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 concordancel’avance de la dent est opposée à l’avance pièce. l’avance de la dent de même sens que l’avance

pièce

McMc

Ma

Ma

Mc

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

o Les efforts de coupe sont importants (refus de

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 roulanto 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).

o Un défaut sur l’arrête coupante est

reporté sur la surface.

o Le copeau varie de 0 a l’avance /dent ce

qui crée des vibrations.

o La surface est composée d’ondulations.

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 NN (normale)

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

Rotation de fraise P

radP

sz

V (matière/outil)sP

nP

n

ny

S

sy

cz

P

r s

rz

ψsx = e

ze

e

sz

cP

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

s x e

S

ny

dans le plan sP

s

s zy = -e

dans le plan radP

sz

r

rz

sx

Xrr

dans le plan nP

n sz zn

cz

xn

cxn

D’après la figure (35), on a :

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 costancos

r sn

r

tantancos

nr

s

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.

Cas de fraisage en bout :

1 2

1000

cz c

D L l lt

f zv

Longueur de la fraise,:L

Longueur d’approche,1 :l

longueur de dégagement.2 :l

Cas de fraisage en roulant

1 22

1000

cz c

a D a l l L Dt

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 HulleOn 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

Ona : Alors la force de coupe est calculée par la formule suivante :i f c cFv F v

s zc

K apf zFD