Outils de coupe pour fraiseuses : types, fonctions et guide de sélection

Nous sommes sûrs que vous avez vu quotidiennement de nombreux composants aux formes complexes. Ces composants sont utilisés dans de nombreuses applications telles que les aubes de turbine, les blocs moteurs, etc. Vous vous demandez comment ces composants sont fabriqués. Une fraiseuse CNC est utilisée pour fabriquer ces composants. Des outils de fraisage sont utilisés pour usiner les composants de cette machine. Cet article porte sur ces outils de fraisage, leurs types et leurs utilisations, etc.

Que sont les fraises et comment sont-elles utilisées ?

Il existe une multitude de fraises adaptées à différents usages d'usinage. Comprendre leurs caractéristiques et leurs fonctions vous permettra de fabriquer des pièces de qualité.

Qu'est-ce qu'une fraise ?

Comme je l'ai déjà dit, une fraiseuse utilise de nombreuses fraises pour usiner un composant. Ces fraises sont des objets aux bords tranchants qui enlèvent l'excès de matière sous forme de copeaux pour lui donner la forme souhaitée. Les fraises à surfacer, les fraises à brames, les forets, etc. sont les fraises les plus courantes.

Aperçu des outils de coupe des fraiseuses

Son mécanisme de fonctionnement est simple. Il suffit d'enfoncer l'outil de coupe dans la pièce à usiner, puis de le déplacer dans la direction où le matériau doit être enlevé. Une fraise est un exemple d'outil de fraisage qui enlève du matériau en utilisant la pointe au lieu des côtés.

13 types différents de fraises

Jusqu'à présent, je n'ai mentionné qu'un seul outil de coupe. Dans cette section, vous découvrirez d'autres outils de fraisage.

• Fraise à surfacer

• Plusieurs dents sont gravées sur ce type de fraise
• Assure une finition de surface efficace
• Idéal pour les grandes surfaces

• Fraise à dalles

• Corps cylindrique avec bords tranchants périphériques tranchants
• Utilisé pour l'enlèvement de matériaux en vrac
• Spécialement conçu pour fraiseuse horizontale

• Coupe-fente en T

• Utilisé pour usiner des fentes en « T »
• Utilisé pour utiliser des boulons et des attaches, etc.

• Moulin à fil

Utilisé pour:

• Opérations de filetage
• Créer des threads internes ou externes
• Usinage de matériaux difficiles

• Fraises à chanfrein

• Utile pour créer un bord biseauté
• Conçu pour le chanfreinage et l'ébavurage des bords des pièces
• Améliorer la fonctionnalité et l'esthétique

• Fraises à engrenages

• Outils de coupe d'engrenages utilisés pour la fraiseuse d'engrenages
• Utilisé pour créer efficacement des profils de dents complexes
• Utilisé pour les formes d'engrenages à développante

• Outils de fraisage de rayons et de creux

• Utiliser pour créer des bords arrondis
• Idéal pour l'usinage de sections creuses
• Utilisez-le pour des courbes esthétiques et fonctionnelles

• Coupeur de nez de boule

• Alaussi connu sous le nom de fraise à boulets
• La forme hémisphérique de l'outil de coupe
• Utilisé pour l'usinage de surfaces 3D, la fabrication de moules et l'usinage de courbes complexes

• Coupe-face et coupe-côtés

• Ccoupe simultanément les côtés et la surface de la pièce
• Idéal pour le rainurage et l'usinage de surface
• Offre une polyvalence dans les applications de fraisage

• Fraise en bout d'ébauche

• Contient des dents dentelées pour améliorer l'efficacité de la coupe
• Conçu pour les opérations de coupe grossière
• Permet un retrait rapide de la matière

• Coupeur d'aspérule

• Posséder un fond plat avec un profil semi-circulaire
• Utilisé spécifiquement pour l'usinage des rainures de clavette Woodruff
• Utilisé pour les composants, c'est-à-dire les engrenages et les arbres

• Coupeur d'engrenages en développante

• Spécialement conçu pour la création d'engrenages à développante
• Responsable de la production de géométries robustes pour la transmission de puissance dans les systèmes d'engrenages

• Coupe-queue d'aronde

• Utilisé pour l'usinage de rainures en queue d'aronde
• Couramment utilisé dans les gabarits et les montages
• La conception assure un maintien sécurisé de la pièce

Types courants de fraises en bout et leurs fonctions

Nous avons présenté 13 types de fraises, mais il existe une fraise très importante et largement utilisée : la fraise en bout. Pourquoi est-elle si répandue ? Parce qu’elle se décline en différents modèles et permet de réaliser des coupes variées, notamment des rainures, des poches, des profils, etc. Nous allons donc vous présenter trois fraises en bout en fonction de leurs caractéristiques.

Fraise en bout d'ébauche

La fraise à ébaucher est adaptée à l'usinage d'ébauche grâce à sa conception à arêtes ondulées ou à ses brise-copeaux. Ces caractéristiques permettent d'enlever rapidement de grandes quantités de matière.

Fraise de finition

La fraise de finition est généralement utilisée pour la finition de surface finale en raison de ses arêtes de coupe lisses et de son grand nombre de dents.

Fraise à hélice variable

La fraise à hélice variable permet de réduire les vibrations et d'améliorer la stabilité ; elle est largement utilisée pour les matériaux d'ingénierie spéciaux difficiles à usiner, tels que l'acier inoxydable et le titane.

• Fraise à hélice haute

La fraise à hélice à grand angle possède un angle d'hélice supérieur à 35°, ce qui lui permet d'évacuer rapidement les copeaux. Elle est particulièrement adaptée à l'usinage de l'aluminium et des matériaux tendres.

• Fraise à hélice basse

Cette fraiseuse possède une résistance supérieure, ce qui en fait le choix idéal pour l'usinage de matériaux durs.

Types de fraises pour outils de coupe

Dans l'introduction précédente, vous avez certainement déjà bien compris les différents types de fraises. Nous allons maintenant poursuivre cette présentation en nous basant sur la forme des fraises : carrées, à rayon d'angle et sphériques.

Embout carré

• Doté d'une extrémité de coupe plate
• Assure l'efficacité de l'usinage des surfaces planes et des fentes
• Également utilisé pour des coupes plus profondes

Rayon coin

• Comme leur nom l'indique, ces fraises sont dotées d'une extrémité ronde
• Utile pour créer des contours et des motifs complexes
• Vous pouvez utiliser ces embouts lorsque les applications nécessitent des bords arrondis ou une finition de surface plus élevée

Embouts à tête sphérique

Vous pouvez fabriquer facilement des contours 3D, des moules et des courbes complexes à l'aide de forets à tête sphérique. Ces forets sont constitués d'une pointe hémisphérique qui assure la fiabilité du travail.

Types de fraises pour fraiseuses manuelles

Dans ce type, plusieurs opérations telles que le fraisage de faces ou le rainurage peuvent être effectuées. Les fraises manuelles sont utilisées pour des opérations de fraisage simples. Le nom commun des fraiseuses manuelles est le fraisage au genou. Il s'agit d'un fraisage au genou car il utilise un genou vertical pour ajuster la pièce de haut en bas pour l'usinage.

Types courants de fraises et leurs fonctions

Toutes les fraises suivantes sont classées en fonction de leurs conceptions et de leurs fonctions.

Types de fraises à queue

Nous allons examiner ici quelques types courants de fraises. Commençons donc par :

Fraises à boulets

Vous avez certainement déjà vu des moules dans lesquels des surfaces courbes sont nécessaires. Dans ce cas, on utilise des fraises à boulets. Une pointe hémisphérique à l'extrémité de cette fraise permet de produire efficacement des formes rondes.

Fraises carrées

Si vous avez besoin de coins et de bords précis dans vos composants, utilisez des fraises à bout carré pour travailler efficacement.

Fraises à rayons

Vous pouvez les appeler fraises à bout rond d'angle car ces outils sont spécialisés dans la création de bords arrondis sur les pièces. De tels bords sont importants pour l'aspect esthétique et fonctionnel. Ces outils sont spécialement conçus pour les coupes profondes à l'intérieur des poches ou à l'arrière des pièces.

Fraises en bout à sous-cotation

Certaines zones des composants ne peuvent pas être usinées avec des outils de fraisage standard, car ces outils ne peuvent pas atteindre ces points. C'est pourquoi les fraises à contre-dépouille font ce travail en raison de leurs angles et de leurs géométries. Elles produisent une finition de surface de haute qualité.

Fraises en bout à rayon d'angle

Si vos composants présentent des angles vifs, ces composants sont préoccupants. En effet, ils contiennent des points de concentration de contraintes qui vont commencer à générer des fissures et donc, à terme, une défaillance. Ces arêtes vives sont émoussées à l'aide de fraises à rayon d'angle.

