MACHINES-OUTILS SERVANT AU TRAVAIL DES MÉTAUX

Ces machines se recommandent à nous comme étant indispensables pour la construction économique des organes de toutes les machines de l'industrie manufacturière. Nous devons rechercher dans chacune d'elles les inventions qui portent sur la nature de l'outil, sur les combinaisons qui déterminent son fonctionnement et sur le groupement d'ensemble de tous les organes. Un pays qui n'aurait pas de machines-outils à la

disposition de ses ateliers de construction, serait aujourd'hui tellement, tributaire des autres pays, qu'il ne pourrait compter que pour un bien faible contingent dans le chiffre total de la production industrielle.

$ 1. — Oulils.

Les formes des outils n'ont pas éprouvé de grands changements, mais leurs dimensions se sont successivement augmentées, et l'on remarque une tendance générale vers les larges passes ; les plus puissantes machines serv ent à détacher des copeaux , dont la largeur atteint et dépasse même 15 centimètres. Cette tendance ne peut toutefois être satisfaite qu'à la condition d'une construction plus robuste, par l'application raisonnée des règles de la résistance des matériaux. Deux constructeurs éminents se sont préoccupés de la nécessité, toujours fâcheuse pour la qualité de l'acier, des forgeages successifs auxquels les aciers à outils sont trop souventsoumis, et ils se sont affranchis de celte nécessité en employant des barres étirées d'un profil spécial, qu'ils émeulent sous une forme toujours la môme et sous le môme angle.

C'est ainsi que M. Whitworth emploie, toutes les fois qu'il le peut, des burins à section triangulaire, solidement emmanchés dans une sorte de pince à ressort, dont les mâchoires embrassent exactement les trois faces latérales du prisme. Ce serrage très-efficace est déterminé par deux vis noyées, qui ramènent l'une vers l'autre les deux parties de la pièce primitive, que l'on a d'abord séparées par un trait de scie. M. Zinunermann a cherché la solution du même problème en employant des aciers cylindriques ; mais la solidarité de son outil n'est pas aussi complète par rapport au manche, et il nous parait que l'emploi de cet outil, en quelque sorte universel, laisse par cela même beaucoup à désirer. La disposition de meules et de supports spéciaux, pour l'affûtage sous un angle constant, s'était déjà fait remarquer à l'Exposition de 1862.

Elle s'est répandue depuis lors et constitue, dès maintenant, un progrès assuré, dont M. Whitworth et M. Ziuimerinann, chacun de son côté, tirent un parti très-avantageux.

La forme la plus convenable à donner à chaque outil , suivant la nature de la matière sur laquelle il doit opérer, a fait l'objet, dans ces dernières années, de nombreuses expériences dans les ateliers de la marine française. En déposant au Conservatoire des arts et métiers la collection complète des outils les plus efficaces, après les avoir fait figurer à l'Exposition, M. le ministre de la marine a rendu certainement un grand service aux ateliers de construction. Dans cette collection, presque complète, chaque outil porte une inscription, indiquant les meilleures conditions de son emploi, et, en particulier, celle de la vitesse qui lui convient, suivant qu'on opère sur du fer, de la fonte ou du bronze.

La fraise, dont le domaine s'était beaucoup restreint lors de l'introduction des premières machines-outils, a repris une grande faveur, et elle entre maintenant dans la construction d'un grand nombre de machines quiportentle nom générique de machines à fraiser. Peu employées avant l'Exposition de 1862, ces machines importantes sont maintenant utilisées à l'égal des machines à burins. Il n'est pas rare de voir plusieurs fraises, portées sur un même bâti, disposées de manière à exécuter sur une seule pièce diverses façons successives. Les machines à fraiser, les vis de MM. Brown et Sharp, de Philadelphie, les machines analogues exposées par M. Kreutzberger et appartenant au ministère de la guerre de France, montrent bien tout le parti que l'on peut tirer de ces utiles auxiliaires des machines plus classiques, connues sous le nom de tours et de machines à raboter. Il est vrai que l'extension donnée à l'emploi de la fraise a été grandement favorisée par la créatiou de certains types de machines, uniquement destinées à faire ces fraises, c'est-à-dire, à établir autour d'un solide de révolution des entailles à arêtes vives, disposées d'une façon parfaitement symétrique. On obtient ainsi des outils

MACHINES-OUTILS. il"»

qui peuvent façonner les métaux les plus durs suivant les profils les plus variés , avec une parfaite exactitude de calibre entre tous les exemplaires successivement produits.

En France, c'est à M. Krcutzberger que l'on doit cette renaissance d'un outil déjà ancien, et les ateliers de l'État en font aujourd'hui un usage tel, que plusieurs centaines de machines à fraiser, sorties des ateliers de l'industrie privée, sont, dès à présent, employées, soit à la construction des nouveaux fusils, soit à la transformation des anciens.

La filière à mâchoires mobiles, telle qu'elle a été imaginée par M. Whitworth, a servi de point de départ à toutes celles qui sont employées aujourd'hui dans les machines à tarauder. Nous en trouverons des exemples, soit dans la machine de M. Sellers, qui, en quelques années, a été adoptée <laus tous les pays, soit dans des machines moins répandues, qui sont quelquefois préférables pour certaines applications spéciales.

