariotage du canon C2.

Je prélevai dans mon stock une vis à métaux longue de diamètre 12 mm à tête hexagonale. Le diamètre mesurant 10.75 à 10.8 mm.

Après un sciage manuel pour en extraire un morceau de 105 mm je le perçai sur le tour au diamètre 3 mm puis au foret de 4 mm standard avec difficulté.
Compte tenu de la longueur de la pièce, de la longueur du banc du tour réduite avec l’encombrement de la poupée mobile munie du mandrin de perçage, j’eus quelques difficultés pour percer. Je disposai d’un foret extra long de 4 mm trop long pour être utilisé après le perçage partiel de ma pièce au diamètre 4 mm. Aussi je pensai utiliser un foret long de 4 mm de longueur intermédiaire, cependant celui-ci acheté d’occasion ne passa pas dans le trou de diamètre 4 mm. Ma solution de contournement fut de repercer au foret de 4.2 mm afin de pouvoir y enfoncer partiellement ce foret long de 4 mm, percer puis finaliser avec un foret extra long de 4 mm.

Je notai qu’il serait bon de revoir mon stock de foret long et extra long pour les diamètres les plus courants.

Alors que je tentai de réaliser une opération somme toute assez basique de chariotage pour réaliser l’ajustement du diamètre externe du canon C2 avec l’alésage du canon C1, je fis face à une impossibilité, même avec un outil hss d’état assez préservé je ne pus charioter la vis.

Mettant en doute la matière de la vis, je changeai de matière pour usiner un axe d’imprimante au diamètre 10.1 mm puis je l’ajustai avec de la toile émeri, pièce fixée dans l’étau dans des mors en en vé en bois.

La courroie de mon tour étant assez usée, je décidai d’en refaire une et menant un nouvel essai de chariotage sur la vis avec succès je la finalisai pour faire le canon C2.

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8) Usinage d’une rallonge porte fraise

Pour réaliser un lamage je disposai de fraises à métaux HSS de 10 mm avec coupe au centre, de diamètre de queue de 10 mm et de 75 mm de longueur. Parfaitement adaptée au canon C1, excepté la longueur de la queue, il fallut prolonger la queue de la fraise.

Renseignement pris sur le forum, des propositions m’incitèrent à passer à l’action, confiant sur la faisabilité l’usinage de la fraise à métaux ne fut réalisé que tardivement dans ce projet.

Je montai donc une fraise Hss de 10 mm, passant la denture au travers de la broche de mon petit tour Toyo ml210 qui n’aurait pas pu accepter le serrage d’une plus grosse fraise aussi simplement.
Après une courte tentative de perçage de la queue qui était en Hss, je perçai assez facilement avec une fraise carbure de 4.5 mm la queue de la fraise sur 15 mm.

Pour l’axe rallonge porte fraise, je prélevai dans mon stock de récupération un petit axe d’imprimante de diamètre 4.9mm environ que j’usinai assez rapidement. Sur une extrémité je réduisis le diamètre pour qu’il entre dans la queue de la fraise percée. Sur l’autre extrémité je réalisai une réduction du diamètre à 4.2 mm afin de permuter assez rapidement lorsqu’il s’agirait de défaire l’axe rallonge porte fraise pour serrer un foret de 4 mm.

Pour assembler le tout, je réalisai un collage au scelle roulement sur le tour à métaux pour garantir un bon alignement, la fraise serrée dans le mandrin 3 mors et l’axe serré dans le mandrin de perçage. Le lendemain j’enlevai le surplus à l’acétone.

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9) Réalisation du corps du gabarit oblique et intégration des canons C1 et C2.

Plus à l’aise sur du calcul littéral que dans la visualisation des angles, voulant une réalisation plus agile, je préférai ici expérimenter abandonnant tout tracé et calcul trigonométrique.
Un moment j’avais pensé passer par une modélisation Freecad, mais ma configuration informatique n’a toujours pas évolué.
Pour cela je commençai par découper une équerre avec un angle de 15 degrés avec ma scie radiale dans un morceau de plancher stratifié.

Ensuite je perçai un bloc de bois au diamètre 15 mm en procédant par étapes avec différentes mèches afin d’avoir un trou assez propre, enfin je réalisai une coupe sur le morceau de bois ainsi le trou deviendrait oblique par rapport au socle du gabarit de perçage.

J’essayai ensuite rapidement mon dispositif sur une chute de mélaminé de 18 .5 mm afin d’avoir la même épaisseur que le bois de mes ridelles.

Quelques ajustements sur le canon C1 furent réalisés, d’une part il avait été coupé un peu trop long j’en coupai 1 cm, d’autre part je procédai à la coupe biaise du canon C1.

Pour la coupe biaise je fus confronté à quelques difficultés quand bien même j’eus procédé de différentes manières :
- je tentai une coupe du canon C1 en me guidant avec le morceau de bois en serrant le cylindre horizontalement avec les mors de l’étau ouvert au maximum. Constatant une scie à métaux qui déviait je n’insistai pas,
- une heure tardive rendit l’usage de la meuleuse impossible,
- je tâtonnai sur mon tour à métaux avec une équerre de fraisage rudimentaire que j’avais déjà utilisée, mais compte tenu de la longueur de la pièce et des possibilités limitées de fixation ça ne convenait pas.

Finalement je sciai en biais en serrant verticalement le cylindre dans des mors en plomb, puis je terminai l’alésage de la coupe biaise avec une lime ronde afin que le canon C2 puisse y passer.

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[kawah2]

j'ai pas eu le courage de tout lire, mais toutes ces explications pour arriver au résultat final qui est sur les 2 dernières photos?

