Les fraises sont utilisées pour enlever de la matière à la surface d'une pièce, contribuant ainsi à façonner le métal ou le plastique selon la forme souhaitée. Ces outils sont disponibles en plusieurs modèles et tailles, chacun adapté à une tâche spécifique. Dans ce guide, nous vous présenterons les différents outils. types de fraisage les coupeurs, les matériaux dont ils sont faits et des conseils pratiques sur la façon de choisir le bon outil pour votre projet.
Qu'est-ce qu'un outil de fraisage ?
Les fraises sont des outils rotatifs fixés aux fraiseuses. Ces machines font tourner la fraise à grande vitesse tout en l'introduisant dans la pièce pour en retirer la matière. L'objectif est de façonner la pièce en éliminant les zones indésirables, en surface ou plus profondément dans le matériau.
Comment fonctionnent les fraises dans les fraiseuses
Une fraise fonctionne en tournant à grande vitesse tandis que les arêtes de coupe de sa périphérie et de sa face s'engagent dans la pièce. Contrairement à un foret qui coupe uniquement dans le sens axial, de nombreuses fraises peuvent enlever de la matière dans plusieurs directions grâce à leurs goujures (ou rainures hélicoïdales) qui évacuent les copeaux de la zone de coupe.
Une configuration de fraisage classique maintient la fraise dans une broche pouvant accepter des outils à une ou plusieurs dents. La pièce est déplacée par rapport à la fraise le long d'un ou plusieurs axes (généralement X, Y et Z) pour effectuer des opérations telles que le rainurage, le dressage, etc. fraisage de profilet le contournage. Les fraiseuses à commande numérique par ordinateur (CNC) modernes peuvent synchroniser ces axes avec précision, permettant ainsi l'usinage de formes tridimensionnelles complexes.
Types d'outils de fraisage
Les fabricants classent les fraises en plusieurs catégories selon leur forme, l'orientation de leurs arêtes de coupe et l'application prévue. Les six principales catégories sont :
- Fraises à surfacer
- Coupe-mouches
- Fraises en bout
- Fraises à rainure en T
- Fraiseuses de formage
- Scies à refendre
Chaque catégorie contient des sous-types spécialisés conçus pour des tâches spécifiques. Les sections suivantes décrivent ces options en détail.
Fraises à surfacer
Les fraises à surfacer comportent plusieurs logements de plaquettes sur leur diamètre extérieur. Chaque plaquette possède une arête de coupe qui s'engage dans la pièce lors d'une coupe horizontale. Surfaçage Produit des surfaces planes et régulières sur de grandes surfaces. Les plaquettes sont positionnées à la périphérie de la fraise, permettant aux outils de grand diamètre d'enlever de larges bandes de matière en moins de passes. Les fraises à surfacer sont souvent utilisées pour le surfaçage primaire et l'enlèvement de matière important.
Coupe-mouches
Coupe-mouches Composées d'un ou deux outils coupants monopointe montés sur un arbre rotatif, elles fonctionnent comme un tour coupant transversalement la surface de la pièce. Les fraises volantes produisent une finition festonnée caractéristique que les opérateurs peuvent minimiser en utilisant de faibles profondeurs de coupe et des vitesses de broche plus élevées. Elles conviennent aux opérations de surfaçage léger, notamment dans les ateliers où le coût de l'outillage doit rester faible.
Les sous-types comprennent :
1. Coupe-mouches rotatifs à sculpter
Un emporte-pièce rotatif est équipé d'une petite tête rotative au lieu d'une simple pointe. Ces emporte-pièces permettent de sculpter des motifs complexes dans le bois ou le plastique. Ils permettent également de graver des motifs peu profonds sur du verre ou des matériaux tendres.
2. Coupe-mouches rotatifs multicouches
Une découpeuse multicouches utilise plusieurs pointes rotatives sur le même bras. Elle découpe plusieurs couches de matériaux fins, tels que du tissu ou des panneaux composites, en un seul passage. Elle conserve le profil de coupe sans déformation.
