Vous êtes-vous déjà demandé comment les machinistes parvenaient à obtenir des surfaces parfaitement planes sur les pièces métalliques ? Cet article dévoile les secrets des fraises à surfacer, en explorant leur sélection, le nombre de dents, les angles de l'outil et les plaquettes de fraisage. Découvrez comment ces outils transforment les matières premières en composants de précision, garantissant ainsi une qualité et une efficacité optimales dans la fabrication. Plongez dans ce cours pour apprendre les éléments essentiels qui vous permettront d'améliorer vos compétences en matière d'usinage !
L'outil principal pour l'usinage de pièces plates est une fraise à surfacer, qui possède des arêtes de coupe le long de sa circonférence et de sa face frontale. L'arête de coupe de la face frontale est considérée comme une arête de coupe secondaire.
La fraise à surfacer ayant généralement un grand diamètre, il est courant, lors du choix de la fraise, de séparer les dents et le corps de la fraise pour garantir une utilisation à long terme.
(1) Pour l'usinage de petites surfaces planes, sélectionnez un outil ou une fraise dont le diamètre est supérieur à la largeur du plan afin d'obtenir un fraisage en une seule passe. Les résultats optimaux sont obtenus lorsque le diamètre de la fraise à surfacer est de 1,3 à 1,6 fois la largeur de la surface à usiner. Cette plage garantit un enlèvement de matière efficace tout en minimisant la déviation de l'outil et les vibrations.
(2) Lors de l'usinage de grandes surfaces planes, il est nécessaire d'effectuer plusieurs passes avec une fraise de taille appropriée. Le diamètre de la fraise est limité par les spécifications de la machine-outil, la profondeur et la largeur de coupe souhaitées, ainsi que par les géométries de la plaquette et du porte-outil. Il faut tenir compte de facteurs tels que la puissance de la machine, sa rigidité et les capacités d'alimentation en liquide de refroidissement lors de la sélection de la taille optimale de la fraise pour les opérations en plusieurs passes.
(3) Pour les petites surfaces de pièces dispersées, optez pour une fraise de plus petit diamètre. Pour maximiser le taux d'enlèvement de matière et la durée de vie de l'outil, il faut que les 2/3 du diamètre de la fraise s'engagent dans la pièce. Cela se traduit par un diamètre de fraise d'environ 1,5 fois la largeur fraisée, ce qui garantit une formation et une évacuation efficaces des copeaux.
Lors d'un fraisage conventionnel (vers le haut), le bon rapport entre le diamètre de l'outil et la largeur de coupe garantit un angle de coupe avantageux lorsque la fraise pénètre dans la pièce à usiner. Cette approche minimise le risque d'écrouissage et améliore la qualité de la finition de la surface.
Si les capacités de la machine-outil ne permettent pas de maintenir le rapport de coupe idéal de manière constante, il faut envisager de diviser la profondeur de coupe axiale en plusieurs passes. Cette stratégie permet de préserver le rapport optimal entre le diamètre de la fraise et la largeur de coupe, ce qui améliore la stabilité du processus et la durée de vie de l'outil tout en maintenant la précision dimensionnelle.
Le nombre de dents d'une fraise est un facteur essentiel dans l'optimisation des processus d'usinage, car il a un impact direct sur l'efficacité de la production, la qualité de l'état de surface et les performances globales de coupe. Par exemple, une fraise à dents fines de 100 mm de diamètre comporte généralement 6 dents, tandis qu'une variante à dents denses de même diamètre peut en comporter 8 ou plus. Cette variation de la densité des dents influe considérablement sur la formation et l'évacuation des copeaux, ainsi que sur la dynamique de coupe.
Les fraises sont généralement classées en trois catégories en fonction de la densité des dents :
Le choix de la densité dentaire implique un équilibre minutieux entre plusieurs facteurs :
Le pas de la dent, qui détermine le nombre de dents engagées simultanément dans la coupe, est une considération cruciale. Pour maintenir la stabilité de la coupe et éviter les impacts de fraisage préjudiciables, il est impératif de s'assurer qu'au moins une dent est engagée dans la coupe à tout moment. Cet engagement continu réduit le risque d'endommagement de l'outil et de surcharge de la machine.
En outre, le pas de la dent doit permettre la formation et l'évacuation correctes des copeaux. Un espace copeaux insuffisant peut entraîner un tassement des copeaux, susceptible d'endommager à la fois les arêtes de coupe et la surface de la pièce. À l'inverse, une denture trop clairsemée peut entraîner une augmentation des efforts de coupe par dent et une diminution de la qualité de la surface.
L'angle de coupe de l'outil peut être positif, négatif ou nul par rapport au plan radial et au plan axial. L'angle de coupe zéro, où l'ensemble du bord de coupe frappe la pièce en même temps, n'est généralement pas utilisé.