 

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10) Validation du procédé du perçage avec le gabarit.

Il me fallut déterminer l’emplacement du guide sur une planche afin que le trou soit débouchant environ à mi-hauteur sur le chant de la planche à fixer.
Ci dessous on voit la cote de 36 pour être au milieu du chant, 13 mm pour l'encastrement de la vis, 25 la distance du bord horizontal de la ridelle.

Problème, le foret de 4 mm glissait :
En perçant en premier au diamètre 4 mm avec le canon C2 le foret glissait sur le bois. Je vis deux raisons, le canon C2 n’était pas assez près du bois puisqu’il n’avait pas été coupé en biais. D’autre part c’était toute la problématique de percer sur une surface oblique.
En conséquence j’adaptai mon procédé en créant en premier le lamage avec la rallonge porte fraise.

Ci dessous le logement de la tête de vis est fraisée, il faut ensuite utiliser le canon C2, le foret n'est pas sur la photo.

Problème, force de réaction de la fraise sur le bois :
En fraisant le bois au début la fraise généra une force de réaction pouvant faire bouger le gabarit de perçage oblique. Les serre-joints rapides à bas coût en version Lidl ou Aldi furent tous autant l’un que l’autre inefficace sauf à utiliser un montage avec plusieurs serre-joints et butée, ce fut ma solution.
Une planche faisant office de butée fut placée perpendiculairement au chant de la planche à percer. Cette planche fut serrée par un serre-joint sur un établi.
La planche à percer fut maintenue par un autre serre-joint sur cet établi.
Enfin un serre-joint ou une bonne pince étau pour soudure type 504a.180 facom serra le gabarit et la planche à percer sur l’établi.

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11) Perçage et pose de mes ridelles.

Après le positionnement à la bonne distance de mon gabarit de perçage oblique je pus enfin passer aux perçages des planches de mes ridelles, puis à la pose.

L'état des trous fraisés doit dépendre du sens des fils du bois, de sa qualité et de la vitesse de la fraise je pense.

Je notai avoir été chanceux pour la ridelle du fond compte tenu de la position des poteaux à l’arrière de mon support, en effet des vis guidées en biais dans le mauvais sens auraient pu dépasser des poteaux si elles avaient été trop longues.

Un très léger dépassement d’une vis ainsi qu’un début d’éclatement du bois sur la ridelle du fond ne me dérangerait pas tant que cela à l’avenir, par conséquent j’acceptai cela dans l’état.

Cela peut s’expliquer en partie par le bois ou le sens de ses fils je pense et par l’emplacement de la vis, difficile d’accès, même si j’utilise aussi souvent que possible un tournevis électrique ou dans le cas présent une perceuse visseuse sans fil me procurant plus de couple. Pour autant je ne délaisse pas le tournevis manuel qui permet de sentir la résistance lors du vissage.

Un peu plus tard décidant de rajouter une étagère intermédiaire dans ce support, je devais de nouveau fixer une ridelle avec quatre vis biaises. Pour deux d’entre elles je perçai même in situ la ridelle avec mon gabarit trouvant un peu de place pour passer une pince étau pour maintenir celui-ci pendant le perçage.

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12) Evolutions possibles du guide de perçage oblique.

Des modifications mineures et d’autres majeures sont listées pour plus tard :
- butée sur l’axe porte fraise,
- corps en bois plus dur ou en métal pour le serrer fortement sans crainte,
- parfaire la géométrie du guide,
- encoche ou rainure sur le dessus du guide pour bien positionner le serre joint dessus,

- raccourcir le canon C1 sur l’extrémité cylindrique afin d’utiliser un simple foret long de 4 mm,
- intégrer un morceau de foret de 4 mm sur la fraise en fraisant son centre coté denture puis en collant un morceau de foret. Cela supprimerait le changement foret / axe porte fraise. Cela n’irait pas dans le bon sens car il n’y aurait plus de lamage avant perçage procurant une surface perpendiculaire à l’axe du foret.
- voir si une mèche à bois pointue et non un foret à métaux est plus capable de percer le bois sur une partie en pente,
- renforcer la liaison axe porte fraise et queue de la fraise en rajoutant une partie cylindrique usinée afin d’augmenter la surface collée, pour ce faire un épaulement sur la queue de la fraise devra être réalisée.

- faire un système de perçage vertical plutôt qu’à plat ce qui permettrait de mieux maintenir la planche contre le guide, cela éviterait tout risque de glissement de la planche pendant l’attaque du bois par la fraise,

- mettre des repères gradués sur le gabarit pour indiquer l’axe de perçage,
- mettre des butées diverses pour régler rapidement la distance du bord de la planche afin de percer à mi-hauteur.

Conclusion :

Mon guide est rudimentaire, il nécessite deux opérations à la perceuse sans fil et il faut faire en plus plusieurs tracés. Mais ma solution m’a permis d’être indépendant par rapport au marché tant pour le système que pour ces accessoires, je pense notamment au foret spécifique et aux vis Kreg Cecatre.

Ma réalisation est dimensionnée pour des vis pozydriv de 4 mm que j’ai en stock. Dans une certaine mesure il me sera tout à fait possible d’utiliser une autre taille de vis avec de petites modifications.

Avec cette réalisation, en expérimentant j’ai pu voir quels sont les problèmes et des axes d’amélioration se dégagent, ils devraient faire l’objet d’une évolution future.

Dans l’état cette première version m’a permis de fixer comme prévu des ridelles, j’ai pu clôturer certaines actions et problèmes consignés depuis quelques semestres, quel soulagement !

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