Le fraisage est un procédé de fabrication par enlèvement de copeaux pour la production de pièces aux contours géométriques bien définis ou de surfaces planes. Le fraisage est considéré comme un “usinage avec arête de coupe géométriquement déterminée”, car la géométrie des arêtes de coupe est connue sur les outils de fraisage correspondants. Comme dans tous les procédés d’usinage, la matière est enlevée d’une pièce brute sous forme de copeaux. La matière est enlevée, d’une part, par rinçage avec de l’huile ou une émulsion eau/huile et, d’autre part, en faisant tourner l’outil de fraisage à grande vitesse autour de son propre axe pendant que l’outil parcourt le contour à réaliser ou que la pièce est déplacée – ce mouvement d’avance peut être perpendiculaire ou oblique à l’axe de rotation de l’outil.
Grâce à sa grande efficacité, sa productivité et sa précision, le fraisage est particulièrement apprécié dans les techniques de production de métaux. On distingue le fraisage 2D, le fraisage 2.5D et
Sur quelles bases repose le fraisage ? Quels sont les procédés existants ? Quels types de matériaux peuvent être usinés ?
Le fraisage fait partie des procédés de fabrication par enlèvement de copeaux avec des arêtes de coupe géométriquement déterminées. Cela signifie que, contrairement à d’autres procédés de fabrication tels que la rectification, le pierrage ou le rodage, le contour géométrique de la fraise est clairement défini. Le composant principal est la fraise. Celle-ci possède généralement plusieurs arêtes de coupe et peut être utilisée soit perpendiculairement, soit en biais par rapport à l’axe de rotation. Il est possible d’utiliser des fraiseuses manuelles ou des centres d’usinage complets.
En matière de fraisage, on distingue le fraisage en avalant et le fraisage en opposition. Dans le cas du fraisage en avalant, la fraise entre dans le matériau avec une épaisseur de contrainte maximale et en ressort avec une épaisseur minimale. Cela permet d’obtenir des tolérances particulièrement étroites en termes de qualité de surface. Outre le bois et le plastique, presque tous les métaux peuvent être usinés. Lors du fraisage, certains paramètres doivent être pris en compte afin d’obtenir les contours souhaités et de répondre aux exigences de certains états de surface :
- Vitesse de coupe
La vitesse a une influence décisive sur la rentabilité du processus et dépend du matériau et du matériel de coupe.
- Largeur de coupe
La mesure dans laquelle le tranchant de l’outil pénètre dans le matériau dépend de la largeur de coupe. Normalement, le rapport entre la largeur de coupe et la largeur de l’outil est d’environ 2/3.
- Mouvement d'avance
Elle a une influence essentielle sur la qualité de la surface. La règle est la suivante : plus la vitesse d’avance est rapide, plus l’usure de l’outil et l’épaisseur de la contrainte sont élevées, en particulier pour les aciers alliés – et fortement alliés.
- Angle d'intervention
- L’angle d’attaque est l’angle entre l’entrée et la sortie de l’arête de coupe. Il détermine également le nombre d’arêtes de coupe engagées simultanément. Lorsque le nombre d’arêtes de coupe augmente, le processus de fraisage devient plus calme et plus régulier.
Quels sont les différents procédés de fraisage ?
Différents procédés sont utilisés en fonction du mouvement d’avance et du traitement de la surface. Les principaux procédés de fraisage sont
Qu'est-ce que le fraisage 2D ?
Le fraisage 2D consiste à usiner une pièce dans les deux directions X et Y de l’espace. La profondeur d’usinage Z est déterminée à l’avance, fixée et ne peut plus être modifiée. Lors de l’usinage, les parcours d’outils sont situés dans un plan.
Qu'est-ce que le fraisage 2.5D ?
Dans cette procédure, une pièce est usinée dans les trois directions de l’espace X, Y et Z, et la profondeur de passe Z varie pendant l’usinage en cours, sans qu’il soit nécessaire de changer le serrage de la pièce. La variation de la profondeur de passe Z est également appelée “balayage”, car chaque plan Z est parcouru ligne par ligne. Le fraisage 2.5D permet de fraiser des alésages, des chanfreins, des poches avec des faces latérales verticales, des arrondis, des chanfreins et également des clavettes, des tenons, des filets et même des hémisphères.
Qu'est-ce que le fraisage 3D ?
Le fraisage 3D permet d’usiner des pièces dans les trois directions X, Y et Z de l’espace à l’aide d’une fraiseuse CNC à 5 axes. Grâce au pivotement dynamique de la broche de fraisage ou de la table de fixation, l’outil peut être approché de la pièce à usiner selon n’importe quel angle. Ce procédé de fraisage permet de réaliser facilement des contours 3D, de véritables surfaces de forme libre, des surfaces sphériques ou des excentriques.
Quelles machines et quels outils sont utilisés pour le fraisage ?
