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Évolution de l’outillage

Évolution de l’outillage

Charlotte Mazalérat
FREUD outillage
par Charlotte Mazalérat et FREUD outillage - Publié Il y a 2 ans
Évolution de l’outillage

Introduction 


L’outil compris au sens large, se définit par un objet permettant de réaliser des opérations qui ne sont pas exécutées uniquement par l’intelligence, le savoir, la main. Aborder l'évolution de l'outil permet de comprendre à la fois les modes de fabrication, les offres disponibles à l'utilisateur,  les améliorations possibles.  


1. L’outil et l’outillage


A - L’outil 


L’outil compris au sens large, se définit par un objet permettant de réaliser des opérations qui ne sont pas exécutées uniquement par l’intelligence, le savoir, la main.

Les premiers outils remontent à plusieurs milliers d’années avant notre ère. Certains restent inchangés, d’autres ont été modifiés selon les bouleversements de l’Histoire, les découvertes, le confort, les mutations des métiers. 

Un lieu unique en France centralise et conserve 12 000 outils de façonnage à main en bois, fer, cuir, pierre des XVIIe, XVIIIe et XIXe siècles. Il s’agit de la Maison de l'Outil et de la Pensée Ouvrière à Troyes dite MOPO.



Le compas et l’équerre au côté du fil à plomb :
outils indispensables pour l’art du trait et de la géométrie. |


B - L’outillage 


L’outillage, désigne quant à lui l’« ensemble des outils nécessaires à l'exercice d'un métier, d'un travail, à la pratique d'une activité manuelle; ensemble des outils et des machines nécessaires à la marche d'une entreprise, d'une exploitation ».


Chaque métier dispose du sien. Il n'est pas aisé de s'y retrouver tant le sujet est vaste, tant les outils sont infinis. Par conséquent, ce qui suit portera essentiellement sur certains outils de coupe utilisés par les professionnels des métiers de la seconde transformation du bois.



Fonctions d’un outil :


L'outil permet d’accomplir une tâche selon un besoin défini selon la matière à transformer. Ce dernier peut avoir toutes les caractéristiques ou en combiner plusieurs.


Selon Maxime Despretz, Compagnon mécanicien outilleur de précision ; au-delà des considérations manuelles, mécaniques, électriques : une machine est un outil à part entière au même titre que peut l’être un outil manuel. La seule différence est l’énergie qui permet de le faire fonctionner.


Ainsi, l’outil manuel est « un instrument utilisé pour réaliser une action sur de la matière. Il peut être utilisé directement par l’homme ou par l’intermédiaire d’une machine. »


« Une machine est un appareil mécanique utilisant une ou plusieurs énergies. Elle est pilotée par l’homme et peut effectuer des tâches complexes. »




• Les typologies d’outils :





La machine :


La machine-outil :


Elle désigne une machine qui va servir à faire le lien entre l’homme et l’outil pour lequel ce dernier va effectuer la tâche pour lequel il a été conçu.




La scie sauteuse peut être citée comme exemple pour comprendre ce qu'est une machine-outil. En effet, la main de l’homme va agir sur la scie sauteuse. Sur la scie sauteuse, le porte-outil est intégré directement à la machine-outil. La lame sera insérée. Le porte-pièce est indépendant de la scie sauteuse.


La machine d’usinage à commande numérique dite CNC :


Ce n’est pas la main qui va agir sur l’outil mais le programme rentré dans la machine qui va lui permettre de réaliser le mouvement : accélération, décélération.


Outil sur-mesure :


Un outil peut répondre à plusieurs besoins, il est polyvalent. Afin d’aplanir une pièce, la fraise par exemple rentre dans cette catégorie avec un cycle d’hélices de plusieurs diamètres : 12, 20, 30. La matière sera retirée grâce aux allers-retours. Pour usiner un trou, la fraise peut accomplir beaucoup d’opérations différentes.


Si peu de pièces sont à usiner, cela évite d’acheter un foret de chaque diamètre.


En revanche, si l’artisan a besoin de faire 10 000 trous de diamètre 10. C’est plus rentable d’acheter un foret de 10. En effet si la fraise est utilisée pour cette opération, elle ne sera pas performante.


Outil spécifique :


Il permet d’exécuter une seule opération comme un foret étagé.


L’usage d’un outil, d’une machine dépend toujours de la quantité de pièces à réaliser. La notion de rentabilité est à considérer.


Parmi ces outils tant sur mesure que spécifique, on trouve la machine spéciale.


C - Composition d’un outil de coupe 


L’outil de coupe est doté d’une lame qui va opérer une action sur le matériau. Sa composition dépend du travail demandé et de l’action opérée sur le matériau. L’outil de coupe dépend de la performance, de la rentabilité et du besoin.


