Lorsque vous passez devant un fabricant de machines-outils et que vous voyez les techniciens effectuer des opérations de raclage et de rectification à la main, il est difficile de ne pas se demander : « Peuvent-ils vraiment améliorer ces surfaces usinées par le raclage et la rectification ? (Les hommes peuvent-ils être plus performants que les machines ?) »
Si l’on considère uniquement l’aspect esthétique, notre réponse est « non » : nous ne rendrons pas l’ouvrage plus beau. Mais alors, pourquoi faut-il recourir au raclage ? Bien sûr, il existe des raisons ; l’une d’elles tient au facteur humain : une machine-outil a pour but de fabriquer d’autres machines-outils, mais elle ne peut jamais reproduire un produit plus précis que l’original. Par conséquent, si l’on souhaite concevoir une machine plus précise que la machine initiale, il faut partir d’un nouveau point de départ, c’est‑à‑dire s’appuyer sur l’effort humain. Dans ce cas, cet effort humain correspond précisément au raclage manuel.
Le raclage et la rectification ne sont pas des opérations menées « à mains nues » ou « au petit bonheur la chance ». Il s’agit en réalité d’une méthode de copie. Elle reproduit presque parfaitement la matrice, qui est une surface plane de référence, elle aussi réalisée à la main.
Bien que le raclage soit laborieux, il relève d’une véritable compétence — une technologie de niveau artistique. Il peut même être plus difficile de former un maître du raclage que de former un maître de la sculpture sur bois. On trouve peu d’ouvrages sur ce sujet sur le marché, et encore moins de documents expliquant « pourquoi pratiquer le raclage ». Cela pourrait expliquer pourquoi cette discipline est souvent perçue comme un art.
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Où commencer ?
Si un fabricant décide d’utiliser une rectifieuse plutôt que le raclage, la précision du rail de guidage de sa « machine‑maître » doit être supérieure à celle de la nouvelle rectifieuse.
Alors, d’où provient la précision de la machine ?
Cela doit provenir d’une machine plus précise, ou bien s’appuyer sur une autre méthode capable de produire une surface véritablement plane, ou encore être copié à partir d’une surface plane soigneusement réalisée.
Nous pouvons recourir à trois méthodes pour tracer des cercles afin d’illustrer le processus de génération de la surface (bien que le cercle soit une ligne plutôt qu’une surface, il peut être cité pour expliciter ce concept). Un artisan peut tracer un cercle à l’aide d’un compas ordinaire ; s’il utilise un crayon pour suivre le contour d’un trou rond dans un gabarit en plastique, il reproduira toutes les imprécisions de ce trou ; et s’il trace le cercle à la main, la précision du cercle dépend de ses compétences limitées.
En théorie, une surface plane peut être obtenue grâce aux frottements alternés (lappage) entre trois surfaces. Pour simplifier, prenons trois pierres, chacune présentant une surface relativement plane, afin d’illustrer le principe. Si l’on frotte ces trois plans tour à tour, dans un ordre aléatoire, on obtiendra progressivement une surface de plus en plus lisse. En revanche, si l’on n’utilise que deux pierres pour frotter, on finira par obtenir une paire d’éléments dont l’un est concave et l’autre convexe. En pratique, outre le recours au raclage pour remplacer le lappage, on respecte également un ordre précis d’appariement. Le maître du raclage applique généralement cette règle pour confectionner l’outil de référence — jauge droite ou plaque plane — qu’il souhaite utiliser.
Lors de l’utilisation, le maître de raclage applique d’abord le révélateur sur le gabarit de référence, puis le pose sur la surface de la pièce à travailler pour la faire glisser, afin que la zone à enlever soit mise à nu. Si cette opération est répétée plusieurs fois, la surface de la pièce se rapprochera progressivement du gabarit de référence et pourra reproduire les mêmes caractéristiques que ce dernier.
Les pièces moulées destinées au raclage sont généralement usinées avec une tolérance de quelques millièmes supérieure à la dimension finale, puis soumises à un traitement thermique afin de relâcher les contraintes résiduelles, avant d’être renvoyées au polissage préalable au raclage. Bien que le raclage soit long et coûteux en main-d’œuvre, il peut remplacer des procédés de fabrication nécessitant un équipement onéreux. Si l’on ne souhaite pas recourir au raclage comme alternative, la pièce doit être usinée avec une précision élevée au moyen d’une machine coûteuse.
