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Auteur(s)
-
- Société SANDVIK-COROMANT
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Le fraisage est, dans son principe, un procédé de fabrication mécanique par coupe (enlèvement de matière) faisant intervenir, en coordination, le mouvement de rotation d’un outil à plusieurs arêtes (mouvement de coupe) et l’avance rectiligne d’une pièce (dit mouvement d’avance). Aujourd’hui, toutefois, on a également un déplacement de l’outil par rapport à la pièce, lequel peut s’effectuer pratiquement dans n’importe quelle direction. L’outil de fraisage, la fraise, comporte plusieurs arêtes de coupe dont chacune enlève une certaine quantité de métal sous forme de copeaux. Les avantages du fraisage sont un rendement élevé, un bon fini de surface et une haute précision, ainsi qu’une grande souplesse au niveau de la génération de différentes formes. Le plus souvent, le fraisage est utilisé pour produire des surfaces planes, des épaulements et des gorges, mais son efficacité en contournage va croissante grâce à l’utilisation des techniques CNC (Computerized Numerical Control).
Le fraisage est en passe de devenir une méthode d’usinage de plus en plus universelle, disposant d’une gamme toujours plus étendue de machines, de systèmes de commande et d’outils de coupe. Par exemple, les centres d’usinage utilisent largement le fraisage et ont donc besoin, dans ce domaine, d’une grande diversité d’outils. Le fraisage s’effectue donc sur différents types de machines, allant des fraiseuses conventionnelles dont la conception date du début du siècle jusqu’aux machines CNC sophistiquées à axes multiples.
Comme nous le verrons, le fraisage permet non seulement d’effectuer une grande diversité d’opérations, mais fait également intervenir de nombreux types de machines, d’outils et de pièces. Il est très largement influencé par l’état des équipements utilisés et de la pièce usinée, et exige de l’opérateur une connaissance approfondie des différentes limitations existantes.
C’est à partir du plan de la pièce et sur la base des impératifs de production que l’on choisit le type d’opération et d’outil de fraisage. Les méthodes conventionnelles doivent toujours ici être remises en question du fait des perspectives nouvelles ouvertes au fraisage en raison des développements intervenus au fil des années.
Il faut donc étudier le type d’usinage concerné afin de déterminer comment l’exécuter au mieux, ce qui permettra un double gain de temps et de qualité au niveau du résultat. Il convient également d’envisager si une seule ou plusieurs opérations sont nécessaires.
Lorsqu’il est décidé qu’une pièce doit être usinée par fraisage, l’étape suivante consiste à choisir la machine appropriée : fraiseuse horizontale, verticale, universelle, à portique, à commande numérique ou centre d’usinage, c’est-à-dire la meilleure solution pour l’opération en question. Une fois obtenue une bonne compatibilité entre les paramètres d’usinage et les capacités de la machine choisie, il convient de déterminer divers facteurs tels que stabilité, précision et fini de surface désiré. L’instabilité est la principale menace en usinage des métaux par enlèvement de copeaux, non seulement pour la qualité des résultats obtenus, mais également en ce qui concerne la durée de vie et les performances de l’outil, quelle que soit par ailleurs l’aptitude de la machine et de l’outil à l’utilisation qui en est faite.
L’objectif de cette rubrique est d’exposer dans un premier article les principes généraux de ce procédé complexe [BM 7 082]. Puis nous présenterons de manière détaillée les divers types d’opération et les aspects complémentaires de ce procédé d’usinage .
Pour plus de détails, le lecteur pourra consulter, dans ce traité, les articles :
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Annexe : état de surface d’une pièce usinée ; aspects et facteurs principaux
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7. Autres facteurs du fraisage
7.1 Effet de l’inclinaison de la broche
Certaines machines utilisées pour le fraisage ont une broche légèrement inclinée dans le sens de l’avance pour éviter que la fraise ne repose à plat contre la pièce à usiner (figure 49). Cette inclinaison (q ), qui peut être d’environ 0,1 mm par 1 000 mm, a essentiellement pour objet d’empêcher la fraise de talonner, ce qui nuirait à l’état de surface en y laissant des marques plus ou moins profondes, dans le sens opposé à l’avance normale. Les centres d’usinage et autres machines multi-opérations ne permettent souvent pas d’incliner la broche, de sorte que le talonnage est alors habituellement inévitable. Même en inclinant correctement la broche, il peut malgré tout se produire des problèmes de talonnage dus à une flexion de celle-ci ou de la pièce. Cela peut être contrecarré :
-
en améliorant la fixation de la pièce ;
-
en choisissant une fraise positive pour réduire les forces de coupe ;
-
en contrôlant que l’attachement de la fraise ne comporte pas de bavures et qu’il est propre et correctement aligné ;
-
en réduisant les forces de coupe, soit en diminuant l’avance, la profondeur et la largeur de coupe, soit en augmentant la vitesse de coupe ;
-
en choisissant un plus grand angle d’attaque pour réduire les forces axiales ;
-
en réduisant au strict minimum le porte-à-faux de la broche.
En surfaçage avec broche inclinée, la surface obtenue n’est généralement pas plane. Selon le degré d’inclinaison δ, le diamètre effectif de la fraise D et la largeur du trait de coupe par rapport à l’axe de la fraise B, le résultat sera une surface plus ou moins concave. L’inclinaison est exprimée en mm par 1 000 mm et la valeur δ correspond à l’angle d’inclinaison de la broche.
L’écart
dans le cas d’une fraise dont la position coïncide avec le centre de la pièce (figure 50) ou en est très proche peut être calculé selon la formule ci-dessous :...
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