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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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Géométrie des fraises
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2. Copeaux de fraisage
2.1 Mode de formation des copeaux
Le contrôle de la formation des copeaux est particulièrement critique en fraisage. Pour parvenir aux performances correctes, prolonger la durée de vie de l’outil et obtenir de bons résultats, il est nécessaire de déterminer les valeurs d’épaisseur des copeaux.
C’est le trajet parcouru par l’outil qui donne naissance au copeau, qui se forme entre l’entrée de la fraise dans la matière et sa sortie de celle-ci. Les copeaux sont plus longs en fraisage conventionnel qu’en fraisage en avalant, ce qui est donc également un facteur à prendre en considération lors du choix de la méthode appropriée. La forme des copeaux varie avec la méthode de fraisage et le positionnement de la fraise.
L’épaisseur maximale, c’est-à-dire sans déformation, du copeau (h x) correspond à la distance entre deux trajets successifs de l’outil. C’est l’épaisseur maximale de matière que l’arête de coupe rencontre dans la direction radiale, ce qui est en même temps un élément important pour l’évaluation de la force maximale imposée à cette arête (figure 8 a ).
L’épaisseur de copeau varie en fonction de l’angle d’incidence entre la fraise et la pièce. En surfaçage, la valeur déterminante à cet égard est l’angle d’attaque κ, mesuré entre la surface plane usinée et la surface générée par l’arête principale (figure 8 b ). Les deux valeurs extrêmes en surfaçage sont 90o et 45o, le plus grand de ces deux angles produisant des copeaux plus épais et plus courts, et le plus petit des copeaux minces et plus longs, pour une même profondeur de coupe (figure 9).
Plus l’angle d’attaque est réduit, plus le copeau est mince et réparti sur une plus grande longueur d’arête. La charge imposée à l’arête est ainsi moindre, ce qui permet d’augmenter l’avance par dent. En contrepartie, un angle d’attaque plus petit réduit la profondeur de coupe qu’il est possible d’atteindre pour une longueur d’arête donnée (figure 9).
L’influence de l’angle d’attaque sur la profondeur d’arête...
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