Fraisage
Le fraisage est un procédé d’usinage réalisé au moyen d’un outil multiple (à plusieurs arêtes
de coupe) qui est animé d’un mouvement de rotation (Figure. 28):
o Mouvement de rotation de la fraise qui est entraîné par la broche de la machine, Mc
(mouvement rapide circulaire de coupe);
o Mouvement de translation de la pièce qui est fixée sur la table de la machine, Ma
(mouvement lent rectiligne uniforme d’avance).
Le mouvement de translation est orienté de façon à pousser la pièce contre la fraise suivant
une direction généralement perpendiculaire par rapport à son axe.
Fraisage en opposition et en concordance
Fraisage en opposition Fraisage en concordance l’avance de la dent est opposée à l’avance pièce. l’avance de la dent de même sens que l’avance
pièce
Caractéristiques du fraisage en opposition
Caractéristiques du fraisage en concordance
o L’attaque de la dent se fait avec une épaisseur
nulle, ce qui peut entraîner un refus de coupe
(copeau mini) sur la surface à générer
o Ce frottement entraîne une usure
supplémentaire
o L’attaque se fait sur une surface écrouie par la
dent précédente
coupe)
o Les efforts de coupe tendent a faire sortir la
pièce de la mise en position (efforts vers le
haut)
o Seul ce mode de travail peut être utilisé sur les
fraiseuses ayant des vis sans rattrapage de
jeux
o L’attaque de la dent se fait avec l’épaisseur
maximale (pas de copeau mini)
o La sortie de la dent se fait sur la surface a
générer avec une épaisseur nulle mais le
copeau est déjà crée ce qui facilite la coupe
o Les dents attaquent sur l épaisseur maxi ce qui
généré des chocs, il est intéressant d’avoir
plusieurs dents en prise pour limiter les chocs
o Si on attaque sur une surface brute de fonderie
on a une usure rapide
o Les efforts de coupe plaquent la pièces sur ses
appuis
o La machine doit être équipée d’une avance de
table sans jeu (vis à bille)
o Rugosité un peu meilleure a utilisé pour
matériaux écrouissables
Fraisage en bout & fraisage en roulant
Fraisage en bout Fraisage en roulant o La surface plane est obtenue par l’enveloppe
de la trajectoire de la pointe d’outil.
o Si l’axe de rotation n’est pas perpendiculaire a
la surface on usine une surface concave.
o La surface est composée de courbes
o Croisées, le copeau ayant une épaisseur
sensiblement constante si largeur fraisée
<0.7*diamètre de la fraise.
o On préférera toujours le fraisage en bout.
o La surface plane est obtenue par le profil
de la fraise qui se déplace et généré un
plan (travail de forme).
reporté sur la surface.
o Le copeau varie de 0 a l’avance /dent ce
qui crée des vibrations.
Fraisage en bout Fraisage en roulant
Les fraiseuses
Les fraiseuses ont supplanté certaines machines pour l'usinage de surfaces planes. Ces
machines peuvent également servir pour des opérations de contournage.
Angles de la fraise cylindrique
Les angles principaux dans une fraise cylindrique sont : l’angle d’hélice , l’angle de coupe s
et l’angle de dépouille ,
Les angles normaux, orthogonaux et d’hélice sont liés par des relations trigonométriques.
Angles mesurés dans un plan perpendiculaire par rapport à l’axe de rotation.r
r


Angles mesurés dans un plan normal par rapport à l’arête de coupe.n
n


Relations entre l’angle de coupe et l’angle de dépouille
Pour définir l’angle de coupe radial et normal , on trace le plan (plan r n sP
perpendiculaire à dans les coordonnées cylindriques) et on définit deux plans: (plan e nP
normal à l’arête) et (plan radial d’angle de coupe radial ), radP r
s
r
r
RR
N
N
Coupe RR (orthogonale)
R (X, Y, Z): repère cartésien Ps: plan perpendiculaire à e
R ( , ): repère cylindrique R : rayon de la fraisee e ez
P est le point courant de l’hélice.
