TP-05-02W - Le choix d`une lame de scie circulaire

Profil
Technologique
TP–05–02W
Décembre 2005
Le choix d’une lame de scie
circulaire pour la seconde
transformation
L
a scie circulaire est l'outil le plus courant pour le travail du bois dans
la deuxième transformation. Malgré sa simplicité, sa conception tient
du raffinement technologique. Les détails de fabrication et la qualité d’une
lame influencent grandement son rendement, surtout si l’épaisseur de la lame
et la voie (épaisseur du trait de scie) sont minces. Pour obtenir les meilleurs
résultats, il faut considérer les scies circulaires comme des outils d’ingénierie
et non comme des fournitures communes.
La première étape dans le choix ou l’optimisation d’une scie circulaire est de
reconnaître que la même lame ne se prête pas aussi bien à toutes les tâches.
Plus la coupe à faire est spécialisée, plus il est important que la lame soit adaptée
à cette coupe. À la limite, on conçoit des lames pour une seule profondeur de
coupe, une seule vitesse d’alimentation et une essence donnée.
Impératifs de production
On choisit ou on conçoit la lame selon le produit à fabriquer, en recherchant
le meilleur équilibre entre les exigences de productivité, de récupération, de
précision et de qualité de surface; on atteint habituellement trois de ces objectifs
en sacrifiant quelque peu le quatrième. Si, par exemple, on veut débiter des
lames de stores pour fenêtres, on emploie des lames minces avec un trait qui
peut atteindre 0,040 po (1 mm) dotées d’un grand nombre de dents, mais la
vitesse d’amenage est nécessairement faible.
Il existe des lames standards pour la plupart des scies circulaires, mais on
trouve aussi de nombreux fabricants de lames qui offrent leurs propres
concepts ou des lames adaptées au besoin du client. L’achat de lames adaptées
est coûteux, mais les avantages peuvent être considérables. Dans toutes les
opérations manufacturières, il est rentable d’améliorer continuellement les
techniques et de les exploiter plus efficacement. Dans ce Profil technologique,
nous examinons les facteurs qui déterminent le
rendement des lames de scie circulaires afin de
vous aider à mieux évaluer votre équipement actuel
et les améliorations possibles.
Questions relatives à la machine
Avant de parler de la lame, il faut d’abord étudier
le potentiel de la machine dans son ensemble. Les
régimes de production exigent des machines stables
et bien entretenues. Si la machine ne maintient pas
bien le bois, les lames devront être plus épaisses et
les vitesses d’amenage plus faibles.
Les problèmes d’échauffement, qui entraînent la
déformation de la lame et lui font perdre sa rigidité,
résultent souvent d'un problème sur la machine :
arbre déformé, collets usés ou endommagés,
plaques de pression usées, défaut de rectitude ou
de parallélisme du système d’amenage ou du guide,
usure des roulements de l’arbre ou du système
d’amenage. Les problèmes de ce genre donnent
des surfaces rayées et déformées sur le bois, en plus
d'engendrer des arrêts de production ou d'écourter
les périodes de productions. Les lames à voie mince
ne résistent pas aux déplacements du bois ou aux
variations d’alimentation; le suivi des entretiens sur
les machines est donc essentiel.
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Dimensions de la lame
Épaiseur de lame – Détermine
la résistance de la lame à la
flexion, un facteur généralement
critique. En réduisant l’épaisseur
de la lame de 10 %, par exemple,
on perd 30 % de sa rigidité. La
lame est aussi 30 % plus facile à
emdommager.
Caractéristiques des lames de coupe transversale
Pour la coupe de travers, on recherche surtout une surface de qualité, avec un
minimum de barbe. Pour y parvenir, la morsure doit être très petite (quelques
millièmes de pouce) et les dents doivent avoir une forme qui assure une coupe
nette des fibres. Pour limiter la bouchée de la dent (morsure), il suffit d’avoir
un grand nombre de dents, une vitesse de coupe élevée et une faible vitesse
d’amenage. Pour obtenir une coupe nette des fibres, on affûte les dents en
biseau alterné sur la face de dépouille et sur la face d’attaque, ce qui rend
la dent plus pointue. Si la pointe devient trop fragile, on peut réduire l’angle
d’attaque ou même le rendre négatif.