3. Coupe-mouches à pointe
Une fraise à pointe utilise une seule pointe en carbure ou en acier rapide. Ces outils coupent avec une pointe minuscule, offrant une finition de haute qualité et un broutage minimal.
Fraises en bout
An Fraise en bout Dotées de plusieurs arêtes de coupe à l'extrémité et sur les côtés, ces fraises permettent une coupe axiale (dans la pièce) et radiale (sur le côté). Ces caractéristiques rendent les fraises plus polyvalentes que les forets, qui ne coupent qu'axialement.
Il existe différents sous-types de fraises :
1. Fraises plates (carrées)
Une fraise plate, également appelée fraise carrée, présente une arête de coupe droite à 90 degrés sur ses côtés. Ces outils permettent des opérations de rainurage, de profilage et de tréflage. Ils produisent des angles nets et des fonds plats dans les poches.
2. Fraises à arrondir les angles
Une fraise à arrondir les angles présente un petit rayon à sa pointe. Ces fraises créent des arêtes légèrement arrondies sur le profil d'une pièce. Ces arêtes arrondies améliorent la résistance de la pièce et réduisent les points de contrainte.
3. Fraises à bout sphérique
Les fraises à bout hémisphérique ont une pointe arrondie. Les machinistes les utilisent pour les contours 3D et les surfaces courbes, car leur fond arrondi offre une finition lisse. La forme sphérique répartit uniformément les efforts de coupe et réduit les stries sur la pièce.
4. Fraises à rayon
Une fraise à rayon possède des angles arrondis sur ses arêtes. Ces outils réduisent la concentration des contraintes sur la fraise et les angles de la pièce. Ces caractéristiques contribuent à prévenir l'écaillage et à prolonger la durée de vie de l'outil.
5. Fraises en bout à rayon d'angle
Une fraise à rayon d'angle, parfois appelée fraise à gros fruits, présente de multiples goujures dentelées et un rayon prononcé. Ces outils enlèvent de grandes quantités de matière lors des opérations d'ébauche. Ces fraises atteignent des vitesses d'avance élevées et laissent une surface rugueuse que la plupart des outils de finition peuvent éliminer.
6. Fraises à contre-dépouille (sucette)
Une fraise à contre-dépouille, également appelée fraise sucette, possède une partie de coupe sphérique décalée par rapport à l'axe central de l'outil. Ces fraises pénètrent dans la pièce pour usiner des contre-dépouilles et des détails cachés.
Fraises à rainure en T
Les fraises à rainurer en T, également appelées fraises Woodruff, creusent des rainures en T dans les pièces. Les dents inclinées en périphérie forment le fond et les parois verticales de la rainure. Les fabricants utilisent couramment ces fraises pour préparer des plaques de fixation, des tables de machines et des supports structurels nécessitant des têtes de boulons ou des clavettes coulissantes sécurisées.
Fraiseuses de formage
Fraisage de forme Les fraises présentent des profils uniques qui épousent le contour souhaité de la pièce. L'usinage d'engrenages hélicoïdaux, de cavités de moules et de contours détaillés repose sur les fraises de forme. Les sous-types incluent :
1. Fraises à arrondir les coins
Les fraises à rayon d'angle, également appelées fraises à rayon, permettent de réaliser des profils arrondis et des chanfreins. Les machinistes les utilisent pour les arêtes décoratives et les transitions.
2. Fraises à dents insérées
Une fraise de forme à dents insérées utilise des plaquettes remplaçables en carbure ou en acier montées sur un corps en acier. Ces fraises offrent un entretien facile et une indexation rapide en cas d'usure d'une dent.
3. Fraises à forme convexe
Une fraise à forme convexe présente un profil incurvé vers l'extérieur. Ces fraises produisent des rainures vers l'intérieur sur la pièce. Ces formes apparaissent dans les moulures décoratives et les cames mécaniques.