La fraise n'est pas le seul outil qui donne l'exemple d'une rénovation dans son emploi ; nous devons encore parler, au môme point de vue, de la scie,* qui n'était en quelque sorte employée mécaniquement pour le travail des métaux que sous la forme de la scie circulaire, dans quelques opérations métallurgiques d'importance secondaire. Voici, en effet, que la scie à lame sans fin, si précieuse dans le découpage du bois, devient l'outil le plus habile pour le découpage du fer; il a suffi de modifier sa vitesse de transport et de changer l'espacement des dents pour l'appliquer avec un réel avantage à la fabrication des nombreux ornements découpés qui figurent dans l'exposition de l'amirauté anglaise. Un bloc de fer de 0m20 d'épaisseur, dans lequel on a aussi découpé une double spirale avec une épaisseur de trait de (MMtè est accompagné de la note suivante, que nous croy ons devoir transcrire en entier :

« La scie sans fin employée au sciage du bois est l'invention

de M. Perrin, qui Ta fait figurer à l'Exposition de 1855, où elle a été achetée par le colonel Tulloh, alors surintendant des ateliers royaux de charronnagc. Pour le sciage du fer, elle doit être conduite à une vitesse moindre ; celle de lm30 par seconde parait la plus convenable ; les dents de la scie sont droites et très-fines, au nombre de quatre seulement par centimètre, et la scie elle-même doit être faite avec l'acier le plus dur que l'on puisse obtenir. Le fer de 25 millimètres d'épaisseur peut être débité, suivant une courbe quelconque, à raison de près de 40 millimètres par minute. Celte scie est très-employée pour le découpage des joues et des traverses des affûts et pour toutes les pièces de formes irrégulières qui entreul dans la construction des bâtis en fer ; l'avantage de ce procédé consiste en une diminution de main-d'œuvre, due à ce qu'il reste peu de choses à faire après le travail de la scie, et de ce que le déchet de matière est aussi beaucoup moindre. »

Un grand avenir est réservé à ce mode de travail, qui est pour la première fois représenté dans les Expositions.

Nous ne parlerons pas de l'emploi de plus en plus vulgaire de l'étampe, sous l'action des plus puissants marteaux-pilons comme sous celui des plus petites machines à forger, car, si les applications de ce mode de travail sont plus nombreuses, elles ne présentent aucune modification bien caractéristique ; mais il ne nous est pas possible de passer sous silence l'usage plu> général du diamant, pour le façonnage des matières les plus dures.

M. Barrère, auquel le Jury a accordé une de ses premières récompenses, parait être le premier qui s'en soit servi pour la gravure de précision sur pierre. Plus récemment, le diamant noir a été employé sur une grande échelle, dans les ateliers de M. Hermann, au burinage du granit, et nous le retrouvons à l'Exposition de 4867 comme le principal organe de la machine à perforer les roches, de M. Leschot, rendue plus pratique par M. de la Roche Tolay, qui fait agir le diamant à effort constant au moyen d'une pression hv-

drauliquo, s'exerçant, d'une manière continue, sur le porteoutil.

Cet examen rapide des outils, considérés en eux-mêmes, nous amène à penser que nous retrouverons successivement tout l'arsenal de l'outillage manuel de nos pères, venant, dans des proportions différentes, il est vrai, se mettre à la disposition «les bras mécaniques qui forment l'ossature des machinesoutils dont l'usage est indispensable aujourd'hui. Aussitôt qu'une machine nouvelle apparaît dans ce nouvel ordre d'idées, si elle n'est condamnée des ses premiers pas, elle devient bientôt universelle.

S 2- — Modo de fonctionnement.

Dans nos ateliers de construction modernes, le travail moteur est le plus ordinairement fourni sur un arbre animé «l'un mouvement de rotation, et transmis individuellement à chaque machine-outil par le moyen d'une courroie, qui embrasse la poulie dite motrice de cette machine. Il faut, dans ce cas, que l'arbre principal de la machine détermine, à chaque révolution, les déplacements des outils ou des pièces en travail, quelquefois des unes et des autres, au moment précis où ils doivent se rencontrer. De là la nécessité d'une série d'organes de transmission, dont le fonctionnement régulier exige une grande stabilité dans les supports, une liberté suffisante et un ajustement précis dans les guides toujours nombreux de toutes les pièces. Ces conditions se sont traduites, grâce aux progrès de l'art de la fonderie, par l'emploi presque exclusif de la fonte creuse pour la confection des bâtis et par l'augmentation toujours plus marquée du poids intéressé à la stabilité de l'ensemble. L'Exposition de 1867 nous montre que ce mode de construction, inauguré par M. Whitworlh, a été adopté d'une manière générale, et que les bâtis en fonte d'une seule pièce constituent désormais, au risque même d'une grande complication dans

les modèles, le type le plus partait des nouvelles machinesoutils.

