Fraisage en bout 101 : un guide complet pour les machinistes

Concernant la fabrication, différents procédés d'usinage sont disponibles pour garantir l'obtention de pièces au profil adéquat.

Le fraisage en bout est l'un de ces processus vitaux. Dans ce guide, nous examinerons certains processus critiques du processus de fraisage en bout. De la définition, de la classification, des avantages aux limites, vous trouverez toutes les informations sur le processus de fraisage en bout.

Qu'est-ce que le fraisage en bout

Nous pouvons le décrire comme un processus d'usinage qui utilise un outil de coupe appelé fraise en forme de cylindre possédant de nombreuses arêtes de coupe.

Le mouvement de cette fraise peut être dans le sens haut-bas, d'un côté à l'autre ou une combinaison de toutes ces directions pour vous fournir la forme de profil souhaitée.

Le fraisage en bout se distingue facilement des autres fraisages car l'axe de l'outil de coupe est orienté parallèlement au plan de la surface usinée. En revanche, dans le fraisage en bout, l'axe de l'outil de coupe a une orientation perpendiculaire à la surface usinée.

Avantages du fraisage en bout

La raison pour laquelle le fraisage en bout est la méthode d'usinage préférée dans de nombreuses industries est due aux nombreux avantages que vous pouvez en tirer. Voici quelques-uns des avantages dont vous pouvez bénéficier grâce au fraisage en bout :

Vous pouvez utiliser le fraisage en bout pour réaliser diverses opérations d'usinage telles que le contournage, le profilage ainsi que le surfaçage et le rainurage.
Vous obtenez des degrés de précision plus élevés avec des marges d’erreur minimales, ce qui est une exigence pour les composants complexes.
Il peut fournir une finition lisse et précise qui ne nécessite pas d'opérations de finition secondaires supplémentaires telles que le meulage.
Il présente une large compatibilité avec les matériaux et vous pouvez l'utiliser sur les métaux, les plastiques et divers types de matériaux composites
Avec le bon matériau et des paramètres de fonctionnement optimaux, vous pouvez obtenir une durabilité et une durée de vie prolongée de l'outil. Cela réduit la fréquence de remplacement de l'outil et le temps de changement de l'outil.
Le processus est rapide et efficace, ce qui est favorable aux lignes de production

Processus de fraisage final

Il ne s’agit pas d’un processus très compliqué et vous pouvez réaliser le fraisage en suivant les étapes clés suivantes :

Sélection d'outils : vous devez sélectionner le bon type de fraise qui conviendra au matériau et produira la bonne coupe. Le type d'outil que vous choisissez définit la vitesse de production de votre pièce finale, sa précision et son aspect.
Configuration de la machine : effectuez tous les réglages possibles sur votre fraiseuse en veillant à ce que votre pièce soit bien fixée et que l'outil de coupe soit bien placé. Il est essentiel que vous obteniez le bon alignement pour obtenir la dimension et la finition de surface parfaites.
Paramètres de coupe : Certains des paramètres recommandés qui nécessitent votre réglage sont la vitesse de broche, la vitesse d'avance et la profondeur de coupe. Ces paramètres sont responsables de la vitesse de coupe, de l'état de l'outil de coupe et de la finition de surface de votre pièce.

Coupe: La coupe aura lieu une fois que la fraise aura atteint une vitesse élevée et sera entrée en contact avec votre pièce. Elle suivra le chemin tracé pendant la coupe. Cet outil peut couper selon plusieurs axes pour obtenir la conception de pièce souhaitée.
Enlèvement de copeaux : Vous pouvez utiliser de l'air, un liquide de refroidissement ou même des systèmes d'aspiration pour éliminer les copeaux de métal produits au cours de ce processus. Cela réduit les cas de redécoupe et prolonge la durée de vie de l'outil tout en vous offrant une finition propre.
Inspection: Après le fraisage, vérifiez si votre pièce a atteint la précision dimensionnelle et la finition appropriée. Vous pouvez effectuer les ajustements correctifs nécessaires pour atteindre les spécifications requises.

Classification des fraises en bout en fonction des catégories

Il existe plusieurs façons de classer les fraises en bout en fonction de divers aspects. Analysons certaines des catégories dans lesquelles nous pouvons les regrouper et ce que nous considérons comme :

Basé sur la géométrie de l'outil

Fraises plates : ils sont conçus avec un tranchant plat et nous les utilisons principalement lorsque nous voulons réaliser des méplats, des fentes et des poches. Ils sont très importants, en particulier dans les applications exigeant des angles et des mesures précis, comme la fabrication d'ordinateurs.
Fraises à arrondir les coins : ils ont un rayon sur leur tranchant qu'ils utilisent pour arrondir les angles de votre pièce. Nous les utilisons principalement dans les opérations finales car ils peuvent améliorer la robustesse de la pièce.
Fraises à chanfreiner : leur conception comprend un outil de coupe latérale dont le seul but est de créer un cône ou un biseau en plus de chanfreiner votre pièce. Nous l'utilisons principalement lorsque nous voulons ébavurer des bords tranchants et donner à votre pièce un attrait esthétique.
Fraises à bout sphérique : Il est doté d'une forme de pointe arrondie qui fonctionne bien dans la finition et lors de la découpe de formes profilées en 3D. Vous trouverez leur application principalement dans la fabrication de moules et la production de composants aéronautiques.

