Fabriquer un tour à bois

C’est le début qu’il ne faut pas rater : Il s’agit de faire une boîte stable / un carter pour tenir la broche.

Coté matériel : Du contreplaqué de bois dur (j’ai du hêtre en 22mm et un truc exotique encore plus dense en 15mm) pour faire les deux côté du carter critique dans lesquels seront les logements de roulement et la fixation au banc. Le reste de la boîte est aussi en panneau stable (ici du latté peuplier/Oukoumé suffira, je collerai un champ en hêtre sur la zone de contact avec le banc.).

La broche longue était difficile à trouver car je voulais quelque chose de plus long que les broches pour mini-tour d’établi. Contrairement à la fonte le bois, moins dur, doit être soumis à moins de contraintes, donc une boîte grosse est bénéfique.

Des roulements coniques sont un choix classique pour un tour : ils ont l’avantage de prendre très bien les fortes charges axiales et latérales. Aussi l’assemblage en serrant la broche permet d’éliminer totalement les jeux.

Quelques croquis de ce que je compte faire :

Je me lance donc en créant les logements de roulement à la défonceuse avec gabarit + bague de copiage. Je prends soin de vérifier que les logements sont bien alignés en positionnant le gabarit soigneusement. Les logements sont environ centré, mais surtout rigoureusement à la même distance d'un bord de référence par retournement du gabarit.
Nota : un scotch sur la bague de copiage peut permettre de réaliser un logement un poil plus petit : il faut que les roulements soient ajustés très serré dans le logement.

Je colle l'épaisseur de contreplaqué additionnelle.
Du fond dur est appliqué avant l'insertion de la bague de roulement.

Pour isoler le roulement de la poussière, je prévois un trou de 26mm laissant passer la broche qui fait 25mm.

Avant d’assembler le carter il faut encore réaliser les poulies qui seront sur la broche, puis j’ajouterai deux tiges fileté pour la fixation au banc, et enfin on pourra assembler le carter.

Ce n’est pas les premières poulies poly-V que je fais et je trouve que le médium (600kg/m2) est un bon matériau. Le contreplaqué plus résistant fonctionne aussi mais il est plus difficile d’obtenir des gorges bien régulières. Le massif est probablement le pire choix, bien que pour un petit diamètre on s’en sort. J’ai aussi eu d’excellent résultat avec un truc plus dense que du médium et d’aspect similaire (du HDF ? du HPL ? du stratifié ? bref, je ne sais pas ce que c’était).

Ici je décide de réaliser un disque dont le rôle est double : servir de poulie provisoire pour tourner les autres poulies, et faire le maintient en rotation autour de la broche grâce à une vis pressante.

Des disques en médium sont percé à 25mm, cet alésage est enduit de fond dur et chanfreiner pour coulisser correctement sur la broche (sans jeu et sans éclater). Puis tout les disques sont collé ensemble avec la broche (parrafinée) pour aligner. Reste à usiner les poulies :

Puis à façonner les gorges adéquates à la courroie. Les étapes 3, 4, 5, 4bis et 5bis en image (cliquez sur l'image) :

Maintenant que cela est fait la boîte est collée avec des feuillures. Une fois la colle sèche j’ajouterai des chevilles coniques un peu partout pour me donner bonne conscience.

Un peu de peinture.

Il reste à protéger les roulements côté extérieur pour éviter qu’ils prennent la poussière. Réaliser une chicane permet de protéger sans avoir de chose qui frotte. Je m’essaie au repoussage pour donner la forme au flasque, c’est d’ailleurs le premier truc que je tourne sur le tour ^^. La nuance d’aluminium ne semble pas prendre le recuit, en tout cas je n’ai pas réussi à le recuire… Donc il y a de l’élasticité mais il suffira que je modifie légèrement le mandrin (en repoussage le mandrin est le nom de la forme en bois sur laquelle on repousse la tôle de métal) pour avoir mes côtes. Le peu que je sais sur le sujet du repoussage est sur la chaîne de James Thurman.

Une photo avant montage de la broche dans le carter et application de la graisse haute pression dans les roulements (jusqu'à présent je tournais avec un peu d'huile).

Nota : J'ai été gourmand sur la dimension de la plus grosse poulie, aussi je dois creuser un peu dans le carter (visible sur photo ci-dessus). Cela rend l'insertion des poulies plus délicates :

• il faut passer par la fenêtre coupée dans le flanc du carter (ça ne passe pas par en dessous)
• Le bloc de poulie cogne contre ces creux quand on insère la broche sans précaution.
  Bref, je ne conseille pas forcément.

La construction faite il faut aligner la poupée avec le banc, c’est-à-dire s’assurer que l’axe de la broche est parallèle au banc. Le banc, dans mon cas mon établi, possède un écart dans le plateau qui est susceptible de changer avec l’hygrométrie, donc tout est conçu pour prendre appui sur une face de référence, c’est par rapport à elle qu’on aligne.

