Brochage

Une longue barre à dents est tirée à travers ou le long de la pièce en une seule passe

Le brochage découpe toute une forme en une seule passe : une longue barre couverte de dents, la broche, est tirée ou poussée le long de la pièce. Chaque dent est un peu plus haute que la précédente, donc chacune prélève une fine tranche. La rainure de clavette (une fente qui bloque une poulie sur son arbre) d'un pignon de vélo ou d'un engrenage de voiture est en général brochée.

Photo : Franklin Day Jones et al., Public domain, via Wikimedia Commons

Brochage d'une rainure de clavette · vue de côté, gros plan d'une dent et trou fini, 6 étapesLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous. Les hauteurs de dents du gros plan sont très exagérées ; en réalité chaque pas est plus fin qu'une feuille de papier.

Comment ça marche

Partir d'un avant-trou. La pièce a déjà un trou lisse, percé ou alésé. Elle s'appuie contre la plaque d'appui (une plaque fixe de la machine) qui reprend l'effort de traction.
Enfiler la broche. Le guide avant (une partie lisse de guidage) glisse dans le trou, et le tireur saisit l'extrémité de la broche.
Tirer en une seule passe. La machine tire la broche à travers à une vitesse lente et régulière, typiquement quelques mètres par minute.
Chaque dent tranche une fine couche. L'avance par dent (de combien chaque dent est plus haute) est typiquement de quelques centièmes de millimètre. Les copeaux s'enroulent dans les gorges (les espaces entre les dents) et tombent après la passe.
Les dents de finition donnent la cote. Les dernières dents ont toutes la même hauteur. Elles nettoient la surface et fixent la dimension finale.
La forme est faite. Après une passe, la rainure de clavette, le cannelage (une couronne de rainures) ou l'hexagone est fini, souvent en quelques secondes.

Chiffres clés

Matériaux: Aciers, fonte, aluminium, laiton, alliages de nickel
Pièces typiques: Rainures de clavette, moyeux cannelés, trous carrés et hexagonaux, dentures d'engrenages, fentes dans des disques de turbine
Taille de pièce: Trous de quelques millimètres à environ 300 mm ; les broches de surface peuvent dépasser 1 m de long
Précision: Typiquement ±0,01–0,025 mm
État de surface: Typiquement Ra 0,8–3,2 µm (Ra = rugosité moyenne ; 1 µm est un millième de millimètre)
Taille de série adaptée: De volume moyen à très élevé ; les broches à rainure de clavette standard conviennent aussi aux petits ateliers
Coût d'outillage et de machine: Une broche sur mesure coûte de milliers à dizaines de milliers de dollars ; les machines coûtent de dizaines à centaines de milliers. Un jeu manuel pour rainures de clavette avec une presse à mandriner coûte quelques centaines
Vitesse: Quelques secondes par pièce pour une forme intérieure complète

Atouts et limites

Atouts

Très rapide : ébauche et finition en une seule passe
Réalise des formes difficiles à obtenir autrement, comme les cannelures intérieures
Très régulier d'une pièce à l'autre
Bon état de surface et bonne précision sans opérateurs expérimentés

Limites

Chaque broche ne fait qu'une seule forme et une seule taille
Les broches sur mesure sont chères et longues à fabriquer
La coupe doit traverser en ligne droite, sans obstacle au bout
La pièce doit être assez résistante pour supporter de grands efforts de traction

Où on l'utilise

AutomobileMoyeux cannelés de boîtes de vitesses, dentures de crémaillères de direction, rainures de clavette dans des engrenages
AéronautiqueAlvéoles en pied de sapin qui retiennent les aubes dans les disques de turbine
MachinesRainures de clavette dans des poulies, des pignons et des accouplements
Armes à feuRayures à l'intérieur des canons (méthode traditionnelle)
Visserie et outilsEmpreintes hexagonales et étoilées, faites par brochage rotatif (une petite broche oscillante)

Comment le reconnaître

Une rainure, un cannelage ou un polygone à l'intérieur d'un trou, avec des parois parfaitement droites et parallèles d'un bout à l'autre.
De fines lignes droites dans le sens de la passe, jamais des marques circulaires.
Sur une empreinte polygonale faite par brochage rotatif, un fond légèrement arrondi là où la coupe s'arrête.

À comparer avec

Fraisage5.2peut aussi tailler une rainure de clavette, mais plus lentement, et seulement sur des surfaces extérieures ou des extrémités ouvertes.Taillage d'engrenages5.5le taillage à la fraise-mère et au pignon générateur crée les dents d'engrenages ; le brochage copie une forme d'engrenage intérieur en une seule passe.Électroérosion à fil6.5découpe toute forme intérieure sans outillage sur mesure, mais prend de quelques minutes à quelques heures par pièce.

À regarder

ChrisandJimCIM · Une explication de classe du procédé de brochage

mrpete222 · Pousser une broche à rainure de clavette à travers une poulie avec une presse à mandriner

Tool Room Engineers Faridabad · Une machine industrielle de brochage de surface au travail sur une bride

Polygon Solutions Inc. · Un brochage rotatif taillant un cannelage dans une douille

Voir de vraies photos

Wikipédia : Brochage (usinage) — photos de brochage de surface, schéma légendé d'une broche intérieure et géométrie du brochage rotatif
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Une broche est toute une séquence de coupes figée dans un seul outil.
Chaque dent est un peu plus haute que la précédente, donc la forme se construit dent après dent en une seule passe.
Outils chers, pièces très bon marché : le brochage est rentable en volume.