Fraise à queue

Une fraise est un type de fraise , un outil de coupe utilisé dans les applications de fraisage industriel . Elles peuvent avoir plusieurs configurations d'extrémité : ronde (à billes), conique ou droite sont quelques-uns des types les plus courants. Elles sont le plus souvent utilisées dans les « fraiseuses » qui déplacent un morceau de matériau contre la fraise pour éliminer les copeaux du matériau afin de créer une taille ou une forme souhaitée. Elle se distingue du foret par son application, sa géométrie et sa fabrication. Alors qu'un foret ne peut couper que dans le sens axial, la plupart des fraises peuvent couper dans le sens radial. Toutes les fraises ne peuvent pas couper axialement ; celles conçues pour couper axialement sont appelées fraises.

Les fraises sont utilisées dans les applications de fraisage telles que le fraisage de profils, le fraisage de traçage, le fraisage de faces et le tréfilage.

Il existe plusieurs grandes catégories d'outils de fraisage en bout et en bout, comme les outils à coupe centrale ou non (si la fraise peut effectuer des coupes plongeantes) ; et la catégorisation par nombre de goujures ; par angle d'hélice ; par matériau ; et par matériau de revêtement. Chaque catégorie peut être subdivisée en fonction d'une application spécifique et d'une géométrie spéciale.

Un angle d'hélice très courant, notamment pour la découpe générale de matériaux métalliques, est de 30°. Pour les fraises de finition, il est courant de voir des spirales plus serrées, avec des angles d'hélice de 45° ou 60°. Les fraises à goujures droites (angle d'hélice de 0°) sont utilisées dans des applications spéciales, comme le fraisage de plastiques ou de composites d'époxy et de verre. Les fraises à goujures droites étaient également utilisées historiquement pour la découpe du métal avant l'invention de la fraise à goujures hélicoïdales par Carl A. Bergstrom de Weldon Tool Company en 1918.

Il existe des fraises à hélice variable ou à angle d'hélice pseudo-aléatoire et à géométries de goujures discontinues, pour aider à briser le matériau en morceaux plus petits pendant la coupe (améliorant l'évacuation des copeaux et réduisant le risque de blocage) et réduire l'engagement de l'outil sur les grandes coupes. Certaines conceptions modernes incluent également de petites fonctionnalités telles que le chanfrein d'angle et le brise-copeaux. Bien que plus chères, en raison d'une conception et d'un processus de fabrication plus complexes, ces fraises peuvent durer plus longtemps en raison d'une usure moindre et améliorer la productivité dans les applications d'usinage à grande vitesse (HSM).

Il est de plus en plus courant de remplacer les fraises à tête pleine traditionnelles par des outils de coupe à plaquettes plus économiques (qui, bien que plus chers au départ, réduisent les temps de changement d'outil et permettent de remplacer facilement les arêtes de coupe usées ou cassées plutôt que l'outil entier). Un autre avantage des fraises à tête indexable (autre terme pour les outils à plaquettes) est leur capacité à être flexibles quant aux matériaux sur lesquels elles peuvent travailler, plutôt que d'être spécialisées pour un certain type de matériau comme les fraises à tête plus traditionnelles. Pour l'instant, cependant, cela ne s'applique généralement qu'aux fraises à tête de plus grand diamètre, égal ou supérieur à 3/4 de pouce. Ces fraises sont généralement utilisées pour les opérations d'ébauche, tandis que les fraises à tête pleine traditionnelles sont toujours utilisées pour la finition et les travaux où un diamètre plus petit ou une tolérance plus stricte sont requis ; l'outillage modulaire introduit des marges d'erreur supplémentaires qui peuvent s'aggraver à chaque nouveau composant, alors qu'un outil à tête pleine peut offrir une plage de tolérance plus petite pour le même niveau de prix.

Les fraises sont vendues avec des diamètres de coupe et des tiges de dimensions impériales et métriques. Aux États-Unis, le système métrique est facilement disponible, mais il n'est utilisé que dans certains ateliers d'usinage et pas dans d'autres. Au Canada, en raison de la proximité du pays avec les États-Unis, il en va de même. En Asie et en Europe, les diamètres métriques sont la norme.

Une grande variété de rainures, de fentes et de poches dans la pièce à usiner peuvent être produites à partir de divers outils. Les types d'outils courants sont les suivants : fraises à bout carré, fraises à bout sphérique, fraises à rainures en T et fraises à coquille. Les fraises à bout carré peuvent fraiser des fentes, des poches et des bords carrés. Les fraises à bout sphérique fraisent des fentes ou des congés arrondis. Les fraises à rainures en T fraisent exactement cela : des fentes en T. Les fraises à coquille sont utilisées pour les grandes surfaces planes et pour les coupes d'angle. Il existe également des variantes de ces types d'outils.