La voie de la lame et son épaisseur ne posent
normalement pas de problème, mais l’emploi d’une
voie plus mince a pour effet de diminuer la pression
exercée par les dents, responsable de la barbe. On
peut aussi limiter le bruit des lames lors de la coupe
en modifiant la configuration de la dent (creux de
la dent moins profond, pastille plus courte), en
ajoutant des trous et des fentes, et en changeant la
forme de l’enceinte de protection.
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Caractéristiques des dents
La forme de la dent et de son creux sont dictés par des critères de résistance
mécanique et de volume pour loger la sciure. Une dent haute et étroite peut
contenir davantage de sciure mais elle risque davantage de se déformer. Un
creux plus petit renforce la denture, mais s'il ne peut contenir toute la sciure
produite, le coulage qui en résulte chauffe la lame, et la fait dévier. La forme de
la dent dépend aussi de l’épaisseur du corps de lame; c’est ainsi que le creux
de la dent doit être moins profond si la lame est plus mince de façon à lui
conserver un niveau suffisant de rigidité et de résistance. On peut aussi accroître
la résistance de la dent en réduisant l’angle d’attaque. Pour le délignage, on
emploie habituellement un angle d’attaque de 30° pour les résineux à l’état vert,
et de 20° pour les résineux secs et les feuillus. Pour le panneau de particules,
l’angle d’attaque est parfois de 12° à 15°.
Profils de denture et utilisations
Si le maintien du bois est problématique et s’il contient beaucoup de résine,
on augmente la dépouille latérale. Dans des conditions idéales, la dépouille
latérale peut se limiter à 0,005 po, mais elle est ordinairement de l’ordre de
0,010 à 0,025 po.
A Denture plate – Le profil le plus courant, le moins coûteux et le plus facile à affûter. Surtout utilisé pour le délignage, mais ne
produit pas le meilleur fini de surface.
B Denture trapézoïdale – Donne un meilleur état de surface avec les matériaux composites. Donne aussi de bons résultats dans le
bois massif.
C Denture en biseau alterné sur la face de dépouille – Parfois employée pour le délignage, mais l’effet inciseur du coin de l’arête
en fait un outil idéal pour la coupe de travers. L’affûtage en biseau sur la face d’attaque renforce cet effet. Les coins sont fragiles,
mais on peut les consolider en diminuant l’angle de biseau de 15° (ordinaire) à 10°.
D Denture à coin chanfreiné – Utilisée pour le délignage des bois durs, lorsque le coin de la dent risque davantage de se briser.
E Dos concave – Donne le meilleur état de surface pour la coupe de travers, mais exige un affûtage particulier et très soigné.
F Denture combinée – Profil utilisé pour les bancs de scie destinés aux opérations de délignage et en travers. Constituée de quatre
dents en biseau alterné sur la face de dépouille suivies d’un racleur.
G Denture trapézoïdale avec racleur – Surtout utilisée pour les produits à revêtement stratifié. La dent trapézoïdale est légèrement
plus haute que le racleur et tranche les fibres au centre du trait de scie; il ne reste au racleur qu’à enlever une faible quantité de bois
sur les côtés, ce qui diminue la pression de coupe et, par conséquent, les risques d’éclat dans le stratifié.
H Inciseur – Pour lames de pré-coupe.
Matériaux fréquemment employés pour l’arête de coupe
Pointes au carbure – Particules de carbure dur dans un liant de métal plus mou. Elles
sont dures et résistent bien à l’usure, mais les grades les plus durs sont plus susceptibles de
s’ébrécher. Différents types de pastilles existent et les grades de carbures sont nombreux,
les plus récents font appel à des liants métalliques différents choisis pour résister à l’usure
chimique. Brasées.
Pointes de stelliteMC et autres alliages chrome-cobalt – Recommandées pour les bois
contenant des substances corrosives, comme le cèdre rouge. Soudées ou brasées.
Pointes au diamant poly-cristallin – Très coûteuses et fragiles, mais assurant une longue
durée de coupe. Recommandées pour les matériaux abrasifs propres, comme le MDF et les
panneaux revêtus. Les cristaux de diamant sont déposés sur une pastille de carbure que l’on
pose sur la dent par brasage. L’affûtage s’effectue par la technique de l’étincelage.