Y
Z
e
C
e
zeA
Ps
X
X
Y
R
D’après la figure on définit quatre plans :
: Plan tangent à l’arête et contenant la vitesse de coupe, la base associée à ce plan est sP
avec et appartient à et est perpendiculaire à .( , , )s s sx y z sx sy sP sz sP
La direction de l’arête de coupe est définie dans le plan par le vecteur unitaire , tel que sP ny
qui l'angle de l’inclinaison d’arête (lorsque la coupe est dite orthogonale).( , )s n sy y 0s
: Plan normal à l’arête et à la base associée est , avec qui appartient ànP ( , , )n n nx y z ,n nx z
et est perpendiculaire à , tel que: et .nP ny nP ( , )s n sx x n sz z
: Plan de coupe qui est défini par les vecteurs unitaires tels que : cP ,c cy z
Direction de l’arête.c ny y
Angle de coupe normal.( , )s c nz z
Complète la base associée au plan de coupe , et est perpendiculaire au plan de cx cP cx
coupe , tel que:cP ( , ) .n c nx x
: Plan radial qui est défini par les vecteurs . Ce plan coupe le plan de coupe radP s sX et Z
suivant la direction , tels que: ( : angle de coupe radial).cP rz ( , ) ,s r rz z r
nx
cz
xn
sin cosr r s r s z x z
cos sins S n S n x x y
sin cos sin sin cosr r S n r S n r s z x y z
La projection de dans le plan normal donne la direction du vecteur unitaire . On trouve rz nz
la relation entre les angles de coupe : n et r
sin costan cos
r s n
Les conditions de coupe en fraisage
Le mouvement de coupe anime l’outil (fraise tournante). Le mouvement d'avance est un
mouvement de translation de l'outil.
La vitesse de coupe
Elle indique la vitesse à laquelle l’arête de coupe travaille la surface de la pièce. C’est un
important paramètre de l’outil, qui fait partie intégrante des conditions de coupe avec, pour
fonction, de garantir que l’opération est effectuée dans les meilleures conditions d’efficacité
par l’outil concerné.
La vitesse de broche (N en tr /min ) est le nombre de tours que l’outil de fraisage monté sur
la broche de la machine-outil effectue par minute.
La vitesse de broche, le diamètre de l’outil et la vitesse de coupe sont naturellement liés par
la formule (2).avec D : le diamètre de la fraise.
La vitesse d’vance - Avance par tour - Avance par dent
La vitesse d’avance ( en mm/min) est l’avance de l’outil en direction de la pièce, exprimée fv
en unités de distance par unité de temps. On parle également ici d’avance de la table.
L’avance par tour ( f en mm/ tr ) est une valeur spécialement utilisée pour calculer l’avance et
déterminer l’aptitude d’une fraise à surfacer à travailler en finition. Elle indique de combien
l’outil avance au cours d’une rotation.
L’avance par dent ( en mm/ dent) est un important paramètre en fraisage.zf
L’avance par dent indique la distance linéaire parcourue par l’outil alors qu’une certaine dent
est engagée.
L’avance par dent représente aussi la distance couverte entre la pénétration de deux dents
successives dans la pièce. Elle peut donc être exprimée en fonction du nombre l’arête de
l’outil z et de l’avance par minute, ou sous forme d’avance par tour.
La profondeur de passe
La profondeur de passe a (mm) (figure 36) correspond à l’épaisseur de matière enlevée par
l’outil. C’est la distance à laquelle l’outil est réglé au-dessous de la surface initiale de la
pièce.
Détermination du temps de coupe
Nous déterminons ici le temps de coupe dans le cas de fraisage en bout et le cas de fraisage
en roulant.
1 2
f zv
1 22
f zv
L’effort de coupe
Les difficultés que l’on éprouve à interpréter correctement les actions de coupe en fraisage
conduisent à envisager, pour le calcul des efforts et des puissances, l’hypothèse dite de
Hulle.
o Hypothèse de Hulle On placera l’outil dans les conditions de coupe suivantes : une seule arête de coupe,
enlevant une section droite S ap de matière uniquement par avance de l’outil à la vitesse
et sans rotation.fv
L’effort virtuel nécessaire pour assurer la vitesse d’avance de la fraise dans la matière estfv
i sF SK