Fraisage en bout et fraisage en bout

Fin de fraisage

Les fraises à plaquettes indexables sont utilisées pour la découpe de pièces à usiner plutôt que de pointes. Meilleure technique pour la fabrication de poches et de composants complexes. Les pièces verticales et horizontales sont usinées à l'aide de la technique de fraisage en bout.

Fraisage de face

Cette technique produit des surfaces planes perpendiculaires à la broche, idéales pour les étapes de finition.

Fraises à surfacer

Vous êtes-vous déjà demandé quel outil utiliser pour finir les côtés d'une marche sur une pièce rectangulaire ? La réponse est donc d'utiliser des fraises à surfacer. Ces outils fonctionnent mieux pour éliminer les matériaux en vrac tout en conservant une bonne finition de surface.

Fraises à brames

Ces outils sont utilisés pour le fraisage en avalant et fonctionnent parallèlement à la direction de la pièce. Des coupes plus difficiles sont possibles avec une grande rapidité et une grande efficacité.

Fraises à rainurer et à rainurer en T

Fraises à rainure en T

Utilisé pour enlever l'excès de matière pour le transformer en composants en forme de T. Quelques exemples de ces outils sont une fraise à rainurer en T HSS, une fraise à rainurer en T indexable, etc.

Fraises à rainurer

Si vous devez réaliser des rainures ou des fentes sur les composants, des fraises à rainurer sont utilisées. Les exemples courants incluent la fraise à rainurer Woodruff, la fraise à rainurer simple, etc.

Fraises de forme

Ces outils sont personnalisés en fonction des applications mais sont principalement utilisés pour réaliser des profils sur les pièces. Les types les plus courants comprennent les profils convexes, les arrondis d'angle, etc.

Coupe-mouches

Vous pouvez utiliser des fraises à la fois pour le fraisage manuel et pour les opérations de fraisage CNC. Elles sont utilisées pour produire des surfaces planes et usiner facilement des composants de grande taille et plats. Dans le fraisage manuel, elles sont utilisées pour obtenir une bonne rugosité et une bonne finition de surface.

Outillage de fraisage et pièces d'outils

Cette section concerne le guide de sélection des outils de fraisage.

Anatomie d'un outil de fraisage

L'anatomie d'un outil de coupe signifie quelle est la géométrie ou la structure de l'outil de coupe. Tout outil de fraisage est composé de trois parties : les goujures, les angles d'hélice et les arêtes de coupe.

Flûtes

Des rainures en spirale sont présentes sur la surface de l'outil permettant l'évacuation des copeaux.

Angles d'hélice

L'angle entre les tangentes du tranchant et l'axe central de l'outil. Il affecte la force de coupe, les vibrations et la génération de chaleur.

Bords coupants

Les bords qui coupent ou enlèvent la matière de la surface de la pièce.

Liste des outils de fraisage CNC

Le tableau suivant présente la liste des principaux outils de fraisage.

Fraises horizontales et outils de fraisage verticaux

Matériaux pour outils de fraisage

Pour fabriquer des outils de coupe, il faut des matériaux à haute dureté et à haute résistance à l'usure. Cette section présente quelques matériaux remarquables.

Types de matériaux pour fraises

Acier à outils au carbone

Si le matériau de votre pièce est tendre, utilisez un outil fabriqué dans ce matériau. Il est doté d'une limite qui est affectée par la surchauffe pendant l'opération de fraisage.

Acier rapide (HSS)

Ses propriétés de durabilité, d'usure et de résistance aux hautes températures rendent l'acier rapide adapté à une utilisation dans la fabrication de fraises.

Outils en carbure cémenté

Les outils de fraisage fabriqués à partir de carbure de tungstène et autres matériaux sont appelés outils en carbure cémenté. Il s'agit du matériau le plus adapté à une utilisation à des vitesses et des températures élevées.

Fraises à céramique et cermet

Cermet signifie céramique + métal, ce qui signifie ténacité et dureté de l'outil de coupe. Les fraises en cermet et en céramique sont utilisées pour les opérations à grande vitesse.

Matériaux stellites

Alliages à base de co-polymère résistants à la chaleur, à l'usure et à la corrosion.

Revêtements pour outils de fraisage

Des revêtements résistants à la corrosion et à l'oxydation tels que le SiC sont appliqués sur les outils de fraisage, ce qui contribue à résister à la corrosion et à l'oxydation à haute température. Les revêtements augmentent la durée de vie globale des fraises.

