Outils de fraisage : Types et matériaux

Il existe plusieurs catégories d'outils de fraisage en fonction de leurs arêtes de coupe, de leurs formes et des matériaux dans lesquels ils sont fabriqués.

Dans cet article, vous découvrirez les différents types, les matériaux utilisés, leurs applications et bien d'autres choses encore.

Structure de base des outils de fraisage

Les fraises sont des objets ou des équipements utilisés pour enlever un excès de matière d'une pièce afin d'obtenir la forme ou le résultat souhaité.

L'utilisation des fraises est très simple. Il suffit de monter les fraises sur la fraiseuse, ce qui permet à la fraise de se déplacer rapidement à grande vitesse contre la pièce à usiner pour obtenir une coupe, un perçage ou une forme.

Avant de découvrir les différents types de fraises, il est utile de comprendre leur structure de base. Une fraise se compose de trois parties principales : la tige, le corps et le tranchant. Ces parties travaillent ensemble pour réaliser le travail de fraisage.

• La tige est la partie que l'on relie à la broche de la fraiseuse. Elle maintient le tout en place.
• Le corps est la partie centrale principale. Il relie la tige à la tête et soutient l'ensemble de l'outil.
• Le tranchant est la partie qui effectue la coupe proprement dite. Il comprend la pointe, l'arête de coupe principale et les dents.

Comment les outils de coupe sont-ils utilisés dans les fraiseuses ?

La fraise fonctionne en tournant et en coupant les matériaux de la pièce à usiner. Vous introduisez la pièce dans la fraise en rotation, qui enlève rapidement le métal ou le plastique. La fraiseuse peut contenir une ou plusieurs fraises à la fois pour accélérer le processus et créer plus rapidement la forme dont vous avez besoin.

Lors du fraisage, il est conseillé de changer d'outil pour obtenir la forme souhaitée.

Importance des outils de fraisage

Les fraises sont importantes car elles vous permettent d'enlever de la matière sur la pièce que vous travaillez. Vous constaterez qu'une fraiseuse est très flexible. Vous pouvez l'utiliser pour de nombreuses tâches d'usinage différentes et pour créer des pièces de toutes sortes de formes et de tailles. C'est la fraise qui vous permet d'effectuer ce travail avec précision et rapidité.

Types d'outils de coupe pour les fraiseuses

Il existe plusieurs types d'outils de fraisage, chacun ayant ses fonctions et son fonctionnement spécifiques, son aptitude, ses arêtes de coupe, ses formes et ses dimensions. Voici les plus courants que vous devez connaître.

Fraisage de face

Ces outils sont utilisés pour fraisage de faceIl s'agit de l'enlèvement d'une partie de la surface d'une pièce. Les arêtes de coupe d'une fraise à surfacer coupent horizontalement, contrairement aux fraises en bout qui coupent verticalement. Elles sont principalement utilisées pour découper l'extérieur d'une pièce.

Broyeur en bout

Les fraises en bout coupent dans toutes les directions, contrairement aux forets qui ne coupent qu'en ligne droite. Elles sont utilisées pour diverses tâches de fraisage, telles que la coupe d'acier à outils, le perçage, le rainurage, etc. Voici quelques types de fraises :

Couteaux pour broyeurs à boulets : Ces fraises ont un nez rond, en forme de boule. Elles sont idéales pour le fraisage de surfaces courbes.

Fraises à bouts carrés : Ils ont des extrémités plates et sont utilisés pour les travaux de fraisage généraux tels que la plongée, le profilage et le rainurage.

Fraises à bouts arrondis : Ils ont des coins arrondis qui permettent des coupes plus douces et durent plus longtemps.

Fraises en bout à tronçonner : Également appelées fraises sucettes, elles sont flexibles et idéales pour l'usinage des contre-dépouilles.

Fraises à bouts ronds : Ils sont dotés d'extrémités solides et arrondies pour le fraisage de bords arrondis.

Fraises d'extrémité à rayon d'angle : Connues pour leurs finitions rugueuses, ces fraises enlèvent rapidement de grandes quantités de matériau.

Fraise cylindrique (fraise plate)

Vous utilisez une fraise cylindrique pour tailler des surfaces planes sur une fraiseuse horizontale. Lorsque vous travaillez avec des engrenages, vous pouvez les classer en fonction de la forme de leurs dents : engrenages droits et engrenages hélicoïdaux. Vous pouvez également les regrouper en fonction du nombre de dents qu'ils possèdent - les engrenages à grand pas ont moins de dents et les engrenages à pas fin en ont plus.

Fraise à trois arêtes

Il s'agit d'un outil de base utilisé sur une fraiseuse horizontale. Il sert principalement à découper des rainures et des marches. Comme il possède trois arêtes de coupe, il peut couper sur trois surfaces en même temps.

Fraise pour rainure de clavette (Fraise pour rainure en T)

Cette fraise ressemble à la fraise ordinaire, mais elle est différente car elle possède deux arêtes de coupe et pas de trou central. Elle permet de réaliser des rainures et des gorges, mais n'est pas conçue pour le fraisage de surfaces planes.