Basé sur le matériel

Fraises en cobalt : Leur résistance à l'usure est très élevée, ce qui en fait le meilleur choix pour la manipulation de pièces dures. Leurs domaines d'application se situent principalement dans les cas où il y a génération de chaleur pendant la coupe.
Fraises en acier rapide (HSS) : ils sont très résistants et moins coûteux, ce qui les rend largement utilisés dans les opérations de fraisage ordinaires. Vous pouvez les utiliser dans les opérations de fraisage impliquant des matériaux relativement mous tels que l'acier doux et l'aluminium.
Fraises en carbure : ils sont extrêmement durs et peuvent usiner facilement des matériaux difficiles à couper comme le titane. Leur fonctionnement à grande vitesse de coupe permet d'améliorer leurs performances de coupe.

En fonction du nombre de flûtes

Fraises à deux cannelures : Elles sont idéales pour les opérations de rainurage qui dépendent fortement de la précision du dégagement des copeaux. Elles y parviennent grâce à deux arêtes de coupe sur leur surface.
Fraises à trois cannelures : ils présentent des caractéristiques variées entre une bonne évacuation des copeaux et une bonne finition de surface. Nous les utilisons principalement pour des pièces intermédiaires qui ne sont ni trop rigides ni trop souples.
Fraises à quatre cannelures : Avec quatre arêtes de coupe, ils peuvent vous fournir une finition de surface parfaite avec une texture très lisse. Ils fonctionnent mieux avec des pièces dures telles que l'acier inoxydable.

Basé sur l'application

Fraises d'ébauche : ils intègrent des arêtes de coupe finement ondulées pour pouvoir enlever de gros volumes de matière en une seule fois. Nous les utilisons généralement dans les premières étapes des opérations d'usinage où la vitesse de coupe est plus importante que la finition de surface.
Fraises de finition : Grâce à leurs bords de coupe lisses, ils sont conçus pour vous offrir une finition de surface finale lisse. Ils fournissent des dimensions très précises et la bonne planéité de surface là où cela est nécessaire.

Limites du fraisage en bout

Comme tout autre procédé, le fraisage en bout comporte son lot d'inconvénients. En voici quelques-uns :

Cela entraîne une usure rapide de l'outil en raison de la coupe de matériaux durs à des vitesses élevées, ce qui nécessite de le changer ou de l'affûter fréquemment.
Vous avez besoin d'une procédure de configuration complexe pour exécuter l'ensemble de la procédure de fraisage final, comme le choix du bon outil et des paramètres de coupe, entre autres
Les fraises haut de gamme telles que celles en cobalt et en carbure sont relativement chères et vous risquez de dépenser beaucoup d'argent rien que pour les fraises.
Lors de la manipulation de pièces longues, des vibrations fréquentes entraînent généralement une mauvaise finition de surface et des dimensions inappropriées
Il se peut que vous ne puissiez pas réaliser certaines coupes sur des conceptions complexes car elles sont limitées par la géométrie de l'outil de la fraise.

Fraisage en bout contre fraisage traditionnel

Le fraisage en bout et le fraisage traditionnel sont des procédés d'usinage que nous utilisons couramment dans de nombreux secteurs. Ils peuvent sembler similaires, mais ils diffèrent sur plusieurs aspects clés que nous allons examiner de plus près.

· Orientation de l'outil

Le positionnement de l'outil dans le fraisage traditionnel est conçu de telle manière que l'axe de l'outil se trouve dans le même plan que la surface de votre pièce. Cela diffère du fraisage en bout, dont l'axe de l'outil se trouve sur un autre plan perpendiculaire.

· Polyvalence

Avec le fraisage en bout, la polyvalence est à un autre niveau puisque vous pouvez effectuer de nombreux types d'opérations telles que le fraisage en bout ou le rainurage avec une seule fraise. Le fraisage traditionnel comporte des opérations plus ciblées avec des outils alternés pour différentes opérations.

· Complexité des formes

Vous pouvez facilement usiner des formes tridimensionnelles avec des contours et des formes de coupe en utilisant le fraisage en bout avec précision. D'autre part, le fraisage traditionnel fonctionne mieux lorsque vous coupez des formes plates.

· Finition de surface

En général, le fraisage en bout est généralement le meilleur résultat en termes de finition de surface, en particulier dans les cas où vous utilisez des fraises de finition. Le fraisage normal peut nécessiter l'application de procédures de finition supplémentaires telles que le lissage.

