Processus de fraisage – Fonctionnement, types, différentes fraiseuses

Processus de fraisage - Fonctionnement, types, différentes fraiseuses

En métallurgie, le fraisage est un procédé d’usinage qui s’effectue avec une fraise rotative à plusieurs arêtes de coupe disposées sur la périphérie de la fraise. Il s’agit d’un outil de coupe multipoint qui est utilisé en conjonction avec une fraiseuse. Ce processus est utilisé pour générer des surfaces planes ou des profils courbes et de nombreuses autres formes complexes avec une grande précision et ayant une très bonne finition de surface. Les fraiseuses sont l’une des machines essentielles de tout atelier d’usinage moderne.

Processus de fraisage - Fonctionnement, types, différentes fraiseuses

Opération de fraisage de base

Généralement, il existe deux types de procédés de broyage. Ceux-ci sont appelés

  1. Up milling ou procédé de fraisage conventionnel
  2. Processus de fraisage en avalant ou en avalant

Ces deux processus sont illustrés ci-dessous avec des diagrammes schématiques individuellement.

  • En fraisage, le sens de rotation de la fraise et le sens d’avance de la pièce sont opposés.
Processus de fraisage
  • Alors qu’en fraisage descendant, ils se déplacent dans le même sens au point de contact de la fraise et de la pièce.
Processus de fraisage
  • En fraisage, l’épaisseur du copeau au départ est nulle et maximale lorsque les dents de coupe quittent la surface de la pièce. En fraisage descendant, c’est l’inverse.
  • Dans le fraisage, les dents de coupe essaient de déraciner et de soulever la pièce de la table de la machine, dans le fraisage, c’est l’inverse qui se produit.
  • Techniquement, le fraisage vers le bas est un processus supérieur, mais le fraisage vers le haut est couramment utilisé.
  • Le fraisage descendant n’est pas utilisé à moins que la fraiseuse ne soit équipée d’un éliminateur de jeu.
  • D’après les figures ci-dessus, l’opération de fraisage de base peut également être comprise.
  • La fraise est circulaire et un grand nombre de tranchants (ou dents) sont disposés le long de sa circonférence.

La fraise tourne à une vitesse de N en tr/min
Si le diamètre de la fraise est D, alors

La *vitesse de coupe en bout de dent = π×D×N mètres/minute.

*Il doit être conforme aux valeurs recommandées.

  • La profondeur de coupe est clairement indiquée sur la figure et l’épaisseur de la pièce sera réduite de cette quantité en un seul passage.
  • Habituellement, la largeur de la fraise est supérieure à la largeur de la pièce, donc un seul passage suffit.
  • L’avance de la pièce est mesurée en mm/minute.
  • En fait, la mesure correcte de l’avance est le mouvement de la pièce par tour de fraise par dent.

Si une fraise a z nombre de dents
Si l’avance de la table est de ‘f’ mm/minute

L’avance par tour par dent = f/NZ mm.

Noter: Il doit donc être clair que le taux d’enlèvement de matière dans les opérations de fraisage est beaucoup plus élevé que dans les opérations de façonnage ou de planification

Cependant, comme dans les opérations de façonnage ou de rabotage, la longueur de course est toujours légèrement supérieure à la longueur de la tâche, en opération de fraisage également, la course de table minimale requise est L + D, où L est la longueur de la tâche et D est le diamètre de la fraise. D/2 est le chevauchement minimum requis de part et d’autre du travail pour que le massicot se dégage du travail.

Contrairement au tournage, le processus de fraisage implique une coupe intermittente et la section transversale des copeaux n’est pas uniforme. Les charges d’impact élevées à l’entrée ainsi que la force de coupe fluctuante rendent le processus de fraisage sujet aux vibrations et aux broutages. Cet aspect a une grande influence sur la conception des fraises.

Types de processus de fraisage

Le processus de broyage est généralement classé comme suit.

  1. Fraisage périphérique
  2. Surfaçage
  3. Fraisage en bout

Dans le fraisage périphérique, les arêtes de coupe se trouvent principalement sur la circonférence ou la périphérie de la fraise et la surface fraisée est généralement parallèle à l’axe de la fraise.

