Affûteuse à forets

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Projet réalisé par Philippe.

En cours...

Présentation

Cela fait un moment que je souhaite pouvoir réaffûter mes forets autrement que "très approximativement à la main". J'ai vu passer sur Thingiverse quelques projets de support d'affûtage pour Dremel, et j'avais envie de tester. Le premier modèle testé, celui-ci (mais en V1), n'est pas concluant. Je ne maîtrise pas bien les angles, comment tenir le foret, quel mouvement faire... Il faudra que je teste cette V2 prochainement. J’aimerais m'inspirer de ce principe mais pouvoir faire un affûtage à 4 faces comme celui décrit dans la doc Tormek, mais en version "cheap". A noter qu'il y a aussi cette version, en plus encombrant !

Conception

Onshape sera mon modeleur 3D pour ce projet.

Pour faire un système d'affûtage de foret, la première étape est de comprendre quelle géométrie il faut donner à ce maudit foret ! Pour cela, la meilleure solution est de modéliser un foret...

Dessin du foret

Je pars sur un diamètre 10mm (et après je mettrai un facteur d'échelle 0.8 si je veux un foret de diamètre 8 par exemple !). Un cylindre, et les gougures hélicoïdales. Je construis les gougures pour garder une âme de 2mm d'épaisseur, et une hélice semblable à celle que j'ai sur un foret de 10 trouvé dans ma caisse à outils. C'est cet angle d'hélice qui va donner l'angle de coupe principal :

Gougures

Une ligne et un plan à 59° par rapport à l'axe du foret, pour préparer l'angle de pointe de 118° (l'angle de pointe le plus standard, pour beaucoup de matériaux). Pour des matériaux très durs il faudrait l'augmenter (jusque 130° par exemple), et pour des matériaux plutôt tendre, bois ou plastique, on pourrait le fermer jusque 90° environ. Sur cette ligne à 59°, un plan incliné de l'angle de dépouille principale qui vient couper la pointe en pente. Et une rotation de 180° pour faire de même de l'autre côté. Je mets 10° de dépouille.

Ensuite derrière la face en dépouille, il est nécessaire d'ôter un peu plus de matière, afin d'éviter que cette zone du foret ne "talonne". C'est l'objet de la dépouille secondaire, ou détalonnage. Un plan incliné autour de la même ligne que précédemment, mais avec cette fois un angle de 25° (pourrait être un peu moins... je ne pense pas que la valeur précise soit importante). De nouveau une rotation de 180° pour découper l'autre lèvre du foret de la même manière.

Ceci me donne l'affûtage à 4 faces avec tous les avantages présentés sur le document Tormek mentionné plus haut. D'autres modes d'affûtage partent du premier plan de dépouille (celui à 10° ici) et ajoutent une rotation du foret autour d'un axe (bien choisi !) pour générer une évolution progressive de la dépouille de forme pseudo-conique. C'est ce qui se fait généralement (avec un mouvement expérimenté du poignet) lorsque l'on effectue l'affûtage à la main sur la face d'une meule. Mais cela me semble moins simple à maîtriser et à reproduire, sans une machine munie de la cinématique adéquate.

Enfin, pour plus de réalisme, j'ajoute le dégagement de la lèvre en périphérie, j'ajoute une queue cylindrique, et voici un joli foret qui va me permettre de réfléchir plus avant sur la manière de le positionner pour l'affûtage ! Pour les amateurs d'Onshape, ce modèle de foret est disponible ici.

conception du support d'affûtage

Lors de la conception de tout objet devant s'intégrer dans un environnement particulier, je commence par modéliser ledit environnement. Cela permet d'utiliser les surfaces et dimensions des pièces voisines. Ici, juste l'écrou de serrage sur la tête de la Dremel, et la meule que j'envisage d'utiliser. Puis l'embase du support.

Préparons maintenant le guide de foret pour l'affûtage de la face de dépouille principale.

Un plan incliné de 10° (angle de dépouille souhaité, que l'on pourra plus tard paramétrer), et dans ce plan un axe incliné de 59° pour donner l'angle de pointe de 118° lors de la symétrie. Le premier Vé guide de foret est construite dans cette direction.

Je mets en place, dans la rainure en Vé, le foret modélisé précédemment pour vérifier que sa face de dépouille viendra bien en contact avec la meule comme prévu.

Je procède de la même manière pour construire un 2e V guide dédié à l'affûtage de la face de dépouille secondaire, opération aussi appelée "détalonnage". Donc construction d'un plan incliné de l'angle souhaité (ici 25°), et un axe incliné dans ce plan de 59°.


Ajout de guides visuels pour la position angulaire de l'outil

Après fabrication de cette première version de l'assistant d'affûtage (images ci-dessus), j'ai pu constater qu'il était très délicat d'orienter angulairement le foret dans chaque Vé de manière précise et reproductible. Et bien entendu, une erreur de quelques degrés sur cette orientation peut conduire à un angle de dépouille ou de détalonnage incorrect, et un foret parfaitement inefficace !

Une solution envisagée est simplement de créer un guide visuel au dessus de chaque Vé.

Finitions

Pour faciliter l'impression, rendre le système plus "joli" et aussi plus rigide, quelques renforts, arrondis, et un "bridge" en partie haute... et voici l'objet final.

Notes pour l'utilisation

  1. Autres diamètres de forets : L'appareil a été dessiné en s'appuyant sur une fraise de diamètre 32mm, et un foret de diamètre 10mm. Il semble qu'il soit utilisable pour des forets entre 6 et 13 environ, moyennant de positionner verticalement la meule afin que l'arête du foret reste couverte par le diamètre de la meule, et que la 2e lèvre du foret ne touche pas l'arbre de la meule.
  2. Des numéros '1' et '2' montrent quel est le côté à utiliser pour la dépouille principale (1) et pour le détalonnage (2).
  3. Largeur de la dépouille principale : le modèle a été dessiné pour une largeur de 1mm de la face de dépouille principale dans le cas du foret de 10mm. Pour un foret plus gros ou plus petit, ce qui est important est que l'arête intersection des deux faces de dépouille sur chaque lèvre se rejoignent sur l'axe du foret pour former une pointe bien centrée. Ceci est visible sur la figure "Affûtage à 4 faces de dépouille" ci-dessus. La conséquence est que la largeur de la face de dépouille doit correspondre à la moitié de l'épaisseur de l'âme du foret.
  4. La symétrie de l'affûtage des 2 lèvres est très importante. Sur ce système, elle se fait visuellement selon le principe du point précédent.



Pourquoi "V1" dans les légendes précédentes ? Parce que cette symétrie nécessitant un bon coup d'oeil n'est pas encore tout à fait satisfaisante. Je réfléchis donc à une solution permettant de maintenir le foret de manière à garantir la symétrie de l'affûtage indépendamment de l’œil de l'opérateur... Ce sera peut-être la V2, quand j'aurai un peu de temps pour m'y plonger.

Modèle CAO

Le modèle présenté ci-dessus est disponible sous Onshape, dans l'espace public.
Vous y trouverez 3 onglets :

  • le studio de modélisation du foret
  • la modélisation du support d'affûtage
  • un assemblage du système.

Cherchez "Drill_bit_Dremel_Sharpener_PM" sous Onshape.