La construction de ces bâtis s'est d'ailleurs beaucoup améliorée par la facilité que les machines-outils elles-mêmes ont donnée, dans ces derniers temps, de percer tous les trous d'ajustage dans des directions exactement parallèles ou perpendiculaires. Ou ne saurait attacher trop d'importance à ce* mode d'exécution.

Au point de vue des organes qui entrent dans la composition des machines-outils, nous aurions peu de modifications à signaler, et nous nous bornerons à décrire deux organes importants.

Si les machines-outils de toutes les contrées européennes se ressemblent, non-seulement par leur aspect général, mais aussi par leurs dispositions de détail, il n'en est pas de même des machines américaines, qui nous étaient beaucoup moins connues et qui présentent fréquemment des solutions tout à fait inattendues. C'est ainsi que nous trouvons dans les tours de M. W. Sellers, de Philadelphie, et dans ses autres machines, des dispositions quelquefois très-différentes des nôtres. Il y a particulièrement dans les tours une transmission à vitesse variable, dans laquelle un disque est emprisonné entre deux autres disques égaux et parallèles, qui pincent le premier à l'aide d'un ressort. Les faces intérieures des deux disques, qui forment la paire, sont légèrement convexes, et, suivant que l'on enfonce le premier plus ou moins entre les deux autres, on obtient entre les deux arbres un rapport de vitesse différent; cet organe simple permet de supprimer les séries de roues dentées qui sont destinées au même usage, particulièrement dans les tours a fileter.

L'emploi des fraises a entraîné, comme corotlaire, l'emploi des calibres destinés à guider l'outil pendant son fonctionnement et à l'obliger à décrire exactement le profil demandé. Nous trouvons, dans quelques machines, les mêmes calibres, lorsque l'outil est un burin, comme, par exemple, dans la

MACHINES-OUTILS. i 19

machine à tail 1er les engrenages coniques de M. Zimmcrmann, de Chemnitz, et dans quelques-uns des grands outils de M. Pihet, pour le façonnage des canons.

La constante préoccupation des constructeurs de machinesoutils est dirigée vers la diminution de l'assistance manuelle de l'ouvrier et, d'une exposition à l'autre, on peut reconnaître que les machines-outils deviennent de plus en plus automatiques ; mais cette tendance est moins accusée cependant dans les machines à usage général que dans les machines constituées spécialement pour la fabrication d'un même produit. Les machines à clous et les machines à charnières nous fourniront à ce sujet d'utiles ohservations. Disons cependant que, dans le domaine des grands outils, la machine à tailler les engrenages, deScllers, est arrivée à tailler automatiquement, l'une après l'autre, toutes les dents d'une roue d'engrenage, depuis 10 jusqu'à 300 dents, sans que le conducteur, après avoir réglé les conditions du travail, ait autre chose à faire qu'à enlever l'engrenage lorsqu'il est terminé. De pareilles œuvres sont hien faites pour montrer jusqu'à quel point l'homme peut être remplacé, non pas seulement dans les manœuvres de force, mais encore dans celles qui exigent un certain ordre arithmétique dans la suite des opérations.

Ou avait beaucoup remarqué, en 1862, les machines doubles, qui permettaient de faire exécuter deux pièces à la fois, sous la surveillance d'un seul ouvrier; les meilleurs constructeurs ont persisté dans cette méthode pour la fabrication des petits objets, tels que les boulons et les écrous, mais, pour les grosses pièces, on préfère maintenant employer deux outils qui travaillent successivement dans deux sens opposés , dans les machines à mouvement alternatif, telles que les machines à raboter et les étaux limeurs. Ainsi se trouve résolue, pour les grandes raboteuses, la question de prééminence restée jusqu'alors indécise entre les machines à retour rapide et les machines à outils tournants, disposés de manière à travailler dans les deux sens. La réalisation du retour rapide exige toujours une cer-

taine complication dans les organes de transmission, et elle n'évite que partiellement les temps perdus. La rotation de l'outil après chaque passe est rarement accomplie avec assez de précision pour que les différentes coupes se raccordent parfaitement. L'emploi des deux outils indépendants est, sous ces deux points de vue, plus avantageux.

Mais toutes ces méthodes seraient illusoires si la pièce à travailler n'était absolument stable, par rapport à l'outil, dans chacune de ses positions. Aussi le mode d'agrafage des pièces a-t-il été l'objet d'importantes améliorations, qui se traduisent presque toutes par l'emploi des tables à rainures, disposées dans des plans parallèles ou perpendiculaires sur les différents côtés du bâti. La mise en chantier des plus grosses pièces se fait, à l'aide de ces tables, avec plus de rapidité, et l'on obtient, en outre, la stabilité nécessaire à tout bon travail. Les tables à rainures sont surtout indispensables pour les grandes machines à percer et pour les limeuses. Dans ces dernières machines, on réussit d'ailleurs très-bien au moyen des deux tables distinctes sur lesquelles les deux extrémités d'une pièce longue peuvent être respectivement fixées. L'ajustage des bielles est devenu chose facile avec cette disposition.