Perçage sur un tour.

Mandrin de perçage.

Le perçage est un usinage consistant à faire un trou dans une pièce. Ce trou peut traverser la pièce de part en part ou bien ne pas déboucher. On parle alors de trou borgne.

Ce trou peut être effectué par un foret sur une perceuse, une mèche sur un vilebrequin, la découpe entre un poinçon et une matrice, laser, électro-érosion, ultrasons, etc.

Ce trou peut servir à faire passer une pièce (un arbre, un tube), un fluide, ou peut encore être taraudé pour recevoir une vis.

Forme de perçage

Il y a différentes formes de perçage :

cylindrique ;

fraisurée ;

lamée ;

tronconique ;

étagée.

Outils

Les outils de perçage comportent tous une machine tournante (le plus souvent un moteur, mais parfois une manivelle pour le perçage à main, voire anciennement une corde enroulée autour de l'axe pour les scies a arc), un dispositif de couplage (mandrin), et un outil d'enlèvement de matière, le tout pouvant être libre (outil portatif) ou affixé a un bâti avec des accessoires (par exemple sur une perceuse à colonne, ou sur un tour). Le plus souvent, la pièce à percer est fixé et l'outil mobile, mais il peut arriver que l'on fixe le foret et fasse tourner la pièce, pour des perçages concentriques au tour par exemple.

Les sources de rotation peuvent être:

un moteur (le plus fréquent)

une manivelle (perçage à main avec une chignole)

une corde enroulée autour de l'axe, fixée aux deux extrémités d'un arc (scie a arc) ou fixée à une extrémité sur l'axe (dans ce cas le mouvement est créé en déroulant la corde, l'inertie de l'arbre permet alors l'enrôlement à nouveau de la corde).

un arbre simple mis en rotation entre les paumes (perçage primitif)

Le dispositif de couplage entre l'arbre et l'extrémité peut etre:

un mandrin (le plus fréquent), dont il existe de multiples variantes (à trois mors, à six, autoblocant...)

une paire d'etriers ( l'un sur l'arbre, l'autre sur le foret) pour les taraudages de fort couple

un emboîtement par interférence (expression compliquée pour dire que le foret est coincé directement sur l'arbre)

L'outil d'enlèvement de matière peut être:

un foret (le plus fréquent)

un alésoir (pour des percés de précision)

une scie cloche (pour des trous dont le diamètre est grand devant la profondeur)

un taraud (pour réaliser un filetage)

une fraise (pour des profils de perce non cylindriques)

un foret étagé (pour réaliser en une seule opération un trou a paliers)

Perçage et usinage

percage a sec titane

L'opération de perçage par usinage (avec un foret) est une des plus utilisées dans la fabrication de pièces mécaniques. Environ 25 % des usinages sont des perçages dans la mécanique générale. On parle de micro-perçage pour des diamètres inférieurs à 5 mm, alors que les trous d'un diamètre supérieur à 20 mm sont du domaine du macro-usinage. Le perçage doit être considéré comme une opération d'ébauche, et donc nécessite une opération d'alésage pour obtenir une cote diamétrale exacte. Néanmoins, des avancées majeures dans la conception des forets ont permis l'obtention directe de trous avec une tolérance IT9, soit une qualité suffisante dans une grande majorité des applications.

Le perçage est également découpé en deux catégories en fonction de la profondeur du trou, et plus particulièrement du rapport diamètre sur longueur. On admet en général qu'au-delà de 10 fois le diamètre on se trouve en perçage profond, et qu'au-delà de 20 fois, c'est le domaine du forage.

Micro-perçage

Le perçage de très faible diamètre est un problème technique majeur. En effet, pour obtenir des conditions de coupe correcte, il faut une vitesse de rotation du foret très importante, couramment supérieur à 24 000 tr/min, et jusqu'à 63 000 tr/min. De plus, à ces vitesses, la lubrification devient très délicate puisque le fluide est éjecté avant même de rejoindre la zone de coupe. Paradoxalement, les domaines d'applications sont larges, puisqu'il vont de l'horlogerie (bracelet de montre, boitier) jusqu'à l'électronique.

Des perçages minimums peuvent être éxècutés par une technique appelée Usinage par ultrasons.

Forage

Outil de forage 3/4

Le forage se caractérise par un rapport longueur percée sur diamètre supérieur à 20. Dans ce cas, il devient très difficile d'évacuer le copeau formé lors de l'enlèvement de matière. La méthode la plus utilisée pour régler ce problème est le perçage à l'outil 3/4 avec une lubrification abondante (haute pression - 80bars, et haut débit). Mais cette technique est remise en cause par les problèmes écologiques (recyclage des déchets, nettoyage des pièces) et économiques (coût de la lubrification, cycle de production allongé). Une autre méthode est celle du perçage vibratoire, ou perçage assisté par vibration. Son principe est d'ajouter au mouvement d'avance du perçage une vibration naturelle ou forcée qui provoque un fractionnement du copeau et facilite son évacuation, éliminant, dans certains cas, le recours à la lubrification.

