Tour et vis filetée

Un tour fait tourner une pièce de bois ou de métal entre deux pointes pendant qu'un outil coupant la façonne : les surfaces qu'il laisse sont rondes autour d'un même axe. Muni d'une vis-mère et de roues de rechange, comme le tour en fer d'Henry Maudslay vers 1800, il taille des filetages au pas voulu, et ces vis ont servi de base aux boulons normalisés, aux pièces interchangeables et à la mesure de précision.

Ce que c’est

Un tour fait tourner une pièce de bois ou de métal autour d’un axe pendant qu’un outil immobile en enlève des copeaux. Pieds de chaise, bols, essieux et boulons se font ainsi. L’outil reste à la même distance de l’axe sur tout le tour, si bien que la surface qu’il laisse est ronde.

La pièce est le plus souvent tenue entre deux pointes. La poupée fixe porte la broche qui l’entraîne, par un collier serré sur la pièce, le toc, quand elle est en métal ; la poupée mobile glisse sur le banc pour s’adapter à sa longueur. L’outil s’appuie sur une barre et se guide à la main, ou se serre dans un chariot qui se déplace le long du banc. La planche montre le tour à fileter en fer construit par Henry Maudslay vers 1800.

Comment ça marche

Sur un tour à perche, la corde fait tourner la pièce dans un sens sous le pied, puis dans l’autre sous le rappel de la perche.

Les premiers tours faisaient tourner la pièce en va-et-vient, grâce à une corde enroulée autour d’elle. Elle était tirée par un archet tenu par le tourneur ou, sur le tour à perche, par une pédale que rappelle une perche souple. L’outil ne coupe que lorsque la pièce tourne vers le tourneur. La manivelle et le volant, puis les courroies menées par une roue hydraulique ou une machine, ont donné une rotation continue.

Un filet est une rainure enroulée autour d’un cylindre avec un pas constant, l’écart entre deux spires voisines ; sur une vis ordinaire à un seul filet, c’est aussi la distance dont la rainure avance en un tour. Pour la tailler, l’outil doit avancer le long de la pièce d’exactement cette distance à chaque tour. Une main exercée y parvient avec un peigne, mais le tour à fileter le fait à coup sûr, sans ce savoir-faire, grâce à une seconde vis. La vis-mère court le long du banc, et un écrou fixé sous le chariot s’y engage : chaque tour de vis-mère fait avancer l’outil d’un de ses propres pas.

Des engrenages relient la broche à la vis-mère. Avec une vis-mère de 8 filets au pouce et deux roues égales, l’outil taille 8 filets au pouce. Une roue de 20 dents sur la broche qui mène une roue de 40 dents sur la vis-mère divise l’avance par deux et taille 16 filets. D’autres roues de rechange donnent d’autres pas.

Le filet se taille en plusieurs passes, l’outil enfoncé un peu plus à chaque fois par un petit volant du chariot. Tout défaut de la vis-mère se recopie dans la vis neuve ; les bonnes vis-mères étaient donc vérifiées et retaillées de nombreuses fois.

Comment le construire

Un tour à perche demande du bois d’œuvre, quelques pièces de fer et une jeune perche. Il travaille le bois vert, assez lentement pour un débutant.

Faire le banc. Fixez deux poutres droites d’environ 1,5 m côte à côte sur quatre pieds écartés, à 5 cm l’une de l’autre. Deux blocs verticaux, les poupées, se glissent dans cet intervalle et se bloquent par un coin en dessous.

Poser les pointes et l’appui. Enfoncez une pointe de fer dans chaque poupée, à hauteur de coude et sur une même ligne. Faites de l’une un boulon fileté à bout limé en pointe, pour pouvoir la visser et serrer la pièce. Pour l’appui d’outil, fixez une planche à l’avant, juste sous les pointes, par des boulons dans des lumières pour pouvoir la déplacer. Tour arrêté, placez-la à environ un doigt de la pièce et faites tourner la pièce à la main pour vérifier qu’elle passe.

Monter la perche. Fixez le gros bout d’une perche de frêne ou de noisetier d’environ 3 m au-dessus et en arrière du tour, la pointe au-dessus de la pièce. Attachez une corde à cette pointe, enroulez-la deux fois autour de la pièce et nouez l’autre bout à une planche articulée au sol, qui sert de pédale.