Le choix de l'angle de la fraise à surfacer influe sur le mode de contact plan-fraise. Pour minimiser l'impact sur la fraise, réduire les dommages causés à la fraise et éviter le mode de contact avec la face stuv, il est important de tenir compte à la fois de l'angle de coupe de la fraise et de l'angle géométrique de la fraise à surfacer.
L'angle de coupe est déterminé par la combinaison des angles de coupe radial et axial.
Les outils à angle axial et radial négatif (appelés "double négatif") sont principalement utilisés pour l'usinage grossier de la fonte et de l'acier moulé, mais la machine-outil doit disposer d'une puissance élevée et d'une rigidité suffisante. La lame "double négative" possède une arête de coupe solide et peut supporter des charges de coupe importantes, mais la machine-outil, la pièce à usiner et le dispositif de fixation doivent également présenter une rigidité élevée.
Les outils à angle axial et radial positif (appelés "double positif") augmentent l'angle de coupe, ce qui allège la coupe et facilite l'évacuation des copeaux, mais la résistance de l'arête de coupe est faible.
Cette combinaison est idéale pour le traitement des matériaux tendres et des matériaux tels que l'acier inoxydable, l'acier résistant à la chaleur, l'acier ordinaire et la fonte. Elle doit être utilisée lorsque la machine-outil a une faible puissance, que le système de traitement n'est pas assez rigide et qu'il y a accumulation de copeaux.
La combinaison d'un angle de coupe radial négatif et d'un angle de coupe axial positif renforce la résistance du tranchant grâce à l'angle de coupe radial négatif et produit une force de cisaillement grâce à l'angle de coupe axial positif. Cette combinaison offre une forte résistance aux chocs et une arête de coupe tranchante, ce qui la rend adaptée au fraisage lourd de l'acier, de l'acier moulé et de la fonte.
L'angle de coupe positif radial et l'angle de coupe négatif axial entraînent le déplacement des copeaux cassés en dessous du centre, ce qui a pour effet de rayer la surface usinée et d'entraîner un mauvais enlèvement des copeaux.
Le choix de la préparation des plaquettes de fraisage est un facteur critique dans les opérations de fraisage plan. Le choix entre les plaquettes pressées et rectifiées dépend des exigences spécifiques de l'usinage, chaque type offrant des avantages distincts pour différentes applications.
Les plaquettes pressées sont plus rentables pour les opérations d'ébauche et présentent une résistance d'arête supérieure, ce qui les rend résistantes aux chocs et capables de supporter des vitesses d'avance élevées et de grandes profondeurs de coupe. Ces plaquettes présentent des géométries de brise-copeaux sur la face de coupe, qui réduisent efficacement les forces de coupe, minimisent le frottement entre l'outil, la pièce et les copeaux, et diminuent la consommation d'énergie. La nature robuste des plaquettes pressées les rend idéales pour l'enlèvement de matière lourd dans des applications de précision moins exigeantes.
Toutefois, les plaquettes pressées présentent des limites en termes de qualité de la finition de la surface et de précision dimensionnelle. La variation de la hauteur de la plaquette lorsqu'elle est montée sur le corps de la fraise peut être importante, ce qui risque d'affecter l'uniformité de la surface usinée. Malgré ces inconvénients, les plaquettes pressées restent largement utilisées dans les environnements de production en raison de leur rentabilité et de leur durabilité dans les scénarios d'usinage brut.
Pour les opérations de fraisage de finition, les plaquettes rectifiées sont le meilleur choix. Ces plaquettes offrent une précision dimensionnelle supérieure, ce qui se traduit par un positionnement précis de l'arête de coupe, une meilleure précision d'usinage et des valeurs de rugosité de surface plus faibles. Les techniques de rectification modernes permettent de créer des géométries de brise-copeaux optimisées et des angles de coupe positifs sur les plaquettes rectifiées, ce qui permet d'évacuer efficacement les copeaux et de réduire les efforts de coupe, même à des vitesses d'avance et des profondeurs de coupe plus faibles.
Les développements récents dans la conception des plaquettes pour l'usinage de finition se concentrent sur la création de grands angles de coupe positifs combinés à des rainures brise-copeaux rectifiées avec précision. Cette configuration permet une coupe efficace avec de petites vitesses d'avance et de faibles profondeurs de coupe, ce qui est essentiel pour obtenir des finitions de surface de haute qualité. Cependant, il est important de noter que lors de l'utilisation de plaquettes en carbure avec de très petites avances et profondeurs de coupe, il existe un risque de frottement de la pointe de l'outil contre la pièce à usiner si l'angle de coupe est insuffisant. Cela peut entraîner une usure prématurée de l'outil et une réduction de la durée de vie de la plaquette.
Pour optimiser les performances des plaquettes de fraisage, il convient de tenir compte des facteurs suivants :
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
FR 
EN 
AR 
DE 
ES 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO