Types de fraises : Matériaux et sélection

Le fraisage est un processus d'usinage qui permet de créer des prototypes et des pièces selon une conception requise. Il nécessite l'utilisation d'une fraiseuse avec un composant spécial appelé outil de fraisage ou fraise pour effectuer l'opération.

Il existe différents types de fraises disponibles. Cependant, chaque fraise a sa propre fonction, ce qui rend difficile le choix de la bonne. Cet article donne une explication détaillée des outils de fraisage.

Qu'est-ce qu'une fraise ?

A fraise est une machine-outil de fraisage qui découpe les matériaux d'une pièce sous forme de copeaux pour former un produit selon une conception requise. Chaque outil de fraisage cnc est unique et se décline en différents modèles, ce qui lui permet de fraiser des pièces de types et de conceptions différents.

Composants d'une fraise

A fraise se compose de différentes pièces intégrées pour former une seule pièce et utilisée sur une fraiseuse. Il comprend les éléments suivants :

• Tige: Ce composant est cylindrique et s'insère dans la broche de la fraiseuse. Les queues ont pour fonction d'assurer la stabilité et le bon alignement de la fraise pendant le fraisage.
• Corps: Le corps de la fraise contient les arêtes de coupe. De forme carrée, cylindrique ou cannelée, il détermine le type, la forme et la fonction de la fraise.
• Bords coupants: Ce composant est responsable de l'action de coupe de la fraise. Les arêtes de coupe sont disponibles dans de nombreuses configurations, ce qui explique les différents types de fraises.
• Flûtes: Il s'agit de gorges (hélicoïdales ou droites) qui permettent l'évacuation des copeaux produits au cours des processus de fraisage. Leur conception unique influe sur la vitesse d'évacuation des copeaux et sur les performances de coupe.
• Angle de l'hélice: Il s'agit de l'angle formé par l'axe de la fraise et l'arête de coupe. L'angle d'hélice joue également un rôle important dans l'évacuation des copeaux et les performances de coupe.
• Cou: Le col est présent dans certains outils de fraisage, en particulier ceux qui ont un grand diamètre. Il se situe entre la tige et le corps et permet à la fraise d'atteindre des espaces restreints lors du fraisage.
• Rayon ou chanfrein: Il s'agit d'un élément facultatif situé à l'intersection du corps et de l'arête de coupe. Il s'agit d'un coin arrondi ou d'un chanfrein qui réduit l'écaillage et améliore la résistance des outils de coupe.

Types de fraises à connaître

Il existe différents types de fraises, chacun ayant une conception et des caractéristiques uniques, d'où leurs différentes applications. Voici quelques-unes des plus courantes.

Fraise à surfacer

Un visage fraise a une forme cylindrique avec des goujures droites ou hélicoïdales réparties sur la surface. Elles traversent la pièce lorsque l'outil tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Cela permet d'augmenter le taux d'évacuation de la matière et d'obtenir une excellente finition de surface. Ce type de fraiseuse s'applique aux opérations générales de surfaçage.

Fraise en bout

Une fraise en bout a un long corps cylindrique avec des dents des deux côtés et peut couper une pièce dans le sens axial. Cet outil de fraisage se présente sous plusieurs formes, chacune ayant des dimensions, des caractéristiques et des fonctions différentes. On peut citer par exemple les mèches en V, les fraises à billes, les fraises carrées et les fraises à boudin.

La distinction entre la fraise à surfacer et la fraise à surfacer est souvent faite en raison de l'aptitude de cette dernière à créer des motifs complexes sur de petites pièces. Cependant, elles ne sont pas utiles pour les opérations lourdes.

Fraise latérale

Les fraises latérales ont une surface plane avec des dents sur la circonférence. Elles existent en différentes tailles en termes de diamètre et de largeur, et les dents sont disposées différemment sur la circonférence.

En outre, des dents supplémentaires peuvent se trouver sur un côté, ce qui permet à la fraise d'effectuer efficacement des coupes non équilibrées. Par conséquent, les fraises latérales sont utiles dans les situations où seuls les côtés de la pièce doivent être usinés.

Coupe-mouche

Une fraise à la volée est un outil de coupe à point unique qui tourne latéralement par rapport à une fraiseuse. La plupart des fraises à la volée sont dotées d'un corps central cylindrique qui maintient solidement un seul outil. Cet outil est généralement un outil de tournage standard à gauche. Il est réglé à un angle compris entre 30 et 60 degrés.

Une fraise à la volée permet de réaliser des finitions planes et des surfaces lisses et peut travailler sur des pièces de grande taille grâce à son grand diamètre de coupe.

Fraise à rainurer en T

Une fraise à rainure en T a la forme d'un T avec des dents sur la circonférence d'une tige étroite. La tige peut être lisse ou filetée, et certains modèles comportent une partie aplatie située au centre de la tige.

Les fraises pour rainures en T, d'après leur nom, sont utilisées pour créer des rainures en T dans une pièce à usiner, ce qui permet à ces pièces d'être maintenues en toute sécurité sur les fixations et les tables de machine.

Fraise à denture insérée

Contrairement à la plupart des outils de fraisage, une fraise à dents insérées n'est pas un outil monobloc. Elle possède des dents de coupe amovibles en carbure ou autre matériau manuel et un corps en acier.

En outre, nous pouvons installer des fraises à outil inséré sur différents axes en fonction des exigences de la pièce. Elles sont très polyvalentes grâce à leurs dents remplaçables et peuvent fournir des solutions de fraisage à face/épaule, de contre-fraisage et de rainurage.

Fraise à angle

La fraise à angle a une forme plate et l'arête de coupe est inclinée par rapport à l'axe de rotation. Il en existe deux types principaux : les fraises à angle simple et les fraises à angle double. Les fraises à double angle ont des dents des deux côtés. Par conséquent, elles sont plus adaptées à l'usinage de profils à rainures en V. En général, les fraises à angle sont utilisées pour les opérations de fraisage qui nécessitent des chanfreins, des biseaux, etc. sur une pièce.

Fraise plate

Comme de nombreux types de fraises, une fraise plate possède des dents hélicoïdales ou droites du côté du disque ou du cylindre. Pour fonctionner, la pièce à usiner doit présenter une surface plane parallèle à l'axe de la fraise. En général, les fraises lisses sont utilisées pour les opérations de fraisage périphérique, de surfaçage et de rainurage et sont compatibles avec différents matériaux.

Fraise à rainurer la clé de Woodruff

La fraise à rainurer les clavettes est un outil de coupe rond dont la tige est alignée et dont les dents sont droites ou décalées. Les dents droites enlèvent la matière à une vitesse comparativement plus faible. Les fraises à rainurer n'ont pas de dents latérales comme les fraises à rainurer en T. Cependant, elles fonctionnent de la même manière, mais elles ne peuvent pas être utilisées pour l'enlèvement de matière. Cependant, leur fonctionnement est similaire, mais ils sont utilisés pour découper des rainures de clavette dans une pièce à usiner.

Matériaux utilisés pour la fabrication des outils de fraisage

La composition des matériaux d'une machine-outil de fraisage peut affecter sa fonctionnalité. Il est donc nécessaire de tenir compte de la composition du matériau lors de la fabrication de l'outil de fraisage. Les matériaux couramment utilisés sont les suivants :

Acier à outils au carbone

L'acier au carbone utilisé pour la fabrication des outils de fraisage est un alliage de carbone et d'autres éléments tels que le molybdène, le tungstène, le chrome et le vanadium. La composition et les combinaisons de ces matériaux permettent d'améliorer les performances des outils pour fraiseuses à des températures extrêmes.

Il existe différents types d'acier à outils : résistant aux chocs, pour le travail à froid, pour le travail à chaud, pour le durcissement à l'eau, à grande vitesse et à usage spécial. En outre, lors de la fabrication de machines-outils de fraisage en acier à outils au carbone, il est nécessaire de procéder à un traitement thermique approprié, qui permet d'optimiser les propriétés intrinsèques de l'acier à outils.

Carbures

Le carbure cémenté est un matériau pour outils de fraisage composé de carbure de tungstène et de cobalt. Le carbure de tungstène a une dureté élevée, mais il est trop fragile pour les outils destinés à la fabrication d'une seule machine. Associé au cobalt, le matériau obtenu, c'est-à-dire le carbure cémenté, est le matériau le plus populaire pour la fabrication des fraises en bout et des fraises latérales et à plaquettes.

Les fraises en carbure cémenté laissent une surface plus lisse, sont plus rapides et mieux adaptées aux matériaux durs. En outre, leur excellente résistance à l'usure les rend idéales pour la production de masse. Toutefois, les fraises en carbure cémenté peuvent produire des copeaux pendant le processus de coupe. Il est donc important de contrôler la vitesse de coupe et d'utiliser un liquide de refroidissement si nécessaire.

Acier rapide

L'acier rapide contient de l'acier au carbone comme base fabrication de tôles alliés à des matériaux tels que le molybdène et le tungstène. Certains contiennent également du cobalt pour améliorer la dureté. L'acier rapide est le principal matériau utilisé pour la production d'outils de fraisage et se caractérise par sa grande durabilité et sa capacité à résister à la chaleur. Leur faible niveau de friction leur permet de couper des matériaux robustes tels que l'acