COURS D’OUTILS ET MACHINES-OUTILS, 2ÈME ANNÉE, OPTION MENUISERIE

Edition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC

PRÉLIMINAIRES

0.1. Objectifs généraux du cours

Ce cours a pour finalité de rendre l’élève de deuxième année apte à utiliser rationnellement et en toute sécurité l’outillage manuel et mécanique indispensable au métier de menuisier. L’enseignement vise la maîtrise technique des organes de coupe, des systèmes de réglage et des procédures d’usinage, permettant à l’apprenant de transformer la matière ligneuse avec précision et autonomie. 🎯

0.2. Importance de la mécanisation en RDC

Le passage de l’outil manuel à la machine-outil marque une étape décisive dans la formation, augmentant la productivité et la qualité des ouvrages dans un contexte économique congolais en pleine mutation. La maîtrise des équipements modernes, tels que ceux rencontrés dans les industries de transformation de bois à Kinshasa ou les ateliers artisanaux de Mbuji-Mayi, constitue un atout majeur pour l’employabilité du futur technicien. 🏭

0.3. Sécurité et hygiène au poste de travail

L’utilisation des machines-outils expose l’opérateur à des risques élevés nécessitant une discipline de fer et le respect scrupuleux des normes de sécurité. L’élève intègre dès le départ les notions de zones dangereuses, de protecteurs obligatoires et de postures ergonomiques pour préserver son intégrité physique face aux lames en mouvement et aux poussières de bois nocives comme celles du Kambala. ⚠️

0.4. Méthodologie et évaluation

L’approche pédagogique alterne entre l’analyse théorique des mécanismes en salle de classe et la manipulation dirigée en atelier. L’évaluation sanctionne la capacité de l’élève à choisir l’outil adéquat, à effectuer les réglages corrects et à exécuter les usinages dans les tolérances dimensionnelles requises par les standards de la construction. 📝

PARTIE 1 : TECHNOLOGIE DES OUTILS MANUELS

Cette première partie consolide et approfondit les connaissances sur l’outillage à main, socle indispensable avant toute mécanisation. Elle détaille la morphologie, le fonctionnement et l’entretien des outils de traçage, de coupe et de façonnage, garantissant à l’élève la dextérité nécessaire pour les finitions et les ajustements sur chantier. 🔨📏

Chapitre 1 : Instruments de mesure et de traçage

Ce chapitre étudie les outils permettant de transférer les dimensions du plan vers la pièce de bois avec une précision millimétrique, condition sine qua non de la réussite de tout assemblage.

1.1. Les outils de mesure linéaire

Le mètre pliant, le réglet en acier et le mètre à ruban constituent l’équipement de base pour le relevé des cotes brutes et finies. L’élève apprend à manipuler le pied à coulisse pour vérifier les épaisseurs de tenons ou les diamètres de tourillons avec une précision au dixième de millimètre, essentielle pour les ajustements serrés.

1.2. Les équerres et fausses-équerres

L’équerre de menuisier, dotée d’un talon et d’une lame en acier, sert au contrôle de la perpendicularité des chants et des parements après corroyage. La fausse-équerre, avec sa lame mobile, permet le relevé et le report d’angles quelconques, compétence requise pour les ouvrages complexes comme les charpentes ou les mobiliers design observés à Lubumbashi.

1.3. Le trusquin et le marquage

Le trusquin, outil emblématique du menuisier, permet de tracer des lignes parallèles à une surface de référence par incision des fibres. L’apprentissage se focalise sur le réglage précis de la pointe et la tenue ferme de l’outil pour marquer les arasements de tenons et les largeurs de mortaises sans déviation.

1.4. Les compas et pointes à tracer

Le compas à pointes sèches sert au report de dimensions répétitives et au traçage d’arcs de cercle, tandis que la pointe à tracer remplace le crayon pour une précision accrue sur les bois durs comme le Wenge. L’élève distingue les usages du compas d’épaisseur pour le contrôle des pièces tournées ou sculptées.

Chapitre 2 : Outils de sciage et de débit manuel

Ce chapitre analyse les différentes scies à main, leur denture et leur avoyage, adaptées aux spécificités du fil du bois et à la nature de la coupe.

2.1. La scie égoïne et la scie à refendre

La scie égoïne, polyvalente, se décline en dentures pour le débit (coupe de long) et pour le tronçonnage (coupe de travers). La scie à refendre, plus massive, permet de diviser des plateaux épais dans le sens du fil, une opération physique exigeant une posture stable et un guidage rectiligne de la lame.