Processus de fraisage périphérique
Processus de fraisage périphérique

En surfaçage, bien que les arêtes de coupe soient prévues sur la face ainsi qu’à la périphérie de la fraise, la surface générée est parallèle à la face de la fraise et perpendiculaire à l’axe de la fraise. Dans la figure suivante, ces deux processus ont été illustrés.

Processus de surfaçage
Processus de surfaçage

Les fraises périphériques sont supportées sur un long arbre. La déviation de l’arbre limite la précision dimensionnelle et de forme de ce processus. En surfaçage, le porte-à-faux de la fraise est limité, ce qui améliore le contrôle dimensionnel et la planéité. Les fraises périphériques sont normalement utilisées avec une fraiseuse horizontale tandis que les fraises à surfacer sont utilisées en conjonction avec une fraiseuse verticale.

Les fraises sont fabriquées en acier rapide solide ou ont des inserts en acier rapide. Les fraises sont également fabriquées avec des lames en carbure de tungstène (soit brasées, soit avec des inserts jetables).

1. Fraisage périphérique

Le fraisage périphérique est adopté pour les opérations d’usinage suivantes :

  1. Fraisage de dalles pour produire des surfaces planes.
  2. Rainurage pour produire des rainures de précision.
  3. Fraisage latéral et frontal pour usiner simultanément les surfaces horizontales et verticales adjacentes.
  4. Fraisage de forme pour produire la forme prismatique de n’importe quelle forme, par exemple, la forme en développante dans le taillage d’engrenages.
  5. Fraisage à cheval pour usiner deux faces verticales parallèles.
  6. Fraisage en groupe pour usiner plusieurs surfaces simultanément avec un jeu de fraises.

Les différentes opérations de fraisage périphérique sont illustrées dans la figure suivante.

Divers processus de fraisage périphérique
Diverses opérations de fraisage périphérique

Un certain nombre de fraises de type fraisage périphérique sont illustrées dans la figure suivante. Le trou et la rainure prévus au centre de toutes les fraises périphériques servent à les monter sur l’arbre d’une fraiseuse horizontale.

Fraises périphériques
Fraises périphériques

2. Surfaçage

Le surfaçage est largement utilisé pour les opérations de fraisage impliquant un taux d’enlèvement de matière élevé. L’opération de surfaçage avec une fraise à surfacer à plaquettes en carbure de tungstène revêtues est illustrée dans la figure suivante.

Processus de surfaçage
Processus de surfaçage

Le surfaçage est une combinaison d’opérations de fraisage en amont et en aval. Les points discutés précédemment concernant les opérations de fraisage en amont et en aval dans le fraisage périphérique s’appliquent également à l’opération de surfaçage comme le montre la figure suivante.

Coupe vers le bas et vers le haut dans le surfaçage
Coupe vers le bas et vers le haut dans le surfaçage

En surfaçage, la position de la fraise par rapport à la pièce est d’une importance considérable. Trois possibilités s’offrent à vous. Soit la fraise peut être placée symétriquement sur la pièce à usiner, soit elle peut être placée asymétriquement, légèrement décalée vers le côté entrée, soit elle peut être asymétrique, légèrement décalée vers le côté sortie. Les trois positions sont illustrées dans la figure suivante.

Fraisage symétrique vs asymétrique
Fraisage symétrique vs asymétrique

Le fraisage asymétrique avec une plus grande épaisseur de copeau à l’entrée et une plus petite épaisseur de copeau à la sortie, comme illustré dans la figure (b) ci-dessus, est idéal et doit être adopté.

3. Fraisage en bout

Les fraises en bout effectuent simultanément une combinaison d’opérations de surfaçage périphérique et de surfaçage. Il possède des arêtes coupantes sur la face inférieure ainsi que sur sa périphérie. Les fraises en bout sont extrêmement utiles et sont utilisées pour usiner les bords, les épaulements, les rainures, les fentes et les poches de rainure de clavette. Ils sont également largement utilisés pour le matriçage et la génération de surfaces sculptées.