Outre le coût élevé des équipements requis lors des opérations de finition ultérieures, un autre facteur est à prendre en compte : lors de l’usinage des pièces, en particulier des pièces moulées de grande taille, il est souvent nécessaire d’appliquer des serrages par gravité. Lorsque la précision atteint quelques millièmes, la force de serrage peut provoquer une déformation de la pièce, compromettant ainsi sa précision une fois la pression relâchée ; de même, la chaleur générée pendant l’usinage entraîne également des déformations.
C’est l’un des nombreux avantages du raclage : il n’y a aucune force de serrage, et la chaleur produite lors du raclage est quasiment nulle. Les pièces volumineuses sont soutenues par trois points, garantissant qu’elles ne se déforment pas sous leur propre poids.
Lorsque la piste de guidage d’une machine-outil s’use, elle peut être rectifiée par un nouveau raclage, ce qui constitue un avantage majeur par rapport au remplacement complet de la machine ou à son envoi en atelier pour démontage et retraitement.
Lorsqu’il devient nécessaire de procéder à un nouveau raclage de la piste d’une machine-outil, le personnel d’entretien de l’usine peut effectuer cette tâche, mais il est également possible de faire appel à des spécialistes locaux.
Dans certains cas, le raclage manuel ou le raclage électrique permet d’obtenir la précision géométrique requise. Si les rails d’un ensemble de tables de travail et de selles ont déjà été raclés et que la précision répond aux exigences, mais que le parallélisme entre la table de travail et la broche s’avère insuffisant (et qu’il faut beaucoup d’efforts pour y remédier), pouvez-vous imaginer combien de savoir-faire est nécessaire pour retirer la quantité exacte de métal, au bon endroit, à l’aide d’une seule machine à racler, sans altérer la planéité et en corrigeant correctement l’erreur d’alignement ?
Bien sûr, ce n’est pas l’objectif du rodage, et il ne devrait d’ailleurs pas être utilisé comme méthode pour corriger de graves défauts d’alignement. Toutefois, un maître du rodage expérimenté peut réaliser ce type de correction en un temps étonnamment court. Bien que cette méthode exige une expertise pointue, elle s’avère plus économique que de traiter un grand nombre de pièces afin d’obtenir une précision extrême, ou que de concevoir des éléments fiables ou réglables destinés à prévenir les erreurs d’alignement.
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Amélioration de la lubrification
L’expérience pratique a démontré que le rodage des rails permet de réduire la friction grâce à une lubrification de meilleure qualité, mais les avis ne sont pas unanimes quant aux raisons de cet effet. L’opinion dominante est que le rodage des points bas — ou plus précisément, des cavités creusées et des réservoirs d’huile conçus principalement pour la lubrification — crée de nombreux minuscules poches de stockage d’huile, qui sont ensuite nettoyées par les nombreux micro‑points élevés environnants.
Une autre hypothèse logique est qu’il permet de maintenir en permanence un film d’huile, de sorte que les pièces en mouvement flottent sur ce film, objectif ultime de toute lubrification. La raison principale en est que ces réservoirs d’huile irréguliers forment de nombreux espaces remplis d’huile, rendant difficile son échappement. La condition idéale pour une bonne lubrification consiste à maintenir un film d’huile entre deux surfaces lisses ; toutefois, dans ce cas, il faut veiller à empêcher l’huile de s’échapper, ou bien la compléter sans délai. (Qu’il y ait ou non une spatule sur la surface du rail, des canaux d’huile sont généralement aménagés pour favoriser la répartition de l’huile.)
Une telle affirmation peut susciter des interrogations quant à l’effet de la surface de contact. Le raclage réduit la surface de contact, mais il en assure une répartition uniforme, et c’est précisément cette répartition qui est déterminante. Plus les deux surfaces en contact sont planes, plus la distribution des points de contact est homogène. Toutefois, en mécanique, il existe un principe selon lequel « la friction est indépendante de la surface » : quel que soit la taille de la surface de contact — 10 ou 100 pouces carrés —, la force nécessaire pour faire avancer le banc d’usinage demeure identique. (L’usure, en revanche, est une autre histoire : plus la surface soumise à la même charge est réduite, plus l’usure s’accélère.)