2.2. La scie à dos et la boîte à onglets

La scie à dos, rigidifiée par un renfort métallique supérieur, offre une précision indispensable pour la découpe des arasements de tenons et des assemblages fins. Son utilisation conjointe avec la boîte à onglets garantit des coupes angulaires parfaites à 45° ou 90° pour les cadres et les moulures.

2.3. Les scies à chantourner et à guichet

Pour les découpes courbes et les évidements en plein panneau, la scie à chantourner (ou scie à archet) et la scie à guichet offrent la maniabilité nécessaire. L’élève apprend à orienter la lame tangentiellement au tracé pour réaliser des motifs décoratifs ou des passages de tuyauterie.

2.4. Entretien et avoyage des scies

La performance d’une scie dépend de son affûtage et de son avoyage, c’est-à-dire l’inclinaison alternée des dents qui crée la voie nécessaire au passage de la lame sans coincement. L’initiation à l’usage de la pince à avoyer et des tiers-points permet à l’élève de maintenir son outillage opérationnel.

Chapitre 3 : Outils de corroyage et de façonnage

Ce chapitre traite des rabots et ciseaux destinés à dresser les surfaces et à creuser la matière pour réaliser les assemblages structurels.

3.1. La varlope et le riflard

La varlope, avec sa longue semelle, est l’outil de référence pour le dressage des grandes surfaces (parements) et des chants, garantissant une planéité parfaite. Le riflard, plus court et doté d’un fer légèrement convexe, sert au dégrossissage rapide des bois bruts avant la finition.

3.2. Le rabot à recaler et la guillaume

Le rabot de finition et la planche à recaler permettent de dresser les bois de bout pour obtenir des extrémités nettes et d’équerre. Le guillaume, dont le fer occupe toute la largeur de la semelle, est indispensable pour retoucher les feuillures et les épaulements de tenons inaccessibles aux rabots classiques.

3.3. Les ciseaux à bois et bédanes

Les ciseaux à bois, aux largeurs variées, servent à l’évidement précis des queues d’aronde et au nettoyage des assemblages. Le bédane, plus épais et robuste, est spécifiquement conçu pour la réalisation des mortaises, capable de supporter les chocs répétés du maillet et de faire levier pour expulser les copeaux.

3.4. Les outils de perçage manuel

Le vilebrequin et la chignole, équipés de mèches hélicoïdales ou de mèches à trois pointes, permettent de réaliser des perçages profonds ou des avant-trous de vissage. L’élève apprend à maintenir la perpendicularité de l’outil par rapport à la surface pour éviter les déviations nuisibles à l’assemblage.

PARTIE 2 : TECHNOLOGIE GÉNÉRALE DES MACHINES-OUTILS

Cette partie marque l’entrée dans l’ère industrielle du métier, présentant les principes de fonctionnement communs aux machines à bois stationnaires. Elle étudie la cinématique, la motorisation et les dispositifs de sécurité qui transforment l’énergie électrique en travail mécanique de coupe. ⚙️🔌

Chapitre 4 : Constitution et fonctionnement des machines

Ce chapitre décortique l’anatomie d’une machine à bois type, identifiant les organes moteurs, les organes de transmission et le bâti qui assure la stabilité.

4.1. Le bâti et la table de travail

Le bâti, généralement en fonte ou en acier mécano-soudé, absorbe les vibrations générées par la coupe à haute vitesse. La table de travail, rectifiée et plane, sert de référence pour le positionnement de la pièce ; sa surface doit être maintenue propre et glissante pour assurer une amenée régulière du bois.

4.2. La motorisation et la transmission

L’étude des moteurs électriques asynchrones triphasés, standards dans les ateliers de Matadi ou Bukavu, permet de comprendre la puissance et le couple nécessaires à l’usinage. Les systèmes de transmission par courroies trapézoïdales ou plates sont analysés, incluant les mécanismes de tensionnage et de changement de vitesse.

4.3. L’arbre porte-outil et les organes de coupe

L’arbre porte-outil est l’élément dynamique qui transmet le mouvement de rotation à l’outil coupant (lame, porte-fers, fraise). L’élève étudie les modes de fixation sécurisés (écrous, flasques) et l’importance de l’équilibrage des outils pour prévenir les vibrations destructrices et dangereuses.

4.4. Les organes de commande et d’arrêt

L’identification des interrupteurs de mise en marche, des commutateurs étoile-triangle pour le démarrage progressif et des freins électromagnétiques est cruciale. L’accent est mis sur l’accessibilité et le fonctionnement des boutons d’arrêt d’urgence type « coup de poing » pour stopper la machine instantanément en cas d’incident.

