Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Radès Procédés de Fraisage Page 1/23 DEPARTEMENT GENIE MECANIQUE Production 1 Enseignants Mme Ghozlane Mehdia Mr Hajri Helmi Chapitre 3 Procédés de Fraisage Classes L1-GMi Sommaire I. INTRODUCTION ................................................................................................................................................. 3 II. MACHINES DE FRAISAGE ................................................................................................................................... 4 A. CINEMATIQUE........................................................................................................................................................... 4 B. CLASSIFICATION ........................................................................................................................................................ 4 1. Fraiseuses d’outillage ...................................................................................................................................... 4 2. Les fraiseuses de production ............................................................................................................................ 4 3. Les fraiseuses spéciales .................................................................................................................................... 5 C. LES AXES D’UNE FRAISEUSE .......................................................................................................................................... 5 III. GENERATION DE SURFACES EN FRAISAGE ......................................................................................................... 6 IV. TYPES ET MODES DE TRAVAIL ............................................................................................................................ 7 A. FRAISAGE EN ROULANT ............................................................................................................................................... 7 1. En avalant (concordance) ................................................................................................................................ 7 2. En opposition ................................................................................................................................................... 9 B. FRAISAGE EN BOUT .................................................................................................................................................... 9 C. FRAISAGE COMBINE ................................................................................................................................................. 10 V. LES OUTILS ........................................................................................................................................................11 A. MATERIAUX ........................................................................................................................................................... 11 B. ELEMENTS CONSTITUTIFS .......................................................................................................................................... 11 C. PRINCIPAUX ELEMENTS D’IDENTIFICATION .................................................................................................................... 12 D. LES OUTILS LES PLUS COURAMMENT UTILISES ................................................................................................................ 13 1. Outils monobloc (en ARS) .............................................................................................................................. 13 2. Outils en carbure............................................................................................................................................ 14 E. PORTES OUTILS ....................................................................................................................................................... 15 1. Mandrin porte fraise ...................................................................................................................................... 15 2. Pince porte fraise ........................................................................................................................................... 15
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DEPARTEMENT GENIE MECANIQUE
Production 1
Enseignants
Mme Ghozlane Mehdia
Mr Hajri Helmi
Chapitre 3
Procédés de Fraisage
Classes
L1-GMi
Sommaire
I. INTRODUCTION ................................................................................................................................................. 3
II. MACHINES DE FRAISAGE ................................................................................................................................... 4
A. CINEMATIQUE ........................................................................................................................................................... 4
B. CLASSIFICATION ........................................................................................................................................................ 4
2. Les fraiseuses de production ............................................................................................................................ 4
3. Les fraiseuses spéciales .................................................................................................................................... 5
C. LES AXES D’UNE FRAISEUSE .......................................................................................................................................... 5
III. GENERATION DE SURFACES EN FRAISAGE ......................................................................................................... 6
IV. TYPES ET MODES DE TRAVAIL ............................................................................................................................ 7
A. FRAISAGE EN ROULANT ............................................................................................................................................... 7
1. En avalant (concordance) ................................................................................................................................ 7
2. En opposition ................................................................................................................................................... 9
B. FRAISAGE EN BOUT .................................................................................................................................................... 9
C. FRAISAGE COMBINE ................................................................................................................................................. 10
V. LES OUTILS ........................................................................................................................................................11
A. MATERIAUX ........................................................................................................................................................... 11
B. ELEMENTS CONSTITUTIFS .......................................................................................................................................... 11
C. PRINCIPAUX ELEMENTS D’IDENTIFICATION .................................................................................................................... 12
D. LES OUTILS LES PLUS COURAMMENT UTILISES ................................................................................................................ 13
1. Outils monobloc (en ARS) .............................................................................................................................. 13
2. Outils en carbure ............................................................................................................................................ 14
E. PORTES OUTILS ....................................................................................................................................................... 15
1. Mandrin porte fraise ...................................................................................................................................... 15
2. Pince porte fraise ........................................................................................................................................... 15
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3. Mandrin de perçage....................................................................................................................................... 16
VI. MISE EN POSITION DES PIECES.........................................................................................................................17
A. PORTES PIECES ........................................................................................................................................................ 17
VII. CONDITIONS ET PARAMETRES DE COUPE .........................................................................................................20
A. PARAMETRES THEORIQUES ........................................................................................................................................ 20
B. PARAMETRES UTILES AU REGLAGE DE LA MACHINE .......................................................................................................... 20
C. EFFORT DE COUPE .................................................................................................................................................... 20
D. DETERMINATION DE LA COURSE MINIMALE ................................................................................................................... 21
VIII. ANALYSE DUN PROCESSUS OPERATOIRE EN FRAISAGE ....................................................................................21
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I. Introduction Le fraisage est un procédé de mise en forme par enlèvement de matière, sous forme de copeaux, sur une
machine outil appelée fraiseuse.