Lame de scie Fraise

La lame de scie à dents fines est idéale pour réaliser des rainures étroites et profondes dans des matériaux qui ne sont pas trop durs. Lorsque la lame s'émousse, vous pouvez l'affûter à l'aide d'une meuleuse et l'utiliser à nouveau.

Fraise à angle

Ce type de fraise permet de découper des angles et des rainures précis dans différents matériaux. Il en existe deux types principaux : les fraises à angle simple et les fraises à angle double. Les fraises à angle simple ont un angle de 18 à 90 degrés et une épaisseur de 6 à 35 mm. Les fraises à double angle ont un angle de 30 à 120 degrés et une épaisseur de 10 à 45 mm.

Fraise de forme

Fraises de forme sont utilisées pour façonner des surfaces complexes, comme des engrenages ou des contours complexes. Ils se présentent sous différentes formes et sont idéaux pour des tâches telles que chanfreinage et le fraisage de rayons.

Les types de fraises de forme les plus courants sont les suivants :

Fraises convexes : Ces derniers créent des demi-cercles incurvés vers l'intérieur.

Fraises à arrondir les angles : Utilisé pour arrondir les angles et créer des rayons.

Fraises à outil inséré : Ils sont dotés de dents en carbure ou en acier à outils, qui sont fixées au corps de la fraise.

Fraise à engrenages

Vous utilisez cette fraise pour façonner des engrenages en suivant le contour de l'engrenage. Le processus est facile et fonctionne bien lorsque vous ne devez fabriquer qu'un seul engrenage ou un petit nombre d'entre eux.

Moulin creux

Une fraise creuse ressemble à un tube avec des dents de coupe à l'extérieur. L'intérieur est vide, ce qui permet de la monter sur un arbre. Elle permet de façonner rapidement des pièces avant de les fileter et de travailler plus vite.

Moulin à fil

Le fraisage de filets est une façon de couper des filets à l'aide d'une machine à trois axes comme un centre d'usinage. Peu importe le type de filetage ou le sens dans lequel il tourne : vous pouvez le couper de l'une ou l'autre manière. Cette méthode est précise et flexible.

Fraise à chanfrein

La fraise à chanfreiner permet d'adoucir les arêtes vives en coupant un coin incliné ou arrondi au lieu d'un angle vif de 90 degrés. La fraise peut avoir une ou plusieurs lames, et vous pouvez choisir la forme et l'angle en fonction de l'aspect que vous souhaitez donner à l'arête.

Matériaux utilisés pour les fraises

Comme indiqué précédemment, les outils de coupe sont fabriqués à partir de différents matériaux, ce qui les rend adaptés à différents besoins et opérations d'usinage. Voici quelques-uns des matériaux à partir desquels ils sont fabriqués.

Stellite

Il s'agit d'un alliage non ferreux, ce qui signifie qu'il ne contient pas de fer. Il est fabriqué par meulage ou par moulage. Il contient du chrome et du cobalt. Parfois, il contient également du tungstène ou du molybdène. Si vous utilisez ce matériau pour les arêtes de coupe, celles-ci restent tranchantes même à des températures et des vitesses très élevées.

Pour les grandes fraises, les fabricants fixent des dents en stellite sur un disque en acier. Pour les fraises plus petites, ils utilisent stellite solide. Si vous devez fabriquer des pièces de moteur de voiture ou d'autres articles en grandes quantités, les fraises en stellite fonctionnent très bien.

Acier rapide

L'acier rapide est généralement connu pour sa dureté et sa capacité à supporter des vitesses de coupe élevées. Il résiste aux températures élevées, mais sa dureté ne peut être maintenue qu'à une température maximale de 650 degrés Celsius.

Considéré comme un matériau plus polyvalent et d'usage général pour les fraises. L'acier rapide convient au fraisage de matériaux tels que l'acier et l'aluminium.

Pour augmenter la dureté et la résistance à la température d'un outil de coupe, les fabricants ajoutent souvent du cobalt en faibles quantités pour obtenir un HSCO (High-Speed Cobalt Steel). Cela améliore sa durabilité et le rend idéal pour des opérations d'usinage plus complexes.

Carbure

Ils sont également appelés carbure cémenté et sont une combinaison de carbure de tungstène et d'un liant métallique, le cobalt.

Le carbure est un matériau extrêmement résistant et dur, capable de résister à la chaleur et à la vitesse de coupe, ainsi qu'à des températures allant jusqu'à 1 000 degrés Celsius.

En raison de sa nature très dure, le carbure cémenté est principalement utilisé pour le fraisage de matériaux plus durs tels que la fonte, l'acier inoxydable, le titane, etc. Il est également durable mais moins économique que l'acier rapide.

Céramique

Les céramiques sont plus dures que le carbure, mais moins résistantes. Elles conviennent également à la coupe à grande vitesse et sont résistantes à la chaleur. Les fraises en céramique sont une combinaison de nitrure de silicium et d'oxyde d'aluminium. Elles sont idéales pour l'usinage de matériaux tels que la fonte, les superalliages, etc.