Ce que je souhaite souligner, c’est que notre objectif est d’obtenir un meilleur effet de lubrification, et non d’augmenter ou de diminuer la surface de contact. Si l’effet de lubrification est parfait, la surface du rail ne s’usera jamais. Si un plateau de travail devient difficile à déplacer en raison de l’usure, cela peut être lié à la lubrification plutôt qu’à la surface de contact.
deux
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Comment effectue-t-on le raclage ?
Avant de repérer les points hauts qu’il convient de racler, appliquez d’abord le révélateur sur le gabarit étalon (une plaque plane ou un gabarit à règle droite lorsque l’on doit racler le rail en V), puis frottez ce gabarit recouvert de révélateur contre la surface du rail à racler ; le révélateur se transférera alors sur les points hauts de cette surface. Utilisez ensuite un outil spécial de raclage pour éliminer ces points élevés. Cette opération doit être répétée jusqu’à obtenir un transfert uniforme sur toute la surface du rail.
Bien entendu, un maître racleur doit maîtriser diverses techniques. J’en présenterai ici deux.
Avant le rendu des couleurs, nous utilisons généralement une lime émoussée pour frotter doucement la surface de la pièce afin d’éliminer les bavures.
Nettoyez la surface avec une brosse ou à la main, et non avec un chiffon. Si l’on utilise un chiffon, les fines fibres qu’il laisse risquent de laisser des traces trompeuses lors du prochain rendu des couleurs sur les points hauts.
Le Maître Gratteur lui-même vérifie son travail en comparant le gabarit standard avec la surface de la voie. L’inspecteur n’a qu’à indiquer au Maître Gratteur quand il peut arrêter les travaux, ce qui lui évite d’avoir à s’inquiéter du processus de raclage. (Le Maître Gratteur peut ainsi assumer lui-même la qualité de son travail.)
Autrefois, nous disposions d’un ensemble de normes fixant le nombre de points hauts par pouce carré ainsi que le pourcentage de la surface totale concerné ; toutefois, nous avons constaté qu’il était presque impossible de contrôler précisément la surface de contact. Désormais, c’est au maître racleur qu’il revient de déterminer le nombre de points par pouce carré. En somme, le maître racleur s’efforce généralement d’atteindre un standard compris entre 20 et 30 points par pouce carré.
Dans le procédé actuel de raclage, certaines opérations de nivellement font appel à des machines électriques de raclage, qui restent toutefois manuelles, mais permettent d’éliminer une partie du travail fastidieux, rendant ainsi les opérations moins éprouvantes. Cependant, lorsqu’il s’agit d’assemblages de précision, l’expérience procurée par le raclage manuel demeure irremplaçable.
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Motif rayé
Il existe de nombreux types de motifs. Nous présentons ici plusieurs motifs courants, tels que le motif en arc, le motif carré, le motif en vague et le motif en éventail. Le motif en arc comprend principalement le motif en croissant de lune et le motif en hirondelle.
1. Motif en arc et méthode de raclage
Tout d’abord, utilisez le bord gauche de la lame pour abaisser celle-ci, puis raclez en diagonale de gauche à droite (comme illustré à la figure a ci-dessous). Simultanément, faites pivoter le poignet de la main gauche afin que la lame décrive un arc de gauche à droite (comme indiqué à la figure b ci-dessous), de sorte que le raclage effectué par le bord de la lame passe progressivement de la gauche vers la droite. La longueur longitudinale de la trace laissée par la lame est généralement d’environ 10 mm. L’ensemble du processus de raclage s’effectue en un instant, permettant ainsi de réaliser divers motifs en arc. La lame peut également être utilisée pour racler en oblique, de droite à gauche. Tout en exerçant une pression descendante avec le poignet gauche, faites pivoter le poignet droit afin que la lame décrive un arc de droite à gauche, réalisant ainsi un passage du raclage de la droite vers la gauche.
trois
Méthode de raclage basique pour le motif en arc
Points principaux du raclage selon un motif en arc : en raison des conditions de raclage et des méthodes d’opération variées, la forme, la taille et l’angle inclus du motif en arc obtenu subissent des modifications importantes. Tout d’abord, il convient de choisir le racloir approprié, car la largeur et l’épaisseur de la lame, le rayon de l’arc de la lame ainsi que l’angle du coin exercent une influence certaine sur la forme du motif en arc ; ensuite, il est essentiel de maîtriser l’amplitude de la torsion du poignet et la longueur de la course lors du poussage et du raclage ; enfin, il faut tirer parti de l’effet élastique de la tête de coupe. D’une manière générale, plus l’amplitude de la torsion du poignet est importante et plus la course de poussée‑raclage est courte, plus l’angle inclus et la forme du motif en arc obtenus sont réduits, comme illustré à la figure c ci‑dessus.