Je monte un long bout de bois (80cm) sur un plateau de tournage et repère le centre (cette méthode). On ajuste les zones de contact du carter avec le banc.

Et voilà qui termine la construction de la poupée fixe !

Motorisation

J'ai à ma disposition un moteur asynchrone triphasé de 900W tournant à 1435RPM ainsi qu'un variateur de fréquence (VFD) dimensionné pour 1,5kW, il alimente en temps normal mon petit combiné.

Je profite de la proximité de ma presse pour avoir un système de maintien en tension rudimentaire mais efficace : La presse desserrée on place la courroie sur les poulies souhaitées, on pousse d'une main sur le moteur pour mettre en tension et de l'autre on ferme la presse.

Les dimensions des poulies sont choisies afin de couvrir un maximum de plage de fonctionnement sachant que mon variateur se règle entre 0 et 65Hz. J’ajoute une étiquette qui donne la vitesse de rotation de la broche en fonction de la fréquence de mon variateur.

Nota : En cas de mauvaise utilisation je préfère que ça soit le moteur qui cale plutôt qu'autre chose se produise (un tour en bois à des limites). Si on veut diminuer la puissance destructrice du moteur on peut utiliser le variateur à une fréquence faible (en dessous de 20Hz mon moteur ralenti assez facilement), ou encore branché le moteur en « Y » plutôt qu’en « Delta » avec une tension de 220V.

Le Banjo support-outil

Les tours commerciaux ont un banjo avec un système ingénieux d'excentrique qui permet un positionnement d'une main. Ici ça sera plus simple mais nécessitant deux mains : une poignée à serrer par en dessous.

Quant au serrage de la tige (25mm) du porte outil, il se glisse entre deux mors en bois puis pressé par un étrier. J’aimerai un trou plus profond que ce que ma mèche me permet alors je perce les deux mors non collés puis prolonge à la main le trou et enfin colle les mors avec le porte-outil en place pour l’alignement.

Je fais plusieurs modifications au cours des premiers usages :
-Je change l'étrier qui était trop encombrant et j'affine la silhouette.
-Les montagnes de copeaux ne rendent pas la manœuvre plus simple alors j'ajoute un couvercle de protection
-Le porte-outil descendant un peu en cours d'usage, je tente de mettre de la craie sur la surface de contact, ça change pas grand chose : faut surtout bien serrer !
-La manœuvre du banjo est plus aisé si la vis qui traverse le banc est noyée dans un cylindre légèrement plus petit que l'écart dans le banc. Ainsi la vis ne se met pas de travers.

Des idées d'évolutions, notamment pour tourner en l'air:
-Mettre le porte-outil à gauche (plus près du travail) plutôt que centré sur le banjo. Ce serait peut-être intéressant pour tourner les plus gros diamètre, mais on perd en rigidité le reste du temps.
-Affiner encore, notamment au niveau du bridage du porte-outil. Peut-être garder la même idée mais tourner l'étrier de 45° afin qu'il n'entrave plus à gauche.

Accessoires

• Très vite on constate qu'un blocage de la broche est indispensable, je me procure une clé plate de 35mm qui bute avantageusement contre le banc et la bloque.

• De même je me procure un cône d'emmanchement pour utiliser un mandrin de perçage sur le tour. Je choisi le moins cher, je me doute qu'il a probablement défectueux. Je rattrape le coup comme je peux.

• Pour manipuler la broche c'est commode d'avoir un petit volant plutôt qu'un simple écrou.
  Dans le commerce ce volant serait verrouiller par une vis pressante, pour l'instant je n'ai rien mis mais l'option frein-filet sera plus simple...

• Pour serrer par en dessous (le banjo) une poignée tournée. C'est facile à manipuler à l'aveugle, peu encombrant mais fatigue la main.

Je fabrique la poupée mobile avec une vis M33 identique au filetage de la broche du tour, pas le plus simple mais ça aura des avantages :
-lors de la fabrication, assurer l'alignement
-lors de l'utilisation, cette vis accepte les accessoires de tournage (plateau, mandrin...). Par exemple on peut tirer parti de ça pour usiner des filets d'un pas de 3,5mm. De même un transfert sur un bloc martyre sans perte de concentricité semble possible... Je testerai tout ça plus tard.

Je commence par fabriquer un taraud avec cette tige filetée car à l’inverse des tarauds du commerce le taraudage ainsi obtenu n’a pas de jeu avec la vis, ce qui pour un matériau compressible comme le bois est plutôt bénéfique.
A plusieurs reprises j'aurai usage d'un trou de 33mm, pour cela j'utilise une mèche classique de 35mm puis cale sur la circonférence du trou 1mm de plastoc (une cartouche de mastic fonctionne.).

Je taraude les deux montants en hêtre. Sur l’un je fends une extrémité et ajoute un serrage dans deux buts : donner la possibilité d’un blocage et faire une éventuellement reprise de jeu. Les trous avant taraudage sont percés à 29mm, j'utilise un mèche forstner de 30 que je réduis sur un touret.