Scies à métaux
Une scie à refendre est une fine fraise circulaire qui tranche le matériau. Ces outils sont excellents pour découper des fentes étroites et tronçonner des sections d'une pièce. Parmi les variantes, on trouve :
1. Fraises cylindriques
Il s'agit de scies à refendre épaisses avec uniquement des dents périphériques, conçues pour un rainurage intensif et des taux d'enlèvement de matière élevés.
2. Scies à refendre simples
Une scie à refendre simple possède des dents coupantes uniquement sur le bord extérieur. Ces scies fonctionnent à grande vitesse pour couper les métaux non ferreux et les aciers. Ces outils présentent souvent un relief concave de chaque côté pour éviter les frottements.
3. Scies à refendre à dents latérales
Une scie à refendre à dents latérales possède des dents coupantes sur sa circonférence et ses faces. Ces outils maintiennent la largeur de la fente avec plus de précision lors de la réalisation de rainures profondes.
4. Fraises plates (à dalles)
Également appelés fraises à plaque, ces outils sont dotés de dents hélicoïdales ou droites sur un disque de grand diamètre. Les machinistes les utilisent pour le fraisage léger de surfaces planes parallèles à la broche.
5. Scies à refendre concaves (à rayon)
Les scies à refendre concaves possèdent un bord incurvé qui donne une forme convexe à la pièce. Elles découpent des rainures semi-circulaires lisses.
Si vous hésitez sur la fraise à utiliser pour votre prochain projet, il est toujours judicieux de consulter un expert en usinage. BOYI TECHNOLOGY possède 20 ans d'expérience dans le domaine de l'usinage et se spécialise dans la fourniture de Services de fraisage CNC. Si votre travail continue, s'il vous plaît contactez-nous. pour des informations professionnelles et des devis pour le fraisage de pièces.
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Comment choisir les bons outils de fraisage
La sélection d'une fraise optimale implique d'équilibrer le matériau de la pièce, la capacité de la machine, les exigences de finition de surface et les facteurs économiques.
Nombre de dents
Un nombre plus élevé de goujures augmente le taux d'enlèvement de matière et l'état de surface, mais réduit l'évacuation des copeaux. Utilisez moins de goujures (2 à 3) pour l'aluminium afin d'éviter l'accumulation de copeaux, et plus de goujures (4 à 6) pour l'acier afin d'améliorer les avances. Des angles d'hélice plus élevés assurent une coupe plus douce, mais réduisent la rigidité axiale. Choisissez une hélice de 30° à 45° pour le fraisage général.
Taille et diamètre de l'outil
Les diamètres plus importants enlèvent plus de matière par passe, mais nécessitent une puissance de broche plus importante. Pour le surfaçage, une fraise de 1.5 fois le diamètre de la broche est souvent recommandée. Un rapport L/D élevé augmente la déflexion de l'outil. Maintenez un rapport L/D ≤ 3:1 lorsque cela est possible.
Optimiser les paramètres de coupe
Consultez les données des fournisseurs d'outillage pour connaître les points de départ initiaux, puis ajustez-les en fonction de l'usure de l'outil et de l'état de surface. Les passes d'ébauche peuvent enlever jusqu'à 50 % du diamètre de la fraise ; les passes de finition ne doivent pas dépasser 15 %.
Stratégie de revêtement d'outils et de liquide de refroidissement
L'arrosage par inondation ou le brouillard haute pression peuvent contribuer à éliminer les copeaux et à réduire la température de la fraise. Cependant, certaines opérations (par exemple, la finition de la fonte) bénéficient de la coupe à sec. Adaptez le revêtement au matériau. Les revêtements diamantés sont excellents sur les composites et l'aluminium ; l'AlTiN est adapté aux aciers haute température.
Compte pour porte-outil et faux-rond
Un faux-rond excessif réduit la durée de vie de la fraise et dégrade la finition. Un machiniste doit utiliser des porte-outils de précision et vérifier l'ajustement du cône. Pour les très petits outils (moins de 5 mm), même un léger faux-rond peut casser la fraise.
Quels matériaux sont utilisés pour fabriquer des fraises ?