Figure 1: Machine de Fraisage
En fraisage, l’enlèvement de la matière résulte de la combinaison de deux mouvements :
Rotation de l’outil (appelé fraise) et il s’agit du mouvement de coupe noté Mc ;
Avance de la pièce à usiner et il s’agit du mouvement d’avance noté Mf.
Figure 2 : Mouvement de coupe et Mouvement d'avance en fraisage
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II. Machines de fraisage
A. Cinématique
Figure 3 : Cinématique d'une fraiseuse
B. Classification La classification des fraiseuses peut être comme suit :
1. Fraiseuses d’outillage
Généralement se sont les fraiseuses universelles (FU). Elles tirent leur nom de la position variable
que peut prendre l'axe de la broche porte-outil et de la variété des surfaces qu'elles sont susceptibles
d'usiner (surfaces planes, cylindriques, hélicoïdales, de forme, etc.)
Les fraiseuses universelles peuvent travailler avec l'axe fraise horizontal, par fixation d'une tête universelle
l'axe broche peut prendre une position verticale ou oblique.
Figure 4 : Fraiseuse universelle
2. Les fraiseuses de production
Destinées au travail en méthode série. On peut trouver dans cette catégorie :
Les fraiseuses horizontales (FH): l’axe de la broche est parallèle à la surface de la table :
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Les fraiseuses verticales (FV): l’axe de la broche est perpendiculaire à la surface de la table.
Les fraiseuses raboteuses : destinées au fraisage de face des pièces lourdes et encombrantes.
Ce sont des machines à têtes multiples dont chacune à sa commande individuelle du
mouvement de coupe.
Dans cette catégorie on peut trouver également les fraiseuses à cycle, à programme, à
commande numérique, centre d’usinage.
3. Les fraiseuses spéciales
À reproduire, à banc fixe,…
C. Les axes d’une fraiseuse Afin de décrire la trajectoire suivie par l’outil pour usiner la pièce, un système d’axe est normalisé.
Ces axes sont notamment utilisés pour écrire des programmes de commande numérique.
On doit toujours savoir reconnaître la broche d’une machine afin de placer correctement les axes qui sont
comme suit :
L’axe Z correspond à l‘axe de broche qui est l’axe de rotation de la fraise,
L’axe X correspond à l’axe perpendiculaire à Z et qui permet le plus grand déplacement de la table
de la fraiseuse,
L’axe Y correspond à l’axe perpendiculaire à Z et X et déterminé en utilisant la règle du trois doigts.
Le sens positif est donné suivant cette règle : la pièce étant la référence, l’outil s’éloignant de la pièce est
en mouvement suivant le sens positif des axes. Les axes Z, X et Y définissent une base en 3 dimensions.
Figure 5 : Les axes d’une fraiseuse
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III. Génération de surfaces en fraisage
Opération Schéma de la pièce usinée Exemples d’outils
Surfaçage
Fraise rouleau ;
Fraise cloche
Epaulement
Fraise 2 tailles
Rainurage
Fraise 3 tailles à dentures
alternées (rainure droite);
Fraise 3 tailles à dentures droites
(rainure droite) ;
Fraise à 2 lèvres (coupe au centre)
Rainurage en T
Fraise pour rainure en T
Perçage
Foret
Queue d’aronde
Fraise conique type A
Poche
Fraise à 2 lèvres (coupe au centre)
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IV. Types et modes de travail On distingue trois types de travail :
Fraisage en roulant dit aussi de profil ou de forme ;
Fraisage en bout dit aussi de face ou d’enveloppe ;
Fraisage combiné avec prédominance en bout ou en roulant.
A. Fraisage en roulant
On appelle fraisage en roulant lorsque l’axe de la fraise est parallèle à la surface de la table.
Figure 6 : Fraisage en roulant
La surface usinée est le résultat d’une translation d’une génératrice linéaire G selon la droite Δ. La qualité
géométrique dépend :
De la rectitude de la trajectoire Mf ;
De la rectitude des génératrices de la fraise.
L’épaisseur maximale du fraisage en roulant est de 0.05 mm.
Pour le fraisage en roulant, la surface usinée présente une série d’ondulations laissées par les dents de la
fraise : celles-ci dépendent de l’avance et du diamètre de l’outil.
Figure 7 : Surface usinée en fraisage en roulant
1. En avalant (concordance)
On dit un fraisage en roulant en concordance, lorsque le mouvement d’avance et le mouvement de coupe
sont dans le même sens.
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Figure 8 : Fraisage en roulant en avalant
Les efforts 1F
et 2F
tendent à pousser la pièce vers ses appuis ;
La fraise ne glisse pas au début sur la surface de coupe ;
La dent pénètre dans la pièce en détachant une épaisseur de coupe maximale ;
Le jeu axial de fonctionnement vis-écrou est constamment rattrapé.