· Taux d'enlèvement de matière

Grâce à la possibilité d'utiliser plusieurs arêtes de coupe à la fois, vous pouvez obtenir un taux d'enlèvement de matière plus élevé par rapport au fraisage traditionnel. Cela est particulièrement évident lors de la phase d'ébauche du fraisage.

Comparaison entre le fraisage et le perçage

Nous pouvons classer le fraisage en bout et forage dans la même catégorie puisque dans les deux cas, nous avons affaire à des outils rotatifs et à un enlèvement de matière. Cependant, les deux ont des objectifs différents que nous allons examiner brièvement, tels que :

· Mouvement de coupe

La direction du mouvement lors du perçage est normalement dans un axe vertical, ce qui entraîne la création de trous cylindriques sur votre pièce. D'autre part, le fraisage en bout implique plusieurs mouvements dans différentes directions qui vous permettent de créer diverses formes 3D et surfaces profilées.

· Géométrie de l'outil

Les forets sont équipés d'extrémités tranchantes qui sont censées faciliter le processus de création de trous. Cela contraste avec les fraises qui présentent une extrémité coupante plate ou arrondie sur les côtés ainsi qu'aux extrémités.

· Application

Le seul but du processus de perçage est de créer des trous pour diverses applications. D'autre part, le fraisage en bout peut vous permettre d'effectuer davantage d'opérations telles que le perçage, le rainurage, le dressage et même le contournage.

· Précision et finition

En comparant ces deux méthodes, vous obtiendrez très probablement une meilleure finition de surface sur votre pièce à usiner en utilisant le fraisage en bout. En plus, le processus est plus précis que le perçage.

· Usure des outils

Vous constaterez une usure locale plus importante des pointes de forets lors de vos opérations. En revanche, les fraises s'usent à partir du bord de coupe périphérique, ce qui a des impacts différents sur la durée de vie de l'outil et la capacité de coupe.

Bonnes pratiques pour le fraisage en bout

Si vous souhaitez obtenir des résultats optimaux lors du fraisage en bout, vous devez suivre plusieurs procédures de bonnes pratiques. Examinons de plus près certaines d'entre elles et la manière dont elles peuvent vous aider à y parvenir :

Sélection d'outils : Assurez-vous d'avoir choisi la fraise la plus appropriée à utiliser pour améliorer l'efficacité de coupe ainsi que la durabilité de l'outil. Avoir le bon outil réduit l'abrasion et vous pouvez obtenir la texture de surface requise.
Paramètres de coupe : En choisissant la vitesse de broche et la vitesse d'avance appropriées, vous pouvez obtenir une durée de vie plus longue de l'outil avec une capacité de coupe maximale. Vous pouvez réduire les bris d'outils et standardiser votre fraisage de rendu en ajustant correctement les paramètres.
Utilisation du liquide de refroidissement : En ajoutant du liquide de coupe ou du liquide de refroidissement à la pièce et à l'outil de coupe, la génération de chaleur et la friction sont considérablement réduites. Vous pouvez obtenir une meilleure finition de surface en réduisant l'accumulation de copeaux sur l'outil de coupe.
Entretien des outils : Il est conseillé de vérifier et de changer périodiquement les fraises usées pour garantir des coupes régulières. Un entretien régulier garantit que vos outils sont suffisamment affûtés pour fournir un tranchant précis qui minimise les erreurs.
Gestion des puces : vous pouvez adopter des méthodes appropriées de manipulation des copeaux, qui peuvent inclure des aspirateurs ou des soufflages d'air.
Contrôle des vibrations : si vous souhaitez obtenir des vibrations minimales, optez pour une longueur d'outil appropriée avec des conditions de coupe appropriées pour réduire les forces de coupe.

Applications du fraisage en bout

Le fraisage en bout est un processus très critique qui a un impact important sur les opérations de diverses industries. Certaines de ses applications les plus remarquables comprennent :

Dans la fabrication aérospatiale, il crée des composants petits et complexes tels que des aubes de turbine et des raccords de précision
Les constructeurs automobiles l'utilisent pour produire des composants de moteur et divers ensembles de transmission
Dans le secteur médical, elle produit des équipements de santé tels que des implants corporels et des outils opérationnels généraux
Dans l'usinage général, nous utilisons le fraisage en bout pour créer des supports, des boîtiers et divers travaux personnalisés
L'industrie de fabrication d'outils et de matrices l'utilise dans la production de moules, de matrices et d'outillages utilisés dans la production de masse

Conclusion

Il est important que vous ayez une compréhension claire des types de fraises, de leurs utilisations et des méthodes d'application appropriées pour obtenir les meilleurs résultats. En effet, la technique de fraisage en bout permet de créer des composants précis et détaillés dans différents domaines.

Ressources connexes:

Fraisage de filetage – Source : TSINFA

Fraisage 3 axes, 4 axes et 5 axes – Source : TSINFA

Fraisage en montée vs fraisage conventionnel – Source : TSINFA

Processus de fraisage – Source : WIKIEPEDIA

Fraisage dynamique – Source : TSINFA

Fraisage horizontal ou vertical – Source : TSINFA