Chapitre 5 : Les machines de débit et de sciage mécanique

Ce chapitre présente les machines destinées à diviser la matière première (plateaux, avivés) aux dimensions requises, première étape de la fabrication mécanique.

5.1. La scie à ruban : caractéristiques et utilisation

La scie à ruban, machine reine de l’atelier, utilise une lame sans fin pour réaliser des coupes rectilignes (délignage) et curvilignes (chantournement). L’élève apprend à régler le guide-lame, la tension du ruban et à utiliser le guide parallèle pour débiter des pièces d’épaisseur constante en toute sécurité.

5.2. La scie circulaire à table : délignage et mise format

La scie circulaire, équipée d’une lame disque, est utilisée pour le délignage précis et la mise à dimension des panneaux. L’étude couvre le réglage de la hauteur de lame, l’utilisation du couteau diviseur pour éviter le rejet du bois, et le maniement du chariot de tronçonnage pour les coupes d’équerre.

5.3. La scie radiale et la scie à pendulaire

Ces machines stationnaires sont spécialisées dans le tronçonnage (coupe de travers) de longues pièces. L’élève analyse le mouvement de la tête de scie qui se déplace au-dessus de la pièce fixe, offrant une grande capacité de coupe pour les chevrons de charpente ou les planches de coffrage.

5.4. Les scies portatives : sauteuse et circulaire

L’outillage électroportatif complète les machines fixes pour les interventions sur chantier ou les pièces encombrantes. L’usage de la scie circulaire portative avec rail de guidage et de la scie sauteuse pour les découpes intérieures est détaillé, insistant sur la sécurisation de la pièce par des serre-joints.

Chapitre 6 : Les machines de corroyage

Le corroyage mécanique transforme les pièces brutes de sciage en éléments parfaitement parallélépipédiques, dressés et calibrés.

6.1. La dégauchisseuse : fonction et organes

La dégauchisseuse sert à dresser une face (parement) et un chant (rive) pour créer des surfaces de référence planes et perpendiculaires (SR1 et SR2). L’élève étudie le réglage des tables d’entrée et de sortie, la position du guide et la technique de passe pour éliminer le gauche sans engager les mains près de l’arbre.

6.2. La raboteuse : mise d’épaisseur

La raboteuse calibre la pièce en usinant la face opposée au parement dégauchi, garantissant une épaisseur constante et le parallélisme des faces. Le fonctionnement des rouleaux entraîneurs, le réglage de la table en fonction de la cote finie et la gestion de la prise de passe pour éviter le bourrage sont expliqués.

6.3. Sécurité et protecteurs sur machines de corroyage

L’étude des protecteurs à pont ou à rideau sur la dégauchisseuse et des dispositifs anti-recul sur la raboteuse est primordiale. L’élève apprend à utiliser les poussoirs pour la fin de passe et à régler les protecteurs au plus près de la pièce pour minimiser l’exposition de l’arbre porte-fers.

6.4. Maintenance des fers et tables

La qualité de l’état de surface dépend de l’affûtage des fers et de leur réglage précis dans l’arbre. L’entretien des tables par l’application de paraffine ou de glissant silicone facilite l’avance du bois et réduit l’effort moteur, particulièrement lors du travail de bois résineux collants.

PARTIE 3 : MACHINES D’USINAGE, D’ASSEMBLAGE ET MAINTENANCE

Cette dernière partie aborde les machines complexes destinées au profilage et à l’exécution des assemblages, ainsi que les procédures de maintenance préventive garantissant la longévité du parc machines. Elle prépare l’élève à l’autonomie complète dans la production d’ouvrages menuisés. 🛠️🔧

Chapitre 7 : Les machines de profilage (La Toupie)

La toupie est la machine la plus polyvalente mais aussi la plus dangereuse de l’atelier, permettant de réaliser des moulures, des feuillures et des tenons.

7.1. Description et arbre porte-outil

La toupie se compose d’un arbre vertical émergeant d’une table, sur lequel se fixent des porte-outils ou des fraises. L’élève apprend à identifier les bagues de remplissage de la table, le système de montée-baisse de l’arbre et le blocage de l’outil pour éviter tout desserrage en rotation.

7.2. Le travail au guide et les protecteurs

L’usinage rectiligne s’effectue en appuyant la pièce contre un guide en deux parties. L’importance du réglage de la continuité des joues du guide et l’utilisation impérative des presseurs (horizontal et vertical) et du protecteur sont enseignées pour maintenir la pièce et protéger les mains de l’opérateur.

7.3. Opérations réalisables : rainurage, feuillurage, moulurage

L’élève découvre la gamme d’usinages possibles : réalisation de rainures pour panneaux, de feuillures pour vitrages et de profils décoratifs (quart-de-rond, doucine). Le choix de la vitesse de rotation en fonction du diamètre de l’outil est abordé pour éviter les brûlures du bois.