Tourner un manche d’outil. Arrondissez à la hachette un morceau de frêne vert d’environ 4 cm de côté et 15 cm de long, puis serrez-le bien entre les pointes, la corde enroulée de sorte que la face avant de la pièce descende quand vous appuyez. Posez la gouge sur l’appui avant qu’elle touche le bois, coupez pendant la descente et relâchez à la remontée, formez la poignée au ciseau oblique et laissez sécher le manche quelques semaines avant d’y monter une lame.

Le taraud taille le filet dans un trou ; la filière le taille sur une tige.

Fileter à la main. Serrez d’abord la pièce dans un étau. Pour un filetage M8 dans le métal, percez un trou de 6,8 mm, engagez le taraud bien perpendiculaire à la surface et tournez d’un demi-tour en avant, d’un quart en arrière, avec une goutte d’huile, pour casser les copeaux. Taillez le filet extérieur correspondant à la filière sur une tige chanfreinée. Le bois et le laiton se filètent aussi au peigne, un outil d’acier plat dont l’arête est limée en dents au pas voulu, que l’on déplace le long d’une pièce tournant en continu ; garder une allure régulière demande de l’entraînement.

Sécurité. Une pièce qui tourne happe tout ce qui pend : attachez les cheveux longs, retroussez les manches, retirez écharpe, bagues et gants. Portez des lunettes de protection contre les copeaux, et une visière par-dessus sur les grosses pièces ; ni les lunettes ni la visière ne rendent sûre une pièce mal serrée. Vérifiez avant chaque séance que la pièce est bien serrée entre les pointes et qu’elle n’est pas fendue. Gardez les outils tranchants affûtés et protégés quand ils ne servent pas. Un taraud est dur et cassant : s’il se rompt, ses morceaux coupent. Sur un tour motorisé, arrêtez la machine avant de mesurer ou de passer la main au-dessus de la pièce.

Histoire et évolution

La plus ancienne image connue d’un tour est sculptée dans la tombe de Pétosiris, en Égypte, vers 300 av. J.-C. : un homme tire une lanière enroulée autour de la pièce pendant qu’un autre tient l’outil. À York, à l’époque viking, les tourneurs de Coppergate, « la rue des tourneurs de coupes », ont laissé une partie de tour, des bols inachevés et un outil de tournage en fer.

Dans les années 1770, le fabricant d’instruments Jesse Ramsden construit des tours à fileter pour tailler les vis de ses machines à diviser. Henry Maudslay, formé chez le serrurier Joseph Bramah, ouvre son propre atelier à Londres en 1797 ou 1798 selon les récits. Il n’a inventé ni le chariot ni la vis-mère, mais son tour les réunit avec les roues de rechange sur un bâti de fer rigide, et ses filetages se reproduisent à l’identique. Il construit ensuite les machines dessinées par Marc Brunel pour fabriquer les poulies de la Marine à Portsmouth, achevées en 1808-1809 : une dizaine d’ouvriers sans qualification y font le travail d’une centaine d’artisans.

Chaque tour du tambour fait avancer la touche d’un pas de sa vis.

Une vis précise sert aussi à mesurer. Vers 1805, Maudslay construit un micromètre d’établi surnommé « le Lord Chancelier », juge en dernier ressort des dimensions dans son atelier. Le micromètre de poche breveté à Paris en 1848 par Jean-Laurent Palmer, dont le nom est resté à l’instrument en français, lit le 0,05 mm grâce à une vis au pas de 1 mm et un tambour divisé en 20. Un palmer courant a aujourd’hui une vis au pas de 0,5 mm et 50 divisions : il lit le centième de millimètre.

En 1841, Joseph Whitworth, passé par l’atelier de Maudslay, propose un filetage commun à tous les ingénieurs britanniques. Il le tire de la moyenne de boulons recueillis dans les ateliers de toute l’Angleterre : flancs à 55°, sommets et fonds arrondis, et un nombre fixe de filets au pouce pour chaque diamètre, 8 pour un boulon d’un pouce. Les compagnies de chemin de fer l’adoptent.