Qu’est-ce que le fraisage ?
Dans le groupe principal des techniques de fabrication, le fraisage fait partie des procédés de fabrication par découpe avec une arête de coupe déterminée sur le plan géométrique. Cela signifie simplement que toutes les tailles et tous les rapports géométriques d’un outil sont connus. Une autre caractéristique du fraisage, est que le mouvement de coupe est effectué par l’outil, tandis que la pièce à usiner prend en charge le mouvement d’avance. Le mouvement relatif entre l’outil et la pièce à usiner, découlant de ces deux variables, assure finalement l’enlèvement des copeaux.
Une autre caractéristique du fraisage, est que les arêtes de coupe de la fraise ne sont pas engagées sur toute la course, mais que chaque révolution de l’outil s’accompagne d’au moins une interruption de la coupe par arête de coupe. Le terme technique correspondant est proverbial, car il s’agit d’une « découpe interrompue ». Le « va-et-vient » constant signifie que les arêtes de coupe doivent supporter des charges thermiques et mécaniques alternées continues.
Les charges qui doivent être absorbées en conséquence par ce système dynamique de la pièce à usiner, de l’outil et de la machine-outil sont immenses et finalement décisives pour la compétitivité. Ce triangle dynamique de forces détermine la précision des composants, la qualité de leurs surfaces et l’économie du processus d’usinage. Et c’est aussi là qu’apparaît la fascination du processus de fraisage, lorsque des contours simples ou complexes, des matériaux souples ou ultra-durs et des surfaces rugueuses ou brillantes sont travaillés à partir d’une ébauche « comme du beurre ».
Processus de fraisage
Dans le domaine du fraisage, il existe toutefois des différences très réelles. Par exemple, l’Institut allemand de normalisation (DIN) subdivise les processus de fraisage en fonction du type de surface de la pièce produite, de la cinématique du processus de coupe et du profil de l’outil de fraisage :
- Fraisage en bout : Le fraisage en bout est un fraisage avec un mouvement d’avance en ligne droite pour produire des surfaces planes. On distingue le fraisage en bout et le fraisage en bout circonférentiel.
- Fraisage par vis : Le fraisage par vis désigne les procédés de fraisage permettant de créer des surfaces hélicoïdales sur la pièce sous l’effet d’un mouvement d’avance hélicoïdal (par exemple, filets et vis cylindriques).
- Taillage d’engrenages : Le taillage des engrenages est l’un des procédés de fabrication les plus importants pour produire des engrenages. Lors du taillage, une fraise avec un profil de référence effectue un mouvement de taillage simultanément au mouvement d’avance. Dans ce procédé, l’outil et la pièce à usiner tournent l’un contre l’autre pendant le processus de coupe, comme une vis sans fin dans un engrenage à vis sans fin.
- Fraisage de profil : Le fraisage de profil est un fraisage utilisant un outil dont la forme est liée à la pièce. Il est utilisé pour créer des surfaces de profil droites (mouvement d’avance droit), symétriques en rotation (mouvement d’avance circulaire) et arbitrairement incurvées dans un plan (mouvement d’avance contrôlé).
- Fraisage de forme : Le fraisage de forme est un fraisage dans lequel le mouvement d’avance est contrôlé dans un plan ou dans l’espace, créant ainsi la forme souhaitée de la pièce.
En plus de ces procédés de base, le fraisage est réparti en fraisage de contour et fraisage en opposition selon le sens de rotation et d’avance de l’outil. Dans le fraisage de contour, le sens de rotation de la fraise et le mouvement de la pièce dans la zone d’engagement de l’outil se situent dans la même direction. En revanche, dans le fraisage en opposition, le sens de rotation de la fraise et le mouvement de la pièce dans la zone d’engagement de l’outil se situent dans des directions opposées.
Si l’on compare directement, l’épaisseur du copeau dans le fraisage de contour diminue progressivement entre l’entrée et la sortie de l’arête de coupe, ce qui réduit également la force de coupe et évite ce que l’on appelle les effets de broutage. En outre, des vibrations de broutage ne se produisent pas. Cela signifie que de meilleures finitions de surface peuvent généralement être obtenues avec le fraisage de contour. C’est pourquoi ce procédé est utilisé de préférence pour les opérations de finition.
Cependant, l’inconvénient, c’est que les arêtes de coupe de la fraise plongent dans la pièce avec une épaisseur de copeaux maximale. Au contraire, avec le fraisage en opposition, les arêtes de coupe de la fraise sortent de la pièce avec une épaisseur de copeaux maximale. Des processus d’écrasement et de friction lors de la sortie en sont la conséquence, entraînant une usure importante de l’outil.
Qu’est-ce que le fraisage CNC ?
Si le fraisage, dans toutes les cinématiques possibles, a marqué l’industrie manufacturière jusqu’à nos jours et continuera certainement à le faire, c’est avant tout grâce au développement de la commande numérique (CNC). À partir du milieu des années 1950, la technologie NC puis CNC a réussi à rendre la complexité et la productivité du processus de fraisage de plus en plus indépendantes des compétences manuelles de l’homme. Surtout, le fraisage CNC multi-axes jusqu’aux sphères de l’usinage de surface de forme libre aurait été inconcevable sans le soutien « intelligent » de la commande CN. En outre, la technologie CNC a également ouvert le vaste champ de l’automatisation pour le processus dans des cellules de fabrication flexibles et des systèmes de production interconnectés, ce qui lui a également permis de répondre aux exigences de la production de masse, par exemple dans la production de moteurs dans l’industrie automobile.