7.4. Le travail à l’arbre (chantournage) et sécurité

Le travail de pièces courbes (gabarits) s’effectue sans le guide parallèle, en utilisant un roulement à billes ou une bague de copiage. Cette technique avancée exige une vigilance extrême, l’utilisation d’un protecteur « lunette » et une introduction progressive de la pièce dans l’outil (travail en avalant strictement interdit).

Chapitre 8 : Les machines de perçage et de mortaisage

Ces machines sont dédiées à l’exécution des assemblages par tenon et mortaise ou par tourillons, structure traditionnelle de la menuiserie.

8.1. La mortaiseuse à mèche

Dérivée de la perceuse horizontale, cette machine utilise une mèche hélicoïdale et un mouvement de va-et-vient pour creuser des mortaises à bouts ronds. L’élève apprend à coordonner les mouvements des leviers pour pénétrer le bois et à régler les butées de longueur et de profondeur.

8.2. La mortaiseuse à chaîne

Utilisée pour les gros travaux de charpente ou de menuiserie lourde (portes), elle utilise une chaîne coupante pour réaliser des mortaises rectangulaires rapidement. L’entretien de la chaîne et le graissage du guide sont soulignés pour éviter l’échauffement et la rupture des maillons.

8.3. La mortaiseuse à bédane carré

Cette machine combine un forêt rotatif à l’intérieur d’un bédane carré creux, produisant des mortaises aux angles vifs idéales pour l’ébénisterie. L’élève étudie le réglage précis de la position du bédane par rapport à la mèche pour permettre l’évacuation des copeaux.

8.4. La perceuse à colonne et les mèches

La perceuse à colonne assure des perçages verticaux précis pour les assemblages vissés ou tourillonnés. Le choix de la vitesse de rotation selon le diamètre de perçage et la nature du bois (tendre ou dur) est essentiel pour obtenir des trous propres sans éclats en sortie.

Chapitre 9 : Maintenance préventive et affûtage

La pérennité de l’outil de production repose sur une maintenance rigoureuse et un affûtage constant des outils tranchants.

9.1. Nettoyage et lubrification des machines

Les poussières de bois et la résine encrassent les mécanismes de montée-baisse et les vis sans fin. L’élève apprend les protocoles de nettoyage quotidien à la soufflette, le dégraissage des tables et la lubrification périodique des roulements et engrenages avec les graisses appropriées.

9.2. Remplacement et réglage des outils

Le changement d’une lame de scie ou des fers de dégauchisseuse est une opération critique. L’apprentissage des procédures de consignation électrique (cadenassage), de démontage et de réglage à l’aide de comparateurs ou de gabarits magnétiques garantit la sécurité et la qualité d’usinage.

9.3. Principes d’affûtage des outils

L’étude des angles de coupe, de dépouille et d’affûtage permet de comprendre la géométrie du tranchant. L’initiation à l’affûtage manuel (pierres) et mécanique (tourets) des ciseaux, fers de rabot et mèches rend l’élève autonome dans la gestion de son outillage personnel.

9.4. Gestion des déchets et environnement

La collecte des sciures et copeaux via les systèmes d’aspiration et leur conditionnement en sacs respectent l’hygiène de l’atelier. L’élève est sensibilisé à la valorisation de ces déchets (combustible, agriculture) et au tri des déchets dangereux (chiffons gras, solvants) selon les normes environnementales.

ANNEXES

A.1. Pictogrammes de sécurité des machines

Ce répertoire visuel illustre les symboles normalisés présents sur les machines-outils (port obligatoire des EPI, danger main, danger électrique, sens de rotation), servant de référence pour la lecture rapide des consignes de sécurité en atelier.

A.2. Tableau des vitesses de coupe

Un abaque technique fournissant les vitesses de rotation recommandées (tr/min) et les vitesses d’avance pour les scies, toupies et perceuses en fonction du diamètre de l’outil et de la dureté de l’essence de bois usinée (ex: Limba vs Ébène).

A.3. Fiche de maintenance préventive

Un modèle de fiche de suivi permettant à l’élève et au chef d’atelier de consigner les opérations d’entretien effectuées (graissage, changement de lame, tension courroie) et de planifier les interventions futures pour chaque machine.

A.4. Lexique technique français-anglais

Un glossaire bilingue des termes techniques liés aux machines à bois (ex: Fence/Guide, Blade/Lame, Spindle/Arbre), utile pour la compréhension des notices techniques des fabricants internationaux souvent rédigées en anglais.