fraiseuse

ENST/TP Atelier FRAISAGE République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de VEnseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Ecole Nationale Supérieure de Technologie Sni* to View TECHNOLOGIE TP production 2ème Année GM&P Réalisé par H. Aouici S. Benlahmidi ENST or 12 [H. AOUICI & S. BENI_AHMIDI] Page 1 l’utilisation des techniques CNC (Computerized Numerical Control). 1 Principes de base du fraisage 1 . Trois opérations types Indépendamment du type de fraise choisie, l’opération de fraisage fera fondamentalement intervenir une des trois méthodes suivantes ou une ombinaison de celles-ci. Compte tenu du choix de méthodes qui s’offrent en fraisage, il est important, au préalable, d’établir une distinction entre les différentes directions d’avance par rapport à l’axe de rotation de l’outil (flgure 1). (A) correspond, sur cette figure, à la direction axiale, (B) à la direction radiale et (C) à la direction tangentielle.

Figure 1 – Directions d’avance en fraisage Le surfaçage (figure 2a) est une opération de coupe combinée avec plusieurs arêtes, essentiellement celles situées à la périphérie et, dans une certaine esure, seulement dans la partie centrale de l’outil. La fraise au contact de la pièce tourne perpendiculairement à la direction de l’avance radiale. Le fraisage 3 tailles (figure 26) utilise les arêtes de coupe situées à la périphérie de l’outil. La fraise tourne ici autour d’un axe parallèle à l’avance tangentielle.

Figure 2 – Opérations de fraisage [H. AOUICI & S. BENLAHMIDI] page 2 12 génèrent pour leur part la surface finale de la pièce ; — pour le fraisage d’épaulements, la profondeur de coupe dans la direction radiale est fonction de la partie du diamètre de la fraise pénétrant dans la lece Certaines fraises peuvent également travailler dans une troisième direction d’avance, axialement. Il s’agit alors d’une opération de perçage exécutée par les arêtes de coupe centrales de l’outil.

Cette méthode (figure 2c) est utilisée pour l’usinage de rainures non débouchantes, l’outil perçant alors jusqu’à une certaine profondeur, puis passant de la direction d’avance axiale à la direction radiale pour permettre aux arêtes périphériques d’élargir le trou. Une combinaison de plusieurs directions d’avance est également possible lorsque l’on désire usiner es surfaces formant un angle ou incurvees. La fraise à avance axiale doit avoir des arêtes de coupe centrales disposées transversalement pour que sa partie frontale puisse exercer l’actlon de coupe désirée. Principales géométriques définitions cinématiques et pour régler les paramètres de l’opération de fraisage, il convient en premier lieu d’établir quelques 19 renseigne guère sur ce qui se passe à la périphérie où l’arête de coupe fait son office. — La vitesse de coupe (Vc en m/min) indique pour sa part la vitesse à laquelle farête de coupe travaille a 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, le diamètre de l’outil et la vitesse de coupe sont naturellement liés par les formules suivantes (figure 3a et 3b) : 1000 Avec D : diamètre de l’outil de fraisage (mm), n : vitesse de broche (tr/min), Vc : vitesse de coupe (m/min). L’avance par minute ou vitesse d’avance (Vf en mm/min) (figure 3c) est pavance de l’outil en irection de la pièce, exprimée en unités de distance par unité de temps. On parle également ici d’avance de table.

L’avance par tour (f en mm/tr) (figure 3c) est une valeur spécialement utilisée pour calculer l’avance et déterminer l’aptitude d’une fraise ? Page 3 surfacer à travailler en fini PAGF d 2 dent est l’élément limitatif au niveau des performances de routil. L’avance par dent indique la distance linéaire parcourue par l’outil alors qu’une certaine dent est engagée. Cavance 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 d’arêtes de l’outil (z) et de l’avance par minute, ou sous forme d’avance par tour (figure 4). — a profondeur de coupe, axiale (ap) en surfaçage ou radiale (ae) pour le fraisage d’épaulements, correspond à l’épaisseur de matière enlevée par Poutil. C’est la distance à laquelle l’outil est réglé au-dessous de la surface initiale de la pièce. — La largeur de coupe ou profondeur de coupe radiale (ae) en surfaçage et axiale (ap) pour le fraisage d’épaulements, est la distance parcourue par l’outil sur la surface de la pièce (figure 5).

Le volume de matière enlevée par unité de temps (Q) peut être déterminé en utilisant certaines de ces définitions. Ce volume correspond à la profondeur de coupe multipliée par la largeur de coupe, multipliées par la distance dont l’outil se déplace au cours de l’unité de temps concernée. Le volume d’enlèvement de matière est exprimé en milllmètres cubes par minute (figure 6). Figure 3 – Paramètres de coupe [H. AOUICI & S. BENLAHMIDI PAGF s 9 Figure 6 – Volume de métal enlevé par unité de temps 1. Directions de fraisage La fraise effectue un mouvement de rotation tandis que la pièce vance dans sa dlrection. La coupe est donc ainsi définie par les paramètres impliqués. Il existe deux manières de procéder, selon le sens de rotation de Foutil par rapport à la pièce. Cette différence joue un rôle fondamental et affecte le processus de fraisage sous divers aspects. La pièce peut avancer, selon le cas, dans le sens de la rotation ou dans le sens opposé, ce qui a tout spécialement son importance en début et en fin de coupe. age 5 Figure 7 – Fraisage conventionnel et fraisage en avalant. Représentation des forces de coupe En fraisage conventionnel (U, figure7a), la direction avance de la pièce est à l’opposé du sens de rotation de la fraise dans la zone de coupe. L’épaisseur des copeaux, nulle au départ, augmente L’épaisseur de copeau va donc diminuer jusqu’? être égale à zero en fin de passe. Le fraisage conventionnel, où l’usinage démarre avec une épaisseur de copeau nulle, engendre des forces de coupe élevées qui tendent à séparer la fralse de la pièce.

