Page 1 sur 10

I. Généralités sur le fraisage 

1.1. Principe Successions ordonnées d'usinage engendrant chacun une surface par le mouvement de la pièce et/de l'outil. En fraisage, l’outil appelé fraises, monté sur la broche de la machine est animé du mouvement de coupe MC. Le mouvement relatif de la pièce à usiner par rapport à l'outil constitue le mouvement d'avance MA. Suivant le type de fraiseuses utilisées, ce sera la pièce qui se déplacera ou l'outil. Le fraisage consiste donc en un procédé permettant l'usinage de surface de formes variées : plane, concave, convexe, fentes, rainures, … Il est également possible d'exécuter des travaux de division et de taillage.

1.2. La classification de fraiseuses • les dimensions • le poids • la complexité • la précision • la série

1.2.1. Les fraiseuses spéciales

1.2.1.1. La fraiseuse multibroche Pour la production en grande série grâce à ses têtes d'usinage possédant une ou plusieurs broches pourvues de mouvements de coupe et d'avance.

1.2.1.2. La fraiseuse à banc fixe Lorsque les pièces à réalisées sont de grandes dimensions ou dont le poids est grand. Dans ce cas, ce n'est pas la table qui possède le mouvement d'avance, mais bien l'outil.

1.2.2. Les fraiseuses de production

1.2.2.1. La commande numérique Permet un usinage avec une très grande flexibilité. La grande souplesse de la programmation de la trajectoire de l'outil par rapport à la pièce associe au choix permanent de l'outil adéquat permet l'adaptation rapide de l'usinage à la pièce à fabriquer. Les ordinateurs permettent à l'heure actuelle de générer le programme à partir d'un fichier informatique représentant la pièce a réalisé (le matériel le plus utilisé à l'heure actuelle).

1.2.2.2. Le centre d'usinage Le centre d'usinage intègre totalement la commande numérique, mais il intègre d'autres accessoires. On tente de réaliser la pièce complète en un minimum de montage en y intégrant la gestion des pièces et des outils.

1.2.3. Les fraiseuses d'outillage, les fraiseuses universelles Pour la réalisation de pièces unitaires ou de petites séries. Il est possible, au travers des équipements, montages spécifiques, astuces de praticiens, ... de tout réaliser mais cela se paie en temps de réglage, et l'opération de préparation, souvent longues, doit se répéter à chaque pièce. En général, toutes les fraiseuses universelles sont équipées :

• De trois chariots mobiles : o console ou table à mouvement vertical o table ou chariot longitudinal o chariot transversal

• D'une tête universelle • D'une sorties de broche horizontale avec bras coulissant pour arbre long

Page 2 sur 10

Caractéristiques : • Les caractéristiques fonctionnelles :

o puissance du moteur o gamme des vitesses de rotation broche et de mouvements d'avance o les options possibles o l'orientation de la broche

• les caractéristiques dimensionnelles : o type et numéro du cône de la broche o longueur et largeur de la table de travail o course de trois chariots mobiles o hauteur entre table et broche o distance entre tables et glissières verticales o encombrement et poids o etc.

La chaîne cinématique (les différents mouvements rencontrés) :

• la rotation de la broche N (c'est-à-dire mouvement de coupe MC) • les déplacements de la table porte pièce :

o longitudinalement X (c'est-à-dire le mouvement d'avance Ma) o transversalement Y (c'est-à-dire le mouvement d'avance Ma) o verticalement Z (c'est-à-dire le mouvement de pénétration Mp)

• orientations diverses de la broche • etc.

Le mouvement de coupe ou de rotation de la broche : Le mouvement d'avance :

1.3. Les opérations de fraisage

1.3.1. Le surfaçage Réalisation d'une surface plane à l'aide de fraises de face ou de profil.

1.3.2. Le rainurage Consiste à réaliser une rainure à l'aide de fraises de profits adaptés au genre de rainures à exécuter.

1.3.3. Le détourage de profits C’est une opération qui consiste à finir le profit d'une pièce à l'aide d'une fraise généralement cylindrique à une taille.

1.3.4. Le profilage Lorsque les profits fraisés résultent directement de formes de la fraise et non des mouvements de la pièce.