La performance d'une fraise dépend non seulement de sa forme, mais aussi du matériau qui la compose. Voici les matériaux les plus couramment utilisés :
Acier rapide (HSS)
L'acier rapide (HSS) est une version améliorée de l'acier au carbone qui comprend des éléments comme le tungstène, le chrome et le molybdène. Il est plus résistant à l'usure et conserve sa dureté jusqu'à environ 650 °C. Il est largement utilisé pour les outils de fraisage à usage général.
Acier à outils au carbone
L'acier à outils au carbone contient 0.6 à 1.5 % de carbone et de faibles quantités de silicium et de manganèse. Ces matériaux permettent d'obtenir des fraises faciles à affûter et économiques à produire. Ces fraises fonctionnent bien à des températures inférieures à 250 °C. Elles conviennent à l'usinage à basse vitesse de métaux tendres tels que l'aluminium, le laiton et le magnésium. Leur dureté diminue rapidement au-delà de 250 °C ; elles nécessitent donc un arrosage et un réaffûtage fréquent.
Stellite
La stellite est un alliage à base de cobalt qui reste stable à haute température. Elle est couramment utilisée dans les applications à grande échelle, comme la fabrication de composants de moteurs. Les outils en stellite sont robustes et résistants à l'usure, mais coûteux et difficiles à usiner.
Céramique
Les fraises en céramique utilisent des céramiques à base d'oxyde d'aluminium ou de nitrure de silicium. Elles résistent mieux à la chaleur et à l'usure que le carbure ou le cermet. Elles coupent les superalliages, les aciers trempés et les matériaux exotiques à très haute température. Elles restent tranchantes à 1000 XNUMX °C, mais nécessitent des machines rigides et des montages stables pour éviter l'écaillage.
cimenté Carbide
Le carbure cémenté associe des particules de carbure de tungstène à un liant cobalt. Ce matériau conserve sa dureté jusqu'à environ 1,000 XNUMX °C. Les machinistes utilisent des fraises en carbure pour l'ébauche et la finition à grande vitesse de l'acier et des alliages inoxydables. Ils recouvrent souvent leurs outils en carbure de nitrure de titane (TiN) ou d'oxyde d'aluminium (Al₂O₃) pour une résistance accrue à l'usure.
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Conclusion
Les fraises sont disponibles dans une grande variété de formes, de matériaux et de tailles. Chaque type de fraise convient à des géométries et des conditions de matériau spécifiques. Le choix judicieux dépend également de la puissance de la machine, de la vitesse de broche, de l'utilisation du liquide de refroidissement et de la précision du serrage de l'outil. En cas de doute, consulter les catalogues des fabricants d'outils et tester de petites séries peut vous aider à affiner le choix le plus adapté à une application de fraisage donnée.
QFP
Les fabricants utilisent généralement des fraises distinctes pour l'ébauche et la finition. Les fraises d'ébauche ont des dents moins nombreuses et plus grandes pour un enlèvement de matière rapide. Les fraises de finition ont davantage de dents et une géométrie plus fine pour produire des surfaces plus lisses.
Utiliser l'outil le plus court possible, réduire le rapport L/D, diminuer la profondeur de coupe radiale et assurer un maintien ferme de l'outil. Une température de fonctionnement basse et un revêtement approprié réduisent également l'usure responsable de la déflexion.
Les machinistes montent les fraises sur la broche ou sur un porte-outil. Ils programment la machine pour déplacer l'outil le long des axes X, Y et Z afin de créer des rainures, des poches, des profils et des contours.
Le broutage de l'outil se produit lorsque la fraise vibre en raison d'un mauvais support, d'un porte-à-faux important, d'une avance excessive ou de vitesses incorrectes. Pour éviter ce broutage, réduisez le porte-à-faux de la fraise, ralentissez l'avance, augmentez la vitesse de broche ou améliorez l'amortissement en utilisant une configuration plus rigide.
Cet article a été rédigé par les ingénieurs de BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen est un ingénieur et expert technique fort de 20 ans d'expérience en prototypage rapide et en fabrication de pièces métalliques et plastiques.