Il y a toujours un ratio à trouver entre l’outil de coupe et sa capacité à arracher la matière sans la détériorer. On parle alors de mauvais état de surface.


L’outil sera conçu selon le composant de la pièce à usiner :

• un matériau dur permet d’arracher la matière

• un matériau tendre permet de couper la matière


On ne peut pas usiner un matériau dur avec un outil conçu dans un matériau moins dur. À titre d'exemple : couper de la pierre avec du bois est impossible.


L’outil de coupe peut être en :

• acier rapide

• acier rapide avec un revêtement pour durcir la surface

• carbure de tungstène

• mélange d’eau et de sable à haute pression

• laser

• diamant synthétique


Pour la fraise :

• insert en céramique

• insert en diamant synthétique

• matériau composite de type cermet (céramique associée à une matrice métallique).


Exemples d’applications : La machine spéciale peut couper des matériaux en plastique, des résines, des matériaux composites.


L’usage d’un foret devra tenir compte de :

• l’angle de coupe adapté au matériau selon sa dureté, son élasticité.

• l’angle de dépouille,

• l’angle de contre-dépouille,

• les angles d’hélices.


D - Des attentes multiples 


L’outil rend service à l'utilisateur par la main. Une analyse fonctionnelle du besoin est incontournable afin de cerner les évolutions du produit dans un environnement spécifique. 


À titre d'exemple, les attentes, les performances et les résultats seront différents si :

• un menuisier utilise une perceuse à colonne (machine semi-assistée) : l’effort est amené par un manche mécanique,

• un charpentier utilise un outil à main :  la vitesse sera moins précise mais plus robuste pour le charpentier.


À ces considérations, l’artisan recherche un produit de qualité. Il a souvent à faire le choix entre :

• des outils standards,

• des outils normalisés,

• des outils certifiés,

• des outils spécifiques,

• des outils spécifiques standards


Un même outil dispose de différentes gammes de qualités différentes, de budgets différents. 


2. Évolution de l’outillage


L’outil évolue selon les améliorations souhaitées par son utilisateur, par les travaux à accomplir. Parallèlement à cela, l’Encyclopédie des Métiers. La Menuiserie indique que « L’évolution des outils a été maintes fois contrariée ou au contraire accélérée par de multiples facteurs : culturels, politiques, démographiques, économiques… Les progrès, incontestables, de l’outillage du menuisier se sont donc effectués par paliers, parfois après une période de stagnation plus ou moins longue. » L'évolution de l'outillage suit l'évolution des inventions, des techniques, de l'histoire de la mécanique. Il suit, s'adapte à l'évolution humaine. L'outil n'évolue pas seul. Il dépend de l'adaptation de l'homme dans son environnement de travail.


L’évolution de l’outillage dépend :

• des enjeux économiques de l’entreprise,

• des événements extérieurs,

• de l’ingéniosité de celui qui conçoit l’outil,

• de la disponibilité des matériaux qui le compose (disponibilité et coût de la matière première) 




A - Les découvertes, les inventions 


Certaines découvertes, techniques, inventions ont été déterminantes et ont bouleversé l’évolution de l’outillage. La maîtrise du feu (- 450 000 ans avant J.C), l’invention de la roue (-3 500 avant J.C), l’invention du zéro (- 2000 ans avant J.C) comptent parmi les plus anciennes. Il est impossible de toutes les citer. Cependant, quelques repères chronologiques apportent un éclairage.





Une machine d’usinage standard était conçue grâce à la forge, à la découverte de minerais. Les premières machines ont été créées pour automatiser le fonctionnement. La force hydraulique a été utilisée.


L’invention de l’électricité et sa maîtrise constituent un tournant majeur pour la machine-outil.




B - L’optimisation 


Si les découvertes, les inventions se poursuivent. Les composants des machines s’améliorent en permanence. Le perfectionnement de l’outil est recherché.


Aujourd’hui, l’accent est mis sur l’optimisation et portera par exemple sur :


• Les moteurs de broche faisant tourner le porte-outil

- la broche avec courroie

- la broche sans courroie


• Le système de transmission

- la broche est mono bloc. elle apporte plus de performance


• Modifications des axes des machines 

- axes mieux lubrifiés et par conséquent plus précis.


• La lubrification

- jusqu’à présent les machines étaient lubrifiées avec des lubrifiants à l’extérieur de l’outil.

- aujourd’hui, les outils sont percés au centre et bénéficient pour certains d’un arrosage central.