Moteur Intermédiaire Système d'embrayage/frein Boîte de vitesses broche

Roues intermédiaires et de renvois Broche horizontale/verticale Porte fraise Fraise

Moteur Boîte de vitesses d'avance Arbres télescopiques

Mécanisme choix et enclenchement de mouvement Mécanisme de vis sans fin

Table Pièce

Page 3 sur 10

II. L'outil de fraisage On retrouve deux groupes principaux de matière : les aciers rapides et les carbures métalliques.

1.1. Caractéristiques des fraises La taille :

Correspondant nombre d'arêtes tranchantes par dents fraises à une taille frais à deux tailles frais à trois tailles

La forme :

fraises cylindriques fraises coniques, biconiques fraise cloche fraises de forme fraises à lames ou à outils rapportés

La denture :

• Si l’arête tranchante est parallèle à la de la fraise, on a : o une denture droite

• Si l'arête tranchante est inclinée par rapport à l’axe de la fraise, on a : o une denture hélicoïdale à droite ou à gauche o une denture à double hélice alternée

Une fraise est également caractérisée par son nombre de dents.

La construction : Suivant la fraise utilisée, on a :

• denture fraisée : l'affûtage s'effectue sur le pourtour de la denture • denture détalonnée : l'affûtage s'effectue sur l’avant de la dents

Une caractéristique intervenant également dans la construction est la présence ou non de denture brise copeaux.

Le mode de fixation :

On distingue deux modes de fixation distincts : • à trou : lisse, lisse rainurer ou taraudé • à queue : cylindrique ou conique

1.2. Le montage des fraises

1.2.1. Conditions à satisfaire : • Situé la fraise sur le porte outils dans une position géométriquement correcte • Assurer l'entraînement de l'outil • Permettre un montage et un démontage rapide

1.2.2. Organe porte outils : C'est la broche. Celle-ci présente intérieurement une partie conique soigneusement rectifiée, qui constitue l'élément de centrage du porte fraises. L'entraînement est assuré par des tenons solidaires de la broche.

Page 4 sur 10

1.2.3. Porte outils : Fraises à trou lisse ou taraudé

Elles sont montées sur un mandrin portent fraises (A) grâce à une vis de blocage (E). La fixation du mandrin porte fraises est assurée par un tyran qui vient se glisser dans le mandrin (B). L'entraînement de la fraise sera assuré par un système de tenons (D) - mortaise (C).

Fraises à trou lisse rainuré

Elles sont montées sur un arbre porte fraise (C). Des bagues entretoise (D) de différentes épaisseurs permettant de situer l'outil sur l'arbre, ou de régler l'écartement désiré dans le cas de deux fraises accouplées. L'entraînement de l'arbre porte fraises se fait grâce au système tenons mortaises et celui de l'outil est assuré par une clavette (F).

Fraises à queue cylindrique

Elles sont montées au moyen d'une pince (C) introduit dans l'alésage conique d'un mandrin (B). L'entraînement du mandrin est assuré par le système de tenons mortaise, tandis que pour l'outil (D), l'entraînement est assuré par le frottement élevé du au pincement (blocage à l'aide du tyran (A) qui se visse à l'arrière de la pince).

Fraises à queue conique

Elles sont montées par l'intermédiaire d'une douille de réduction dont le cône extérieur correspond à celui de la broche, et le cône intérieur à celui de la fraise. L'entraînement de l'outil est assuré par le frottement élevé obtenu grâce à la force de traction du tirant.

Fraises en bout à denture rapportée

Les fraises à outils rapportés ce montent directement sur le nez de broche par l'intermédiaire d'un centreur. La fraise sera fixée à l'aide d'une vis de blocage et son entraînement sera assuré par un système de tenons mortaise.

1.3. Angle de l'outil • angle de dépouille, α (alpha) • angle de coupe, γ (gamma) • angle de matière, β (beta)

Page 5 sur 10

III. Le mode d'action des fraises 

1.1. Mode de fraisage Fraisage de face ou fraisage en bout

L'axe de rotation de l'outil est perpendiculaire au plan fraisé (frb).

Fraisage de profil ou fraisages en roulant L'axe de rotation de la fraise est parallèle à la surface usinée (frr).

1.2. Aspect de surface Fraisage de face Fraisage de profil

- Série de courbes séquentes appelées cycloïde (traces laissées par les dents de la fraise sur la pièce). - Intervalle compris entre deux cycloïdes représente l'épaisseur du copeau. - Bonnes conditions de coupe (état de surface bon).

