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Percer une bille métallique

Percer une sphère de façon parfaite selon un axe passant par son centre peut sembler infaisable, tout particulièrement s'il s'agit d'une bille provenant d'un roulement. Rien de plus facile pourtant.

Sommaire

Généralités

Des billes percées peuvent s'avérer utiles dans certains cas. Par exemple, pour réaliser un système de guidage, les billes servant de roulettes, et les guides étant constitués de cornières. Ou encore en métrologie pour fixer une bille servant elle même de point de référence ou de palpeur. Ces expériences ont été faites dans le but de réaliser, à partir d'un pied à coulisse digital, un comparateur d'alésage pour le contrôle de cylindres de moteurs. Des billes serviront de palpeurs afin d'éviter tout risque de marquer les parois, tout en fournissant un contact ponctuel..

Les billes métalliques sont faciles à se procurer, soit en récupérant des roulements à billes, soit encore en fournitures industrielles. Elles sont disponibles au détail en différents diamètres car utilisées de façon courante dans certains dispositifs comme les vis à billes, les plateaux rotatifs, les "crémaillères" de direction, les colonnes de direction des motos d'il y a 20 ans et plus.

Deux techniques sont décrites ici. La première utilise un tour à métaux, la deuxième une simple perceuse à colonne.

Préparation de la bille

Si on essaye de percer une bille de roulement, on risque quelques déconvenues. Le métal qui les constitue est fortement allié, et s'avère quasiment impénétrable par un foret (sauf peut être au carbure de tungstène, ce qui n'a pas été testé).

La préparation consiste donc simplement à annuler la trempe. Il suffit pour cela de chauffer le métal au rouge, puis de le laisser refroidir doucement à l'air. Il ne faut pas chercher à accélérer le refroidissement par quelque moyen que ce soit, même l'air comprimé (on obtiendrait une "trempe à l'air").

Un premier essai a été effectué en tenant la bille avec une pince, mais celle-ci a marqué le métal : chauffé au rouge il devient malléable. Un support improvisé, constitué d'un profilé carré simplement percé s'est avéré idéal. La bille y repose simplement comme un oeuf dans un coquetier.


Support pour la bille


Chauffe au flambard à propane

Ensuite, la bille est laissé au repos jusqu'à refroidissement complet. L'aspect brillant disparaît : elle est maintenant bleu sombre.


La bille prête à être percée

Le métal pourra, si nécessaire, retrouver sa dureté grâce à une trempe.

Perçage au tour à métaux

C'est la méthode la plus directe et la plus rapide : la bille tenue dans les mors du mandrin, et le foret sur la contre poupée. La mise en oeuvre est ultra rapide.


Perçage d'une bille de 11 mm avec un foret de 3 mm

Le centrage est parfait, et ne dépend que du réglage de l'alignement de la machine. Les encoches des mors tiennent parfaitement la bille qui ne peut glisser vers la broche. Mais elles laissent malheureusement des marques.


La bille est parfaitement percée

Perçage à la perceuse

Une deuxième solution, utilisant une simple perceuse à colonne, donne d'excellents résultats, et évite le marquage de la bille.

Il faut d'abord réaliser une espèce d'étau permettant l'immobilisation de la bille. Un carré d'acier est utilisé. Trois trous son percés : deux (ici au diamètre 5mm, flèches rouges) serviront à fixer une plaque immobilisant la bille, et un autre (flèche verte) au même diamètre que celui auquel on veut percer la bille. Ce dernier trou doit être débouchant, car il servira ultérieurement de guide pour le foret.


Perçages initiaux

Les trous externes sont taraudés (ici à M6 puisque les trous font 5 mm de diamètre). On peut s'en passer en faisant déboucher les trous, puis en boulonnant.

Le trou central est agrandi à un diamètre supérieur à celui de la bille. La profondeur de perçage doit être telle que, une fois la bille placée dans ce logement, elle dépasse de 1 ou 2 mm. Cette ébauche de perçage constitue un siège conique.


Réalisation du siège de la bille

Le siège se présente alors comme un cylindre terminé par un tronc de cône. La partie cylindrique n'a aucune importance. C'est le cône qui immobilisera la bille.


Le siège


La bille doit dépasser un peu du plan

Une plaque de fermeture est boulonnée, et immobilise fermement la bille. Ici, ce sont des vis à tête hexagonale qui sont utilisées. Il serait peut-être plus élégant de placer des vis à tête fraisée.


Immobilisation de la bille

L'ensemble est alors retourné. Ici, comme les vis dépassent, des cales sont placées pour assurer l'horizontalité. Le foret peut alors être passé à travers le trou central débouchant au fond du cône préparé à l'étape précédente. Le positionnement n'est pas critique pour les petits diamètres de perçage grâce à la souplesse des forets jusqu'à 3 ou 4 mm..


Perçage à travers le guide

Le résultat obtenu est impeccable, et la bille n'est pas marquée.


Terminé

La comparaison entre le résultat obtenu au tour (à gauche) et celui obtenu à la perceuse (à droite) ne montre pas de différence... à l'exception des marques laissées par les mors.

L'utilisation de la perceuse demande un peu plus de préparation, mais :


A gauche, perçage au tour, et à droite avec la perceuse

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Validation W3C Unicorn le : 16 juillet 2013
page ajoutée le 14 décembre 2005
dernière révision le 14 décembre 2005