Pointes aux cermets – Les cermets sont des hybrides métal-céramique assurant une
excellente résistance à l’usure et à la corrosion. La fragilité du cermet peut être problématique.
On les pose par brasage à la suite d’une préparation spéciale.
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L’usure de l’arête sous l’effet de
l’abrasion et de la corrosion :
• Les matériaux de coupe plus
durs résistent mieux à l’abrasion.
Ils sont, par contre, plus fragiles
et plus sujets à s’ébrécher.
• Les substances chimiques
présentes dans le bois et
les colles peuvent attaquer
sélectivement certains éléments
du matériau utilisé dans les
pointes, notamment le liant
métallique qui retient les
particules dures.
Fini de surface
Le fini de surface dépend surtout de l’alignement des dents et de la morsure de chacune
des dents. Le sens du fil du bois joue aussi un rôle, mais c’est un facteur qu’on ne peut
généralement pas modifier.
Si les dents ne sont pas toutes dans le même plan, celles qui dépassent rayent la surface
du plan de coupe. Le problème peut être causé par un mauvais affûtage, mais, le
plus souvent, c’est la lame qui n’est pas plane ou qui se trouve déformée par un collet
endommagé. La présence de sciure entre la lame et le collet peut suffire à la déstabiliser.
Le coût des lames à haut rendement provient en grande partie de la préparation visant à
obtenir un corps de lame parfaitement plan au départ.
Plus la morsure est petite, plus le plan de coupe est lisse. On s’en tient ordinairement à
une épaisseur de copeau de 0,002 à 0,010 po, que l’on obtient en employant une lame
munie d’un grand nombre de dents et une vitesse d’amenage faible. On augmente
parfois la vitesse de rotation de la lame pour accroître la productivité. On peut aussi
limiter la portion de la pointe qui dépasse, ce qui a pour effet de réduire l’épaisseur
instantanée du copeau et d’aligner le déplacement de la dent parallèlement au fil du
bois.
Vitesses d’alimentation
Les facteurs suivants peuvent limiter la vitesse d’alimentation :
• La morsure – La choisir aussi forte que possible pour un fini de surface
acceptable.
• La capacité des creux de dents – Un surplus de sciure fait chauffer la lame et
affecte la rectitude du trait de scie. Une grande profondeur de coupe produit
davantage de sciure, et il peut être nécessaire de diminuer la vitesse d’amenage.
• Déformation de la lame due aux efforts de coupe – Peut faire dévier la lame ou
même l’endommager. Si le corps de la lame est plus mince, il faut réduire la
vitesse d’amenage afin de limiter les forces de coupe.
Une vitesse d’amenage trop faible a, par contre, pour effet d’émousser plus rapidement
les dents et d’augmenter la consommation d’énergie électrique.
Voir aussi notre cours en ligne, "Vitesses de lames et d'amenage" offert aux membres de Forintek
dans la section du site Web qui leur est réservée, www.forintek.ca
Pour tout renseignement sur le programme de recherche 2005-2006 de Valeur au bois , consultez le
www.valeuraubois.ca (Recherche et Développement). Les partenaires impliqués sont :
Ce Profil Technologique a été rédigé par
Bruce Lehmann, chercheur, fabrication de bois de sciage, Division de l’Ouest, Forintek Canada Corp.
This Technology Profile is also available in English.
Dans le cadre du programme Valeur au bois, financé par Ressources naturelles Canada,
les conseillers industriels de Forintek fournissent du support technique aux manufacturiers
de produits du bois à valeur ajoutée, dans toutes les régions du Canada. Si vous avez besoin
d’information sur un sujet technique lié à la fabrication de produits du bois, n’hésitez pas à :
• transmettre une demande à l’aide du site Web www.valeuraubois.ca (Aide technique).
• communiquer avec un coordonnateur du Programme Valeur au bois à l’un des endroits
suivants :
Forintek Canada Corp.
Coordonnateur Valeur au bois (Ouest)
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Canada V6T 1W5
Forintek Canada Corp.
Coordonnateur Valeur au bois (Est)
319, rue Franquet, Québec (QC)
Canada G1P 4R4
Tél. : (604) 224-3221
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