Aujourd’hui, les fraises en bout sont disponibles dans de nombreux matériaux d’outils :

  1. Acier rapide au cobalt (super HSS)
  2. HSS revêtu
  3. Carbure monobloc
  4. Carbure monobloc micrograin
  5. Plaquettes amovibles en carbure cémenté ou en carbure revêtu.

Une fraise en bout en carbure monobloc et ses applications dans l’usinage d’épaulements et de poches sont illustrées dans la figure suivante. Les fraises en bout ont une tige conique qui s’insère dans un manchon conique prévu dans la broche d’une fraiseuse verticale.

Fraises carbure monobloc (a) série courte (b) série longue
Fraises carbure monobloc
(a) série courte
(b) séries longues

Différents types de fraiseuses

Toutes les fraises décrites ci-dessus sont utilisées en conjonction avec des fraiseuses, qui fournissent le mouvement rotatif aux fraises et l’alimentation de la pièce et l’agencement pour le serrage, l’alimentation automatique, etc. Les fraiseuses se déclinent en trois modèles de base :

  1. Fraiseuses horizontales,
  2. Fraiseuses verticales, et
  3. Fraiseuses universelles (Ceci est également de type horizontal avec quelques particularités).
    D’autres configurations de la fraiseuse ont été développées pour des applications spéciales, mais les trois ci-dessus sont les plus courantes.

1. Fraiseuse horizontale

Le type de fraiseuse le plus courant est le type à genou horizontal; soi-disant, à cause du  »genou » en porte-à-faux qui peut coulisser de haut en bas à l’avant de la machine et qui porte le chariot transversal et la table. Un schéma de la fraiseuse horizontale est donné dans la figure suivante.

Fraiseuse horizontale
Fraiseuse horizontale

Les fraiseuses horizontales peuvent être de type simple ou universelle. La principale différence entre les deux est que la table de type universel est montée sur un plateau tournant et peut pivoter dans un plan horizontal. Cette caractéristique permet la coupe de l’hélice.

De plus, les accessoires standard fournis sur la machine universelle comprennent une « tête de division » pour l’indexation. Il existe quelques autres améliorations mineures qui rendent la machine horizontale universelle très utile pour le travail en salle d’outillage.

La version simple de la machine horizontale est beaucoup plus robuste et plus adaptée aux travaux de production. Sur le schéma, l’arbre sur lequel sont montées les fraises périphériques n’est pas représenté. Il est monté dans le nez de broche ‘C’ et s’étend un peu au-delà du support de support d’arbre ‘B’.

Même les fraises en bout, les fraises à surfacer et les perceuses, etc. peuvent être utilisées avec cette machine. Dans une telle situation, l’arbre est retiré et la tige conique de ces fraises est montée dans la broche creuse ‘C’. Avec une telle disposition, les faces verticales de la pièce peuvent être fraisées sans aucune difficulté.

La table de la fraiseuse horizontale peut être alimentée manuellement ou automatiquement. Il est également capable d’être parcouru à grande vitesse. Avec ces fonctionnalités, la machine s’avère vraiment utile.

2. Fraiseuse verticale

L’application et la technique de cette machine diffèrent de celles d’une fraiseuse horizontale. Il n’a pas d’arbre et a à la place une broche verticale dans laquelle la queue conique des fraises en bout et des fraises à dresser et des forets, etc. peut être montée. La disposition et le mouvement de la table sont similaires à la table d’une fraiseuse horizontale.

Fraiseuse verticale
Fraiseuse verticale

Cette machine est utilisée pour la fabrication de surfaces planes, de rainures, de fentes, de poches et de glissières, etc. dans des pièces à l’aide de fraises en bout et de fraises à dresser, etc.

3. Fraiseuse universelle

Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, la fraiseuse universelle est également de type horizontal avec quelques caractéristiques spéciales. Ses caractéristiques ont déjà été décrites sous la rubrique de fraiseuse horizontale.

Conclusion