Fraisage

Une fraise à plusieurs arêtes en rotation se déplace sur une pièce fixe

Le fraisage taille une pièce avec un outil en rotation à plusieurs dents, pendant que la pièce est déplacée devant lui. Il fait des faces planes, des rainures, des poches et presque n'importe quelle forme 3D : les faces de blocs-moteurs, les moules d'injection plastique et les boîtiers en aluminium de nombreux ordinateurs portables sont fraisés. C'est le procédé d'usinage le plus polyvalent.

Photo : Impressionmanufacturer, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Fraisage · vue de côté et trajectoire d'outil vue de dessus, 5 étapesLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous. La vue de gauche montre la coupe de côté ; la vue de droite montre comment l'outil est guidé, vue de dessus.

Fraisage en une minute, par MecMade

Comment ça marche

Brider le bloc. Un étau (un bridage à vis) ou des boulons maintiennent fermement la pièce sur la table de la machine, car les efforts de coupe sont importants.
Faire tourner la fraise. La broche fait tourner une fraise à plusieurs arêtes de coupe (dents). Les vitesses vont de quelques centaines de tr/min (tours par minute) pour de grandes fraises dans l'acier à 20 000 ou plus pour de petites fraises dans l'aluminium.
Régler la profondeur. La fraise est descendue à la profondeur de passe, de quelques dixièmes de millimètre pour la finition à plusieurs millimètres pour l'ébauche.
Avancer la pièce. La table déplace la pièce sous la fraise. Chaque dent prend une petite bouchée, typiquement de 0,05–0,2 mm d'épaisseur, et l'expulse sous forme de copeau.
Suivre une trajectoire. Un programme CNC (commande numérique : la machine suit des coordonnées codées) guide la fraise en X, Y et Z. Il trace des contours et vide des poches en de nombreuses passes, ébauche d'abord et finition en dernier, et change les outils automatiquement.

Chiffres clés

Matériaux: Métaux (aluminium, acier, titane, laiton), plastiques, bois, composites
Pièces typiques: Supports, boîtiers, blocs-moteurs, moules et matrices, carters de boîtes de vitesses, prototypes
Taille de pièce: De quelques millimètres à plusieurs mètres sur de grandes machines à portique (pièces d'ailes d'avions)
Précision: Typiquement ±0,01–0,05 mm ; environ ±0,005 mm sur des machines précises
État de surface: Typiquement Ra 0,8–3,2 µm (Ra = rugosité moyenne ; 1 µm est un millième de millimètre), avec des lignes de trajectoire d'outil visibles
Taille de série adaptée: De la pièce unique et des prototypes à des milliers de pièces
Coût d'outillage et de machine: Les fraises coûtent de dizaines à centaines de dollars ; les machines vont de quelques milliers de dollars (manuelles) à des centaines de milliers ou plus (CNC 5 axes)
Vitesse: De quelques minutes à quelques heures par pièce, selon la quantité de matière à enlever

Atouts et limites

Atouts

Fait presque toutes les formes : faces planes, rainures, poches, surfaces 3D
Pas d'outillage propre à la pièce : une nouvelle conception ne demande qu'un nouveau programme
Précis et répétable, facile à automatiser
Fonctionne sur la plupart des matériaux solides

Limites

Plus lent et plus coûteux par pièce que la fonderie ou le moulage à fort volume
Peut transformer la plus grande partie du bloc de départ en copeaux
Les angles intérieurs gardent toujours un rayon, car la fraise est ronde
Les cavités profondes et étroites sont difficiles : les fraises longues et minces plient et vibrent

Où on l'utilise

AéronautiqueNervures et longerons d'ailes, carters de moteurs, supports usinés dans la masse en aluminium ou en titane
AutomobileBlocs-moteurs et culasses (faces planes), carters de boîtes de vitesses, prototypes
OutillageMoules d'injection, matrices de fonderie sous pression, matrices d'emboutissage
ÉlectroniqueBoîtiers d'ordinateurs et de téléphones, dissipateurs thermiques, boîtiers
MédicalImplants de genou et de hanche, instruments chirurgicaux

Comment le reconnaître

De fines lignes parallèles ou des arcs qui se chevauchent sur les faces planes : les trajectoires de la fraise.
Des angles intérieurs arrondis dans les poches, correspondant au rayon de la fraise.
De grands tourbillons circulaires sur les grandes faces planes, et de minuscules crêtes (festons) sur les surfaces 3D courbes.

À comparer avec

Tournage5.1la pièce tourne au lieu de l'outil, donc le tournage fait des pièces rondes plus vite et moins cher.Perçage5.3un foret ne fait que plonger droit pour faire des trous ; une fraise se déplace aussi latéralement.Électroérosion par enfonçage6.6érode avec des étincelles au lieu de couper, atteignant les angles intérieurs vifs et l'acier trempé que le fraisage a du mal à traiter.

À regarder

Autodesk Fusion · Les bases du fraisage pour débutants

Sandvik Coromant · Un gros plan d'une fraise en action

DMG MORI · Un centre d'usinage 5 axes (une fraiseuse CNC qui peut aussi incliner la pièce), présenté par son fabricant

Practical Machinist · De vraies coupes 5 axes qui sculptent des pièces complexes

Voir de vraies photos

Wikipédia : Fraisage (usinage) — fraises, fraiseuses et centres d'usinage
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

En fraisage, la fraise tourne et la machine déplace la pièce ou la fraise le long d'une trajectoire programmée.
Chaque dent prend une petite bouchée, donc une fraise avec plus de dents peut avancer plus vite.
Les angles intérieurs arrondis et les fines lignes de trajectoire sont la signature d'une pièce fraisée.