Solution favorable pour l’obtention d’une bonne rugosité ;
La rugosité Ra = 1.6 à 3.2 ;
Le fraisage en concordance nécessite des machines munies d’un dispositif de rattrapage de jeu dans le
système vis-écrou. Lorsque la vis commandant l’avance tourne, le contact a lieu sur les flans a’b’. La
poussée due à la coupe tend à assurer le contact sur les flancs ab.
Figure 9 : Système de rattrapage de jeu
Si la poussée due à la coupe était constante le contact se ferait en permanence sur les flancs a b, mais
comme il y a des irrégularités dans la coupe, c'est la vis qui devient l'élément moteur et les contacts
s'effectuent en a'b’ d'où les à-coups et les vibrations préjudiciables à la vie de l'outil. Règle : Le fraisage en
concordance nécessite des machines munies d'un dispositif de rattrapage de jeu dans le système vis et
écrou de commande des déplacements de table.
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2. En opposition
On dit un fraisage en roulant en opposition, lorsque le mouvement d’avance s’oppose au mouvement de
coupe.
Figure 10 : Fraisage en roulant en opposition
Les efforts 1F
et 2F
tendent à soulever la pièce de sa fixation ;
La fraise glisse au début sur la surface de coupe sans l’usiner ;
L’épaisseur du copeau est nulle au début de l’attaque (en A) et maximal à la sortie de la dent, il s’en
suit que le métal est écroui jusqu’à ce que l’épaisseur devienne égale à l’épaisseur du copeau taillé
minimal ;
Provocation des à-coups si la dent suivante n’attaque pas avant que la précédente quitte le métal ;
Le jeu axial de fonctionnement vis-écrou n’est pas rattrapé.
L’outil travaille dans de moins bonnes conditions ;
La rugosité Ra = 3.2 à 6.4 ;
Ce mode de travail peut être employé sur n’importe quelle machine.
B. Fraisage en bout
On appelle fraisage en bout lorsque l’axe de la fraise est perpendiculaire à la surface de la table.
Figure 11 : Fraisage en bout
L’aspect d’une surface usinée en fraisage en bout est caractérisé par une série de courbes sécantes
appelées cycloïdes correspondant à la trace laissé par les dents de la fraise sur la pièce.
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Figure 12 : Surface usinée en fraisage en bout
Suivant la position de la fraise par rapport à la pièce (déport) le mode de travail est en opposition ou en
concordance.
En opposition En concordance
Schéma
Zone AB deux dents en prise simultanément une seule dent en prise
Zone BC une seule dent en prise deux dents en prise simultanément
Conclusion
Sur une machine non munie de dispositif de rattrapage de jeu dans le système vis et
écrou, il faut obligatoirement que l'outil travaille en opposition. En travail de face, le
déport doit entraîner une prédominance du fraisage en opposition.
Précision en travail de finition :
Qualité 7 et 8 sur les dimensions ;
Rugosité Ra = 1.6 (plus rarement 0.8)
Planéité : dépend de la précision du réglage et du diamètre de la fraise.
C. Fraisage combiné 1er cas : Fraisage combiné prédominance en bout : La surface F1 est fraisée en bout et la surface F2 est
fraisée en roulant.
2ième cas : Fraisage combiné prédominance en roulant : La surface F1 est fraisée en roulant et la surface F2
est fraisée en bout.
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Figure 13 : Fraisage combiné
V. Les outils
A. Matériaux Les outils existent en :
Acier rapide (ARS : Acier Rapide Supérieur) : sont utilisées pour des petites séries. Leur
utilisation est rentable pour les usinages engendrant des vibrations ou des chocs relativement
importants à l’outil. Ils conviennent bien aux matériaux à copeaux longs : aluminium, laiton,
plastique…
En plaquettes carbure métallique : les parties actives sont des mises rapportées en carbure à
savoir :
Les plaquettes brasées ;
Les plaquettes amovibles à jeter dont les principales formes et dimensions sont
normalisées ;
B. Eléments constitutifs Les outils utilisés en fraisage sont des outils à tranchant multiples constitués d’un corps et d’une partie
active :
Le corps est le solide de révolution assurant la liaison avec le mandrin porte-outil et supportant la
denture (taillée ou rapportée) ;
La partie active est liée au corps constituée de l’ensemble de la denture taillée sur la périphérie du
solide de révolution.
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Figure 14 : Eléments constitutifs d’une fraise
Sur la partie active figure les faces de coupe et de dépouille ainsi que les arêtes de coupe et le bec de l’outil.
Figure 15 : Faces et arêtes de l’outil
C. Principaux éléments d’identification
Nombre de tailles Type de denture Types de fixation Sens de l’hélice Le type d’usinage
1 taille ;
2 tailles ;
3 tailles.
Droite ;
Hélicoïdale ;
Alternée
A queue
cylindrique ;
Conique (CM) ;
À alésage ;
À taraudage.
A droite ;
A gauche ;
A coupe positive
ou négative.
Finition,
Ebauche.
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