- Série d'ondulations (traces laissées par les dents de la fraise sur la pièce). - Chaque dent de la fraise taille un copeau d'épaisseur soit croissant, soit décroissant. -État de surface moins bon.

En conclusion, nous utiliserons donc le fraisage de face toutes les fois que ce sera possible. Le choix du mode de fraisage dépend de :

• l'état de surface exigé • la spécification géométrique • la tolérance demandée sur la dimension • la machine utilisée • etc.

Page 6 sur 10

1.3. Positions relatives pièce-fraise Fraisage en opposition Fraisage en avalant

- Ma et Mc de sens contraire. - L'épaisseur du copeau est faible à l'attaque et maxi en fin de trajectoire. - Écrouissage de la matière (la matière n'est pas coupée mais plutôt repoussée) mauvais état de surface. - Usure plus importante et rapide de l'outil du au frottement. - Aucun dispositif de rattrapage de jeu n'est requis.

- Ma et Mc sont de même sens. - L'épaisseur du copeau est maxi à l'attaque de la matière (attention choc à l'entrée de la dent). - On utilise parfois un angle de coupe négatif (γ), qui augmente l'effort de coupe mais aussi la solidité de la dent (β plus grand). - requiert un dispositif de rattrapage de jeu afin de ne pas avoir un mouvement d'avance par saccades (par à-coups).

Page 7 sur 10

IV. Les conditions de coupe 1.1. La vitesse de coupe (Vc)

C'est la longueur de copeau débité pendant la durée d'une minute. Les facteurs influençant la vitesse de coupe :

• la matière de l'outil • la matière de la pièce à travailler • le type d'opération à réaliser • le moment de l'usinage • les conditions particulières de coupe (lubrification, ...)

1.2. L'avance (A) C'est le déplacement accompli par la pièce pendant la course de travail.

1.3. Le temps de coupe (Tc) C'est le temps nécessaire à l'outil pour parcourir la pièce, ce y compris son entrée et sa sortie de la matière.

d .Vc .1000N

π= Vc : vitesses de coupe (m/min)

d : diamètre de la fraise (mm) N : vitesse de rotation broche (tour/min)

NZaA ..= A : avance de l'outil de coupe (mm) a : avance par dents (mm/dents) Z : nombre de dents de l'outil (/) N : vitesse de rotation proche (tour/min)

ALTc = Tc : temps de coupe (min)

L : longueur totale d'usinage (mm) A : avance de l'outil de coupe (mm/min)

( )ndlL .+=

Page 8 sur 10

V. L’ablocage des pièces 1.1. Introduction

Avant l'usinage des pièces, il faut s'assurer de : • la mise en position de la surface usinée par rapport aux référentielles machines • l'immobilisation de la pièce en cours d'usinage • l'absence de déformation au moment de l’ablocage

1.2. Mis en position La mise en position consiste à éliminer les six degrés de liberté de la pièce de manière à ce qu'elle soit située par rapport aux référentielles machines. Lorsque l'on doit réaliser plusieurs pièces avec le même programme, il faut s'assurer que l'origine de la pièce soit toujours au même endroit par rapport aux référentielles machines. Le simple fait dabloquer la pièce n'est pas suffisant, on utilisera donc le dispositif de mise en position (butée fixe, appui plan, vés,…)

1.3. Ablocage : conditions à satisfaire • Immobiliser la pièce en conservant la précision de la mise en position. • Éviter les déformations au moment de l'ablocage et pendant l'usinage. • Appliquez les efforts de serrage en face des appuis, dans une direction normale par

rapport à la surface de contact, sauf dans le serrage par clame. • Les outils et les copeaux doivent pouvoir se dégager facilement. • Permettre un montage et démontage rapide de la pièce. • Permettre le contrôle en cours d'usinage.

1.4. Le dispositif d'ablocage

1.4.1. Ablocage sur table La table de la fraiseuse constitue la première référence de mise en place de tous les systèmes porte pièce. Elle comporte des rainures en T, calibrées qui permettent de recevoir des cales ou des boulons à tête rectangulaire pour le maintien des pièces.