La fraise doit être engagée à force dans la pièce, ce qui crée un effet de frottement ou de galetage accompagné d’un fort dégagement de chaleur et, souvent aussi, un contact avec une urface écrouie résultant écédent. PAGF 6 9 machine, ce qui oblige donc à faire très attention ? la tenue du montage. Dans le cas du fraisage en avalant, la fraise démarre avec une forte épaisseur de copeau. Cela évite l’effet de galetage, avec réduction du dégagement de chaleur et de la tendance à l’écrouissage. Cette jusqu’à la fin de la passe.

Dans le cas de fraisage en avalant (D, figure7b), la direction d’avance est la même que le sens de rotation de la fraise. forte épaisseur de copeau est un élément favorable et les forces de coupe tendent à presser la pièce ontre la fraise, maintenant ainsi la plaquette dans le trait de coupe. En cours de fraisage, il arrive parfois que des copeaux collent au se soudent à l’arête de coupe, qu’ils accompagnent alors jusqu’à l’amorce de la passe suivante. En fraisage conventionnel, ces copeaux risquent d’être coincés entre la dent et la pièce avec, pour conséquence, une rupture de la dent.

En fraisage en avalant, les mêmes copeaux sont, par contre, cisaillés en deux et n’endommagent pas l’arête de coupe En conséquence, le fraisage en avalant est ? préférer chaque fois que la machine, le système de ixation de l’outil et la pièce le permettent. Page 6 ENST,’Tp Atelier Le fraisage en avalant impose toutefois certaines servitudes du fait que les t e tendent ? l’intérieur de la pièce, on a une augmentation non voulue de l’avance, ce qui peut conduire à une épaisseur de copeau excessive et à une rupture d’arête.

Dans une telle situation, il faut recourir au fraisage conventionnel, de même qu’en présence de fortes variations de la surépaisseur d’usinage. Il faut alors veiller à ce que la pièce soit maintenue correctement et adapter la dimension de la fraise à la nature du travail exécuté. La direction des forces de coupe est toutefois plus favorable à l’apparition de vibrations. Les forces de coupe pour un certain taux d’avance sont plus élevées en fraisage en avalant, mais la longueur de coupe est, par contre, plus courte. Le fraisage conventionnel est plus avantageux pour sa part pou certaines opérations de finition. Fraiseuses Les fraiseuses ont supplanté certaines machines (raboteuses, étaux limeurs) pour l’usinage de surfaces planes. Ces machines peuvent également servir pour des opérations de contournage. L’outil, une fraise, est fixé dans la broche et est animé d’un mouvement de rotation mouvement de coupe). Il peut se déplacer en translation par rapport à la pièce suivant trois directions. Figure 8 – Fraiseuse universelle page 7 9 Ces machines comportent — une table destinée à recevoir la pièce ; — une broche qui reçoit successivement les différents outils.

La broche est logée dans un portebroche que l’on nomme aussi poupée ou, lorsqu’il est de forme allongée, coulant ou bélier. La table et la broche se déplacent relativement l’une par rapport à l’autre par au moins trois mouvements perpendiculaires (X, Y, Z). La disposition des éléments varie beaucoup en onction de l’architecture de chaque machine sont en général très maniables pour tous travaux unitaires variés , — fraiseuses spécialisées à prédominance de fraisage et vocation particulière : fraisage des rainures, des vilebrequins, des arbres à cames, des panneaux ou des longerons d’aviation, etc. — centre d’usinage, toujours caractérisé par la CN et le changement automatique d’outils, et éventuellement un dispositif de palettes. par architecture (figure 10) — à console , —à banc , — à table croisée , à table inclinable, à table universelle (inclinable dans trois plans) ; ??à montant mobile , à portique fixe ; — à portique mobile. par position de la broche • 2. 2 Classification En eénéral, la classificatio PAGF 19 ‘est pas rigueur des dénominations commerciales. à broche horizontale ; — à broche verticale ; à broche orientable (universelle, multiaxe).

Par type d’usinage ou d’emploi : — fraiseuse ou fraiseuse-aléseuse, capable des différents travaux énumérés au paragraphe 1 ; — aléseuse-fraiseuse ou genre aléseuse, possédant par rapport aux précédentes une broche d’alésage coulissante ; — fraiseuse universelle et fraiseuse d’outillage, ossédant le plus souvent un moyen d’orientation relative de la pièce et de la broche ; ces machines Par dimensions : par type de commande : — à commande manuelle (conventionnelle, classique) ; — à commande numérique (la dénomination est souvent suivie du nombre d’axes contrôlés par la — à reproduire. ?? par la course de déplacement sur l’axe X; par la course de déplacement sur les trois axes principaux X, Y, Z; pour les centres d’usinage à broche horizontale et palettes, par les dimensions de la surface de la palette exprimées en millimètres exemple : 500x 500).