Puis toute l’astuce consiste à fabriquer la contre-pointe en relation avec la broche pour assurer l’alignement. Chaque collage entre montant taraudé et le piétement et réalisé « en place » pour respecter les différentes contraintes géométriques.

On fait une manivelle :

Maintenant que tout est aligné reste à usiner la vis M33 pour y faire un cône morse n°2 et un trou traversant (pour chasser les emmanchements).

J'essaie de prendre toutes les précautions pour avoir un trou le plus droit possible : huile pour la coupe, pas forcer, débourrer après l'avance d'un pas de vis ou deux, j'usine la vis alternativement tourner d'un demi tour afin qu'un éventuel désalignement des poupées soient contrebalancés, la vis dépasse toujours de la même distance du montant afin de contrebalancé une vis en banane... J'aurais probablement dû être plus soigneux sur le centrage initial.

Le perçage est imparfait, je procède à l'alésage du cône en vérifiant régulièrement la concentricité. Cette vérification se fait avec l'emmanchement de perçage qui tient une tige droite (je vérifie au préalable que cet ensemble tourne droit sur la poupée fixe). J'alterne repérage de problème de concentricité, alésage (de bourrin) et limage (de galérien).

Fort d'une poupée fixe je me lance dans une première fabrication :

Ça fait plaisir :D

Budget

Si l’on achète toutes les pièces pour fabriquer sa machine on dépense plus que le coût d’une machine similaire neuve. En essayant de récupérer un maximum de choses on réduit le coût et également l’empreinte environnemental. Malheureusement cela est à mettre en balance avec le manque d’ergonomie/fonctionnalité obtenu et le temps de travail fourni. Il s’agit donc d’un compromis, chacun jugera quel est le bon.

Ici je m'en sors pour moins de 200€. C'est bien mais quand on voit qu'un mini-tour d'établi fait bien le taf' pour pas beaucoup plus cher est-ce économiquement intéressant?

Deux semaines pour cette construction. Est-ce du travail ou du plaisir?

Inspiration

L’auto-construction de machine-outil était la norme à une certaine période. Il était normal de fabriquer sa machine déjà parce qu’il était impossible d’en acheter, puis plus tard pour tout un tas de raisons : économies, orgueil, loisir, autonomie... Voici quelques images de tours aperçus sur leboncoin avec plus ou moins d’auto-construction.

Certains sont installés sur des bancs larges et solides,

celui-ci prévoit un banc et un écart tellement grand que la pièce travaillée peut descendre en dessous du banc. Renforcé par des diagonales pour plus de stabilité.

Et puis parfois le banc à été perdu.

Certains ont un dispositif à clef pour faire différents filetages, une indexation... Certains sont à pédale...

Il y a le joli et le crade.

Au delà des petites annonces il y a aussi l'Histoire. Roubo bien sûr, et aussi cette version datant de 1805 qui combine déjà un tour sur un établi de menuisier.

Et puis je me dois de mentionner la version de Matthias Wandel : woodgears.ca/lathe/index.html

Enfin il y a plusieurs tours maisons ici sur l'Air du Bois :

Mes versions précédentes

Ce tour n'est pas le premier que je me bricole.

La première version "à la perceuse" (quand je commençais le bricolage). Je n'ai pas de photo mais voici un croquis. J'ai seulement retrouvé la pointe d'entrainement et un mandrin à bague.

Le mandrin d’une perceuse est conçu pour reprendre des charges axiales mais pas latérales, or on a les deux quand on tourne. Pour reprendre les charges latérales on passe un axe (tige filetée) par un roulement à bille. La contre-pointe est une tige filetée affûtée en pointe traversant un bout de bois fixé à l’établi. J'avais même trouvé un très gros roulement et fait un plateau de tournage large permettant de tourner en l'air (voir boîte à sel ci-dessus).
Les défauts : Ils sont nombreux mais le plus gros c'est le moteur bruyant, trop rapide, peu puissant et surtout mal adapté qui finira par griller (interrupteur HS).

La seconde version : J'ai retrouvé une poupée fixe en fonte qui appartenais à mon arrière grand-père (il bouchait des flacons à l'émeri). Après avoir ajouté des poulies et ajusté les paliers en bronze j'ai pu m'en servir.

Malheureusement le mode de fixation se faisait par un cône au dimension obsolète ou un taraudage en M14. Si ce n'est la motorisation/poupée fixe pas grand chose à changer par rapport à ma première version, on aligne toujours les éléments à l’œil avec des serre-joints. Un peu lent mais ça fonctionne.
J'ai pu faire mes premiers bols et puis mes couvercles de boîtes à sel sont devenus centrés!

Si vous avez l'occasion de récupérer une vielle poupée fixe il ne reste pas grand chose à faire pour avoir un tour. Il paraît qu'on tournait déjà durant l'ancienne Egypte : ce n'est pas si compliqué :)