- avant les lubrifiants étaient composés d'eau mélangée à de l'huile soluble de lubrifiant. La solution était envoyée sur l’outil permettant à ce dernier de mieux évacuer les copeaux grâce à l'envoi d'air, l'envoi d’air avec un goutte à goutte d’huile de lubrifiant.



3. Le fabricant 


A -  Le concepteur est l’utilisateur 


"On dit que chacun se faisait son outil." commentait Paul Feller. Selon lui : « L'homme du fer était plus à même de se fabriquer un outil, l'homme du bois avait recours à l'homme du fer pour la plupart d'entre eux et se contentait de fabriquer le manche. Bien sûr, le maçon ou le tailleur de pierre reforgeait ses outils taillants. Quelques-uns étaient sans doute capables de faire plus - en tout cas de modifier une truelle ou une herminette pour un usage particulier. »


Aujourd’hui, un menuisier peut se procurer la partie coupante d’une scie. Le charpentier peut en faire de même avec la partie coupante d’une hache. L’un comme l’autre peuvent fabriquer le manche en bois afin de l’adapter à leur morphologie et en faire un outil sur-mesure. Cependant, en tenant compte des étapes de mise en œuvre : conception du manche, débiter la matière, ajustements et fixation, la démarche aussi louable soit-elle n’est pas rentable.


B - Le concepteur est le fabricant 


Derrière chaque outil peu importe qu’il soit manuel, mécanique, électrique, électronique, encombrant ou non, lourd ou pas, à commande numérique, portatif à batterie ; il y a un mécanicien outilleur de précision que se chargera de comprendre le besoin de l’artisan, de l’utilisateur et œuvrera pour lui concevoir un outillage adapté à son besoin, répondant à ses demandes.


Chaque pièce fabriquée devient un outil pour un utilisateur. Toutes les configurations sont possibles.


Le mécanicien de précision est un usineur, celui qui fabrique la pièce. La mécanique de précision est le métier global et comporte des spécificités :

• concepteur,

• outilleur ajusteur,

• usineur mouliste.


Le mécanicien outilleur est également mécanicien de précision et est spécialisé dans la fabrication des :

• outils de découpe

• outils d’emboutissage

• moules à injection plastique.


C -  La précision 


La précision est une propriété primordiale pour un outil. Ce terme est souvent mal compris. La justesse et le soin apportés à la roue d’un tunnelier ainsi qu’au mécanisme microscopique d’une montre seront les mêmes. En revanche, les tolérances dimensionnelles et géométriques varient. Il y a une tolérance de jeu minimale et maximale selon la dimension de la pièce. Cette différence est un intervalle de tolérance. Plus la pièce est grande, plus les intervalles de tolérance vont augmenter.


D - La maintenance, les réparations


Même s’il a été pensé pour être solide et pérenne, un outil est un objet soumis à de nombreuses contraintes : 

• répétitions,

• frottements,

• vibrations,

• usure des lames,

• érosion des pièces détachées,

• altérations des sangles de maintien,

• etc.


Les outils sont confiés à d’autres professionnels spécialisés dans les réparations. Les outils coupants seront confiés à un affûteur.






Conclusion 


Les outils sont aussi diversifiés que spécifiques. Ils sont aussi nombreux que les savoir-faire. Ainsi, un appareillage, un instrument, un engin, une machine désignent tous un dispositif, une aide pour accomplir une tâche. Rudimentaire, robuste, élaboré, numérique, technologique, polyvalent, interchangeable ; l'outil reste, vit, demeure, se transforme ou s'éteint. Dans son sillage, les métiers évoluent avec lui.  


Les possibilités offertes aujourd'hui en matière d'outillage sont infinies et posent d'autres questions.  Comment se déroule le recyclage des pièces et de leurs composants ? Est-il envisageable de mutualiser l'usage des outils et des machines conçus pour un besoin précis ?  




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Iconographie :

À l’exception de la photographie de couverture, toutes les photographies, les schémas, les illustrations, les tableaux sont ceux de Charlotte, auteur de l'article. 


Remerciement :

Merci à Compagnon Maxime Despretz, Responsable de l’Institut des métiers de la Mécanique de précision et d’outillage à l’Association ouvrière des Compagnons du Devoir et du Tour de France pour son temps et ses explications.




Sources d’inspirations

Les grandes inventions depuis 1600 : CETIM : co2/ Encyclopédie des Métiers. La menuiserie. Le métier de menuisier. Volume 2. Edité par La librairie du Compagnonnage. FREUD : MOPO : MUSÉE DU COMPAGNONNAGE DE TOURS : main/des-hommes-et-des-metiers
Charlotte Mazalérat
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Documentaliste
Documentaliste chez les Compagnons du Devoir. Administratrice et modératrice sur le site DuMétier.

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