Le fraisage nécessite des fraiseuses disposant d’au moins trois axes. Elles peuvent être manuelles ou à commande numérique. Ces dernières sont bien plus avantageuses et ont presque complètement remplacé les systèmes conventionnels. Grâce à des systèmes de programmation orientés vers l’atelier et des changeurs d’outils intelligents avec contrôle de la durée de vie des outils, il est possible de réaliser les travaux de fraisage les plus exigeants à des prix économiques.
Les fraiseuses nécessitent des outils de fraisage spéciaux, dotés d’une ou plusieurs arêtes de coupe. Des mouvements rotatifs permettent d’enlever de la matière de la surface de la pièce à usiner par enlèvement de copeaux. La stratégie utilisée, le type d’entraînement et la forme de coupe dépendent fortement de la pièce à fabriquer.
Quelles sont les tailles de copeaux à prendre en compte pour le fraisage ?
Seuls des paramètres optimaux permettent d’obtenir des formes de haute précision. Les dimensions suivantes doivent être particulièrement prises en compte :
Quels sont les matériaux usinés lors du fraisage ?
Le fraisage est considéré comme un procédé de fabrication par enlèvement de copeaux très efficace, qui permet d’obtenir des états de surface de grande qualité. Les principaux matériaux de fraisage sont les suivants : L’acier et l’acier moulé, les aciers trempés, l’aluminium et l’aluminium moulé, le laiton, le titane, l’or, l’argent, le bronze, le cuivre, le cuivre au tungstène, le bois et le plastique. Le fraisage est particulièrement populaire dans l’industrie de transformation des métaux. Les pièces fraisées peuvent être utilisées dans les secteurs les plus divers : L’électrotechnique, la technique médicale, l’aérospatiale et également l’industrie automobile, la construction mécanique et la fabrication d’outils et de moules.
Qu'est-ce que le fraisage assisté par ordinateur ?
Les fraiseuses peuvent être manuelles ou entièrement automatisées et assistées par ordinateur. La forme exacte de la pièce peut être programmée à l’avance sur le PC, puis la fraiseuse travaille de manière autonome. Dans le domaine industriel, cela présente le grand avantage de pouvoir produire très rapidement et de manière automatisée de nombreuses pièces exactement identiques.
Quelle est la différence entre le tournage et le fraisage ?
Le tournage et le fraisage sont des procédés de fabrication par enlèvement de copeaux : Les métaux, les plastiques ou le bois peuvent être façonnés dans une forme prédéfinie. La distinction entre les deux procédés pose souvent problème à beaucoup de gens, alors que c’est très simple : en fraisage, la pièce est immobile et l’outil de fraisage se déplace. Dans le cas du tournage, c’est l’inverse : la pièce à usiner se déplace autour de son propre axe et effectue la coupe ; l’outil de tournage fixe est guidé le long de la pièce à usiner sur un chariot. Les exceptions sont les tours à commande numérique avec des axes supplémentaires commandés. Dans ce type de tournage, les outils sont entraînés.
Qu'est-ce qu'un fraisage ?
Le fraisage fait partie des procédés d’usinage avec des arêtes de coupe géométriquement déterminées (DIN 8589). Le fraisage permet de produire des surfaces planes et des pièces à symétrie de rotation. Le façonnage du métal, du plastique ou du bois doit être absolument précis – c’est pourquoi les tailles de copeaux et les vitesses de coupe sont importantes pour obtenir des fraisages aux tolérances exactes. Lors de cette opération, la pièce à usiner est fixée, l’outil de fraisage se déplace le long du contour prédéfini et enlève le matériau par des mouvements de rotation.
Comment s'effectue le fraisage en bout ?
Le fraisage en bout permet d’obtenir des surfaces planes avec une trajectoire d’outil sans broutage et une excellente qualité de surface : Les arêtes périphériques usinent le matériau, tandis que les arêtes frontales terminent la surface au cours de la même opération. Lorsque l’outil de fraisage est positionné de manière symétrique par rapport à la pièce à usiner, les forces exercées par les mouvements simultanés et opposés s’équilibrent.
Qu'est-ce qu'une fraise de finition ?
Les fraises de finition en acier HSS ou en carbure font partie du groupe des fraises à queue. Elles sont universelles et disponibles en différentes versions géométriques. Ainsi, chaque exigence peut être exécutée de manière professionnelle et absolument précise. Avec des systèmes de support appropriés, il est généralement possible d’obtenir des états de surface allant jusqu’à Ra = 0,5 μm lors du fraisage de finition.
Que signifie CAO ?
CAD est l’abréviation de “Computer Aided Design” et désigne des applications logicielles qui permettent la conception de composants par ordinateur. Grâce à des programmes spéciaux de CAO, il est possible de concevoir puis de créer des modèles 3D détaillés des composants souhaités. Cela permet d’éviter les erreurs en amont du processus de conception et garantit une fonctionnalité optimale des pièces fraisées fabriquées.