Le serrage par brides : • utilisez une bride traitée de formes et de dimensions adaptées • placer le boulon le plus près possible de la pièce • choisir et régler la cale d'appui légèrement plus haut • interposé toujours une rondelle entre l'écrou et la bride • placé si nécessaire une protection en métal tendre entre la bride et la pièce

Le serrage par clame :

• Avec bride ordinaire

• Avec contre clame

• Avec butée à tenon

1.4.2. L'étau Se porte pièce est très utile pour l'ablocage en fraisage. Le serrage peut être assuré de façon mécanique, par action hydraulique ou pneumatique. L'utilisation de morts spéciaux permet l'immobilisation des pièces cylindriques en position axe horizontal, ou verticale, l'immobilisation de pièces minces, et le fraisage de surface oblique.

Page 9 sur 10

1.4.3. Plateaux magnétiques Permet d'immobiliser des pièces magnétiques en libérant totalement la surface à usiner. Exige que la surface de contact de la matière avec le plateau soit usinée.

1.4.4. Plateau circulaire Se porte pièce est pourvu d'une table circulaire dont les rainures en T permettent le bridage des pièces de la même façon que sur la table de fraiseuse.

1.4.5. Plateau diviseurs C'est un appareil composé de la poupée diviseurs et d’une contrepointe. Il permet l'ablocage dans une position avec possibilités d'évolution angulaire. Le plateau diviseurs permet différents montages de pièces :

• Montage en l'air • Montage mixte • Montage entres-pointes • Montage sur mandrin de reprise

VI. Aligner l'axe de la broche 1.1. Introduction

Toutes pièces contient une surface de référence, que ce soit pour le départ des cotations ou pour les tolérances de position. C'est à partir de cette surface de référence (S.R.) que les mouvements de la machine seront définis.

1.2. Les procédés d'alignement

1.2.1. Avec l'outil L’outil est en rotation et on tangente sur la surface de référence de l'outil. L'appréciation du contact est souvent peu aisée, car elle dépend de l'acuité visuelle de l'opérateur.

1.2.2. Avec une pige Il existe trois possibilités de travail :

Alignement avec une pige seule On tangente sur la surface de référence. L'appréciation du contact est difficile. Précision de 0,1 mm. r(pige)+X

Alignement avec une pige et une cale étalons L'opération est facilitée en appréciant le glissement de la cale. Précision de 0,05 mm. r(pige)+e+X

Alignement avec une pige électrique Permet de tangenter plus aisément, car dès le contact, la lampe s'allume. Précision de 0,02 mm. r(pige)+X

Ces trois procédés ont un défaut majeur : il y a toujours un écrasement au niveau du contact de la génératrice et de la surface de référence.

1.2.3. Dispositif de centrage C'est un système du type « zentrofix » qui élimine le défaut d'écrasement. Il faut monter le « zentrofix » dans un mandrin à pinces, régler la vitesse de rotation à 700 tr/min, tangenter sur la surface de référence jusqu'au moment où il y a un désaxage brusque de la partie inférieure.

Page 10 sur 10

1.2.4. Lunette optique L'appareil est monté dans la broche. Il faut régler la hauteur de visée par rapport à la pièce ou à l'équerre pour avoir une netteté de l'image. Dans le réticule, on voit quatre traits orthogonaux donnant un espacement de 0,05 mm en grandeur réelle sur la pièce. Il suffit d'encadrer entre deux traits parallèles, soit l'arrêt de la pièce, soit un très fin graver sur l'équerre.

1.2.5. Centreur à comparateur On utilise ce procédé lorsque l'on doit réaliser l'alignement de l'axe de la broche avec l’axe d'un alésage, d'un épaulement cylindrique.

VII. L'appareil diviseur L'appareil diviseur va permettent la réalisation d'une succession d'usinage qui nécessitent la rotation de la pièce entre ses usinages. Il est constitué d'une poupée diviseurs (d) et d'une contre-pointe (c). Les pièces se fixent sur la broche de la poupée diviseurs comme sur un tour. La rotation de la pièce entre les usinages est assurée par la manivelle qui commande la vis sans fin qui peut engrener avec une roue à vis solidaire de la broche. Un compas ou alidade à l'ouverture variable permet de régler une rotation déterminée de la manivelle.

1.1. Les méthodes de division

La division directe La division simple La division composée La division différentielle