Fraise à queue et fraise à surfacer – Différences clés

Voici les principales différences :

En fraisage en bout, on utilise des fraises qui enlèvent la matière par les côtés plutôt que par la pointe. Les principaux types de fraisage sont le rainurage, le profilage et le contournage. Utilisé pour les travaux de précision et l'usinage de pièces aux formes complexes, c'est un outil performant pour l'usinage à grande vitesse. On utilise une fraise à surfacer pour les surfaces planes. Les principaux types de fraisage comprennent le surfaçage, le nivellement, etc. 

Après avoir pris connaissance des différences entre une fraise en bout et une fraise à surfacer, vous pouvez en apprendre davantage sur principales différences entre le fraisage en bout et le fraisage frontal afin que vous puissiez faire fabriquer vos pièces avec succès.

Guide de sélection des fraises CNC

Facteurs à prendre en compte lors de la sélection des outils de fraisage

Vous devez prendre en compte les facteurs suivants avant de sélectionner un outil de fraisage :

Dimensions une taille appropriée pour l'outil

Diamètre: L'outil doit avoir la taille du diamètre du trou sur la pièce

Compatibilité avec le matériau de la pièce : Les outils sont différents pour les matériaux plus durs et plus mous, alors choisissez en conséquence.

Une fraise plate est une dent de coupe plate entourant l'outil.

Outillage pour fraiseuses

Les différents types d'outils de fraisage sont les fraises en bout, les fraises à surfacer, les fraises à rainurer en T, etc. Ces outils sont différents en termes de conception et de fonctionnalité.

Conseils pour choisir le bon outil de fraisage

Tenez compte des facteurs suivants des outils de fraisage avant de choisir un outil de fraisage :

1. Les conceptions (Designs)
2. Nombre de flûtes
3. Angle d'hélice
4. Géométrie de la fraise

Le nombre de cannelures d'un outil de fraisage affecte la finition de surface et l'angle d'hélice affecte l'enlèvement des copeaux. Tenez compte à la fois de la finition de surface et de la rugosité avant de choisir l'outil de fraisage.

Outils de fraisage CNC en action

Cette section montre comment fonctionne un outil de fraisage.

Outils de coupe de fraisage CNC pour l'usinage complexe

La CNC fonctionne par programmation et avec moins d'intervention humaine, ce qui limite les risques d'erreurs. Nous utilisons des machines CNC en raison de leurs fonctionnalités avancées. Cela nous permet d'obtenir des machines de précision pour les pièces complexes.

Stratégies de fraisage CNC pour une efficacité élevée

Les deux meilleures techniques peuvent être utilisées pour le fraisage en montée à haut rendement et le fraisage conventionnel. En montée, l'outil de coupe fonctionne dans le sens de la pièce. Alors que dans le fraisage conventionnel, l'outil fonctionne dans le sens opposé du mouvement de la pièce, ce qui permet une vitesse et une précision accrues.

Maintenance des outils de coupe des fraiseuses

Voici les conseils pour entretenir les outils de coupe des fraiseuses :

Nettoyage et stockage des outils de fraisage

Le nettoyage des outils avant et après l'opération permet de les protéger de la corrosion. Gardez les outils de coupe rangés de la manière la plus simple possible.

Réaffûtage et remplacement d'outils

Après avoir utilisé des outils de fraisage pendant plusieurs cycles, les pointes des outils s'émoussent. C'est pourquoi vous devez inspecter les pointes avant et après l'opération. Si le réaffûtage est préférable, faites-le, sinon il est judicieux de remplacer l'outil par un neuf.

Conclusion

Nous pouvons conclure que les outils de fraisage sont importants pour les opérations de fraisage. Ils sont différents en termes de conception, de nombre de cannelures, de géométrie, etc. qui affectent l'opération de fraisage, donc des facteurs tels que le diamètre, la taille et la compatibilité du matériau de la pièce doivent être pris en compte avant de choisir un outil.

Questions fréquentes

Comment choisir le meilleur matériau pour un outil de coupe ?

Si vous connaissez la taille, le diamètre et la compatibilité des matériaux, vous pouvez alors choisir le meilleur matériau d'outil de coupe.

Quelle est la fraise idéale pour l’usinage de l’aluminium ?

Vous pouvez utiliser de l'acier à haute teneur en carbone pour usiner l'Al.

Comment réduire les vibrations lors de l’utilisation de fraises ?

L'utilisation d'une vitesse de coupe optimale et une manipulation serrée de la pièce vous aideront à réduire les vibrations lors de l'utilisation de fraises.