(1) Motif lunaire et méthode de raclage
quatre
Avant le raclage, tracez au crayon un carré de dimensions déterminées sur la surface de la pièce à usiner.
Lors du raclage, on utilise un racloir fin muni d’une lame courbe. La ligne centrale du plan de la lame forme un angle de 45° avec la ligne centrale longitudinale de la surface de la pièce, et le raclage s’effectue de l’avant vers l’arrière de la pièce.
(2) Motif en forme d’hirondelle et méthode de raclage
Le motif en forme d’hirondelle est présenté dans la figure ci‑dessous. Avant le raclage, tracez au crayon un carré de dimensions précises sur la surface de la pièce à usiner. Lors du raclage, on emploie un racloir fin à lame courbe. La ligne centrale du plan de la lame forme un angle de 45° avec la ligne centrale longitudinale de la surface de la pièce, et le raclage s’opère de l’avant vers l’arrière de la pièce. Les méthodes de raclage courantes sont :
cinq
Dans un premier temps, on réalise un motif courbe avec le premier racloir, puis l’on effectue un second motif courbe légèrement en dessous du premier, de façon à obtenir un motif rappelant la forme d’une hirondelle, comme indiqué à la figure b ci‑dessus.
2. Motif carré et méthode de raclage
Le motif en forme de carré est illustré dans la figure ci‑dessous. Avant le raclage, tracez au crayon un carré de dimensions déterminées sur la surface de la pièce à usiner. Lors du raclage, la ligne centrale du plan de la lame forme un angle de 45° avec la ligne centrale longitudinale de la surface de la pièce, et le raclage s’effectue de l’avant vers l’arrière de la pièce. La méthode de raclage de base consiste à utiliser un racloir étroit à bord droit (ou à bord courbe de grand rayon) pour réaliser des passages courts en poussant. Après avoir raclé le premier carré, il convient de laisser un espace correspondant à la dimension d’un carré avant de procéder au raclage du deuxième carré.
six
3. Motif ondulé et méthode de raclage
Le motif ondulé est illustré à la figure a. Avant le raclage, tracez au crayon un carré de dimensions déterminées sur la surface de la pièce. Lors du raclage, l’axe central du corps de l’outil doit être parallèle à l’axe longitudinal de la surface de la pièce, et le raclage s’effectue de l’arrière vers l’avant de la pièce. La méthode de raclage de base consiste à utiliser le racloir à encoches pour racler, à choisir la position de l’outil (généralement au niveau de l’intersection), puis à déplacer l’outil en diagonale vers la gauche après l’avoir abaissé. Lorsque l’outil atteint une certaine longueur (généralement jusqu’à l’intersection), il est ensuite déplacé en diagonale vers la droite avant d’être relevé, comme indiqué à la figure b ci‑dessous.
sept
4. Motif en éventail et méthode de raclage
Le motif en éventail est représenté à la figure a. Avant le raclage, tracez au crayon un carré et une ligne angulaire, séparés par une distance donnée, sur la surface de la pièce. Le racloir à crochet (tel qu’illustré à la figure b ci‑dessous) doit être utilisé pour réaliser le motif en éventail. L’extrémité droite de la lame doit être affûtée, tandis que l’extrémité gauche doit rester légèrement émoussée, et la ligne de coupe doit être rectiligne. La méthode de raclage de base est la suivante :
huit
Sélectionnez la position d’abaissement de l’outil (généralement au point d’intersection), maintenez la main gauche à 50 mm du bout de la lame, appuyez vers le bas en direction de la gauche, prenez l’extrémité gauche de la lame comme centre du cercle, et faites tourner la main droite dans le sens des aiguilles d’une montre. Les angles de rotation sont généralement de 90° et 135°. Le motif en éventail correct est celui illustré à la figure c ci‑dessus. En raison d’une application inadéquate de la force, il est facile de racler simultanément les deux extrémités, ce qui donne le motif présenté à la figure d ci‑dessus. Dans ce cas, les traces laissées par le raclage seront trop peu profondes et correspondront à un motif incorrect.