Bien qu'elles soient résistantes à la chaleur, elles peuvent être fragiles ou se casser en cas de choc ou de mauvaise manipulation. En outre, il faut s'attendre à les utiliser pour des opérations plus spécifiques que l'acier rapide, dont l'utilisation est polyvalente.

Acier au carbone

Les matériaux en acier au carbone, contrairement à l'acier rapide, au carbure ou à la céramique, sont peu durables, ne résistent pas à la chaleur et ne conviennent qu'aux opérations nécessitant une faible vitesse. Ils ne peuvent résister qu'à une température de 200 degrés Celsius ou moins et, à ce titre, on peut dire qu'ils ne sont pas aussi durs que d'autres matériaux de coupe.

Diamant polycristallin

Il s'agit de l'un des matériaux les plus durs dont sont faites les fraises. Elles contiennent des particules de diamant, peuvent résister à une chaleur extrême et sont adaptées à des vitesses de coupe élevées. Elles sont généralement utilisées pour le fraisage de métaux non ferreux tels que l'aluminium et le cuivre.

Grâce à leur capacité de résistance à l'usure, ils ont tendance à conserver leurs arêtes tranchantes même lorsqu'ils sont utilisés pendant une longue période. Par rapport à d'autres matériaux, ils sont assez chers.

Conseils pour les meilleures fraises

Voici quelques conseils sur les fraises pour vous aider à faire le meilleur choix :

Taille et diamètre des fraises

La taille de votre fraise dépend de la profondeur et de la largeur de la coupe. Les coupes plus profondes et plus larges nécessitent des fraises plus grandes. Les diamètres standard des fraises vont de 16 mm à 630 mm.

Si vous fraisez une grande surface, utilisez une fraise de plus petit diamètre - idéalement, 70% des arêtes de la fraise doivent être engagées dans la coupe.

Le diamètre de la fraise dépend également de la taille de la broche de la machine. Une bonne règle est D = 1,5d, où D est le diamètre de la fraise et d le diamètre de la broche.

Lors du fraisage de trous, veillez à ce que la fraise ne soit ni trop grande ni trop petite par rapport à la taille du trou, car cela pourrait endommager l'outil ou la pièce à usiner.

Corps de l'outil de fraisage

Le nombre de dents influe sur les performances. Les fraises à dents denses (plus de dents) donnent une coupe plus lisse, tandis que les fraises à dents grossières (moins de dents) sont plus adaptées à l'usinage grossier.

Les fraises à grosses dents réduisent également le frottement en ayant des goujures de copeaux plus grandes. À vitesse d'avance égale, les fraises à dents denses supportent des charges plus faibles par dent.

Puissance de la fraise

Tenez compte à la fois de la puissance de coupe et de la taille de la pièce à usiner. Lorsque vous choisissez une fraise à surfacer, assurez-vous que sa puissance correspond à la capacité de la fraiseuse.

Pour les fraises de petit diamètre, vérifiez que la machine peut atteindre la vitesse de coupe minimale requise, qui est d'au moins 60 m/min.

Lame d'outil de fraisage

Utilisez des lames d'affûtage pour des coupes lisses et précises. Pour les coupes grossières, les lames pressées sont moins chères et plus efficaces. Si vous utilisez des plaquettes en carbure, choisissez celles qui ont des angles aigus pour les petites coupes et des avances faibles pour qu'elles durent plus longtemps.

Différence entre la fraise en bout et la fraise à surfacer

Lorsque vous devez choisir entre une fraise à surfacer et une fraise à surfacer, voici quelques éléments clés à prendre en compte :

Forme

Une fraise en bout a une tête de coupe ronde (parfois en forme de boule) et un corps plus fin. Une fraise à surfacer a une tête de coupe large et plate et un corps plus épais et plus solide.

Quand les utiliser ?

Utilisez une fraise en bout lorsque vous devez réaliser des formes détaillées, de petites rainures ou des arêtes telles que des chanfreins. Utilisez une fraise à surfacer lorsque vous souhaitez enlever beaucoup de matière ou lisser une grande surface plane.

Puissance de coupe

Les fraises en bout conviennent pour les petites coupes minutieuses. Les fraises à surfacer peuvent effectuer des coupes plus importantes et plus rapides et conviennent bien aux grandes surfaces.

Comment ils coupent

Une fraise en bout coupe davantage le long de l'axe de l'outil (de haut en bas). Une fraise à surfacer coupe en travers de la surface (d'un côté à l'autre).

Qualité de la finition

Les fraises en bout permettent d'obtenir des finitions lisses et des bords nets, ce qui est idéal pour les travaux détaillés. Les fraises à surfacer ne laissent pas la surface la plus lisse, mais elles enlèvent la matière rapidement et couvrent une plus grande surface.

Conclusion

Les fraises sont un élément important du processus de fraisage. Ils sont fixés à une fraiseuse pour couper ou façonner des matériaux en vue de différents travaux. Il existe de nombreux types d'outils de fraisage, et chacun d'entre eux est adapté à une tâche spécifique. Si vous n'êtes pas sûr du type d'outil à utiliser, il est préférable de demander à un professionnel.

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