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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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Puissances et pression de fraisage
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3. Géométrie des fraises
3.1 Nombre de dents et pas
Les fraises étant des outils à arêtes multiples ont un nombre variable de dents (z ) (figure 14), déterminé pour chaque type d’opération par divers facteurs. La matière et les dimensions de la pièce, la stabilité, le fini de surface et la puissance disponible sont des facteurs plus spécialement liés à la machine et à la méthode d’usinage, tandis que ceux dépendant de l’outil incluent une avance par dent suffisante (avec une épaisseur moyenne des copeaux d’au moins 0,1 mm), un minimum de deux arêtes simultanément engagées et une bonne capacité d’évacuation des copeaux.
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Le pas u d’une fraise (figure 14) est la distance entre deux points correspondants sur deux arêtes successives. Les fraises sont classées en trois types de pas : grand pas, pas réduit et pas fin (figure 15).
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Un grand pas signifie un moindre nombre de dents sur le pourtour de la fraise et de larges espaces de dégagement des copeaux. Ce type de pas est utilisé pour l’ébauche et la finition d’acier, ainsi que lorsque la tendance aux vibrations risque de nuire au résultat de l’opération.
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Un pas réduit implique un plus grand nombre de dents et des espaces plus restreints pour l’évacuation des copeaux. Ces fraises permettent un taux élevé d’enlèvement de matière et sont normalement choisies pour la fonte et l’usinage moyen d’acier.
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Un pas fin est caractérisé par de petits espaces de dégagement des copeaux et autorise des avances de table très élevées. Ce type de fraise convient pour l’usinage intermittent de surfaces en fonte, l’ébauche de fonte et les faibles profondeurs de coupe en usinage d’acier, ainsi que dans les cas où il est nécessaire de travailler avec une vitesse de coupe réduite, comme pour le titane par exemple.
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3.2 Pas différentiel et vibrations
Le pas différentiel signifie que l’espacement des dents à la périphérie...
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