Il existe quatre angles critiques pour chaque outil de coupe : l'angle du tranchant d'extrémité, l'angle de dépouille axiale, l'angle de dépouille radiale et l'angle de coupe radiale .

En fonction du matériau à usiner et de la tâche à effectuer, différents types d'outils et géométries peuvent être utilisés. Par exemple, lors de l'usinage d'un matériau comme l'aluminium , il peut être avantageux d'utiliser un outil doté de cannelures très profondes et polies, d'un tranchant très tranchant et d'angles de coupe élevés. Cependant, lors de l'usinage d'un matériau dur comme l'acier inoxydable , des cannelures peu profondes et un tranchant équarri optimiseront l'enlèvement de matière et la durée de vie de l'outil.

Une grande variété de matériaux est utilisée pour produire les outils de coupe. Les plaquettes en carbure sont les plus courantes car elles conviennent au fraisage à grande production. L'acier rapide est généralement utilisé lorsqu'une forme d'outil spéciale est nécessaire, mais n'est généralement pas utilisé pour les processus de production à grande échelle. Les plaquettes en céramique sont généralement utilisées dans l'usinage à grande vitesse avec une production élevée. Les plaquettes en diamant sont généralement utilisées sur des produits qui nécessitent des tolérances serrées, généralement constitués de qualités de surface élevées (matériaux non ferreux ou non métalliques).

Au début des années 90, l'utilisation de revêtements est devenue plus courante. Les revêtements peuvent offrir divers avantages, notamment la résistance à l'usure, la réduction du frottement pour faciliter l'évacuation des copeaux et une résistance accrue à la chaleur. La plupart de ces revêtements sont désignés par leur composition chimique.

Bien que les veines PCD ne constituent pas un revêtement, certaines fraises sont fabriquées avec une « veine » de diamant polycristallin. La veine est formée dans un environnement à haute température et haute pression. La veine est formée dans une ébauche, puis le matériau est meulé le long de la veine pour former le tranchant. Bien que les outils puissent être très coûteux, ils peuvent durer plusieurs fois plus longtemps que les autres outils.

Des progrès sont toutefois réalisés dans le domaine des revêtements de fraises, avec des revêtements tels que le diamant amorphe et les revêtements PVD nanocomposites qui commencent à être vus dans les ateliers haut de gamme (depuis 2004).

Bien que les revêtements aient une couleur typique, les fabricants peuvent modifier le processus de revêtement ou ajouter des additifs pour changer l'apparence sans affecter les performances dans le cadre de leur stratégie de marque. Les bleus vifs, les rouges et le turquoise font partie des couleurs « non naturelles ».

Les fraises sont généralement fabriquées sur des machines à affûter les outils et les fraises à commande numérique par ordinateur ( CNC ) sous des lubrifiants à haute pression tels que l'eau, l'huile hydrosoluble et l'huile à point d'éclair élevé. Le meulage à l'intérieur de la machine est réalisé avec des meules abrasives montées sur une broche (et dans certains cas, sur plusieurs broches). Selon le matériau à meuler, ces meules sont fabriquées avec du diamant industriel (pour le meulage du carbure de tungstène ), du nitrure de bore cubique (pour le meulage de l'acier au cobalt) et d'autres matériaux (pour le meulage, par exemple, de la céramique), sertis dans un liant (parfois du cuivre).

Simple : Utilisé pour enlever beaucoup de matière à un rythme très rapide. Traditionnellement utilisé dans une opération d'ébauche.

2 cannelures : permet d'extraire plus de copeaux de la pièce. Principalement utilisé dans les opérations de rainurage et de mise en poche dans les matériaux non ferreux.

3 cannelures : similaire à la fraise à 2 cannelures, mais peut être utilisée pour couper des matériaux ferreux et non ferreux

4+ flûte : conçue pour fonctionner à des vitesses d'avance plus rapides, mais en raison du plus grand nombre de flûtes, elle entraîne des problèmes d'élimination des copeaux.

Ébauche : le but est d'enlever une grande quantité de matière des pièces, parfois pour se débarrasser de l'excès de matière afin de se rapprocher de la forme finale. Elle tente de se rapprocher vraiment de la forme finale. Traditionnellement, c'est la première opération majeure du processus d'usinage.

Contournage/Profilage : il s'agit d'un procédé utilisé pour fraiser différentes surfaces telles que des surfaces planes ou irrégulières. Ce type de procédé peut être réalisé pendant la phase d'ébauche ou de finition de l'opération globale.

Le surfaçage : opération utilisée pour surfaçage de la pièce jusqu'à la dimension spécifiée. Le surfaçage peut être effectué à l'aide de fraises à queue ou d'une fraise à surfacer spéciale.

Empochage/rainurage : il s'agit d'un processus permettant de réaliser une poche à l'intérieur de la pièce. Une poche peut être peu profonde ou profonde, selon les spécifications.