Perçage vibratoire

Foret 3/4 pour perçage profond et copeaux générés par le perçage vibratoire

Les premiers travaux sur le perçage vibratoire remontent aux années 1950 (Pr. V.N. Poduraev, Université Bauman de Moscou). Le principe consiste à générer des vibrations ou oscillations dans le cours d'une opération de perçage, de façon à fractionner au mieux les copeaux pour qu'ils s'évacuent plus facilement par les goujures du foret. Deux grandes classes de technologies permettent de répondre à cette problématique : les systèmes par vibrations auto-entretenues d'une part, les systèmes par vibrations forcées d'autre part. La plupart des technologies de perçage vibratoire sont encore au stade d'études et recherche. On peut citer les travaux sur le perçage assisté par vibrations auto-entretenues. Dans ce cas, on utilise la fréquence propre de l'outil coupant pour le faire rentrer naturellement en vibration lors du perçage; les vibrations sont auto-entretenues par le système masse ressort constituant le porte-outil. D'autres travaux résident dans la génération et l'asservissement de vibrations forcées par des systèmes piézoélectriques ; ces systèmes autorisent de hautes fréquences de vibrations (de l'ordre de 2kHz) pour de faibles amplitudes (de l'ordre du micron) et sont bien adaptés au perçage de petits diamètres. Enfin, les systèmes de perçage assisté par vibrations mécaniques forcées reposent sur la génération maîtrisée d'oscillations axiales à basse fréquence (quelques oscillations par tour pour des amplitudes de l'ordre de 0,1 mm). Cette dernière technologie est aujourd'hui pleinement industrielle (exemple: technologie SineHoling de MITIS). Le perçage vibratoire est une solution privilégiée pour répondre aux problématiques de perçage profond ou forage; dans certains cas, il autorise également le perçage à sec des matériaux (sans lubrification). De manière générale, il permet de fiabiliser et de mieux maîtriser les opérations de perçage.

Perçage en utilisation domestique

Le perçage est employé en utilisation domestique afin de glisser une cheville dans l'orifice qui va elle-même accueillir une vis, destinée la plupart du temps à fixer un objet contre un mur. Le diamètre de la mèche doit être égal à celui de la cheville pour laquelle on désire aménager le trou. Les valeurs numériques sont généralement indiquées sur la cheville et la mèche. Il convient de s'arrêter de percer au moment où la longueur de la cheville est atteinte et, pour cela, d'indiquer au préalable un repère sur la mèche.

Galerie de photos

Dessin d'un perçage

Dessin d'un perçage

perçage vibratoire d'un assemblage multi-matériaux titane-carbone

Homonymie

Le perçage est également le fait de pratiquer un trou dans la peau pour y fixer un bijou, voir l'article piercing.

钻孔是一种切削加工方式，利用钻头在固态材料上切削或是加大圆形截面的孔。钻头是旋转型的切削刀具，多半有多个切削刀刃，在钻孔时钻头会受压接近工件，转速从数百RPM到上千RPM。压力及转速迫使钻头穿过工件，留下圆孔，而切屑也会从圆孔中脱落。

有时可以由特制的钻头钻不是圆形的孔，例如钻方形的孔。

特点

在钻孔前，在中心点制作一个便于加工的标示，例如 用铸造、模塑或是锻造的方式在工件上制作一个标示。 中心冲 中心钻头

用铸造、模塑或是锻造的方式在工件上制作一个标示。

中心冲

中心钻头

利用有钻套的治具，限制钻头的位置。

不同材料的钻孔

金属钻孔 用钢制的麻花钻高速的钻铝制工件，使用的是甲基化酒精润滑剂 一般的工作条件下，切屑会由钻头的沟槽往上移动，最后离开钻头。当钻头往下进给时，切削边会产生更多的切屑。但有时切屑卡在沟槽或钻孔中无法出来，原因可能是要钻的孔比正常的孔要深，或是在钻孔时没有适时的偶尔将钻头往上移，因此使多余的切屑无法离开钻孔。有时在此情形会使用切削油，方便切屑排出，切削油也可以冷却及润滑刀具及切屑，延长刀具的寿命。在进给较大或是要钻的孔较深时，会使用有注油孔的钻头，利用油泵浦透过小孔将润滑油注入钻头中，再利用钻头的槽流到钻孔中。 在数控（CNC）机床中，会使用一种为称深孔啄钻的加工方式，在钻深孔时避免形成有破坏性影响的切屑。啄钻的加工方式是在加工时，进给长度在超过五倍长直径之前，会先将钻头退出工件，再重新进给钻孔，直到钻孔完成为止。另一种类似的加工方式是高速啄钻，加工时只会定期略将钻头退后，再重新进给钻孔，此加工方式速度较快，但只能用在长度略长的孔中，以免造成钻头过热。若是加工纤维性的材料，也会利用类似的加工方式来将切屑切断。 木头钻孔 木头比大部份的金属都软，因此木头钻孔时比金属钻孔要简单，速度也比较快。木头钻孔不需要切削油。木头钻孔主要的问题是确保进入点及离去点的边缘完整，以及避免烧焦。为避免烧焦，需要选择尖锐的钻头，在适当的切削速度下运作。钻头可能会撕裂进入点及离去点边缘的木头，这在精致木工应用中是不希望出现的。 金属钻孔中无所不在的麻花钻头也可以用在木头钻孔，但在进入点及离去点边缘的木头可能会剥落。有些情形下，木匠钻孔时孔的品质不是考虑的重点，此时有许多快速钻孔的方式，例如铲形钻斗或自进给的螺丝钻。有许多专门技术可以钻出边缘整齐干浄的孔，包括三尖木工钻（brad-point bits）、平底钻头（Forstner bit）及孔锯，若在木头后面垫一块木头，可以防止在离去点时使木材剥落，若垫在木头前面垫一块木头，则可以防止在进入点的木材剥落。 木头钻孔在开始时会比金属钻孔简单，因为钻头可以轻压入木头中，形成一个凹陷的记号，方便钻头准确的定位，因此钻孔滑移的可能性也比较低。 其他材料 像塑胶之类的材料及一些金属，若加热的话．工件会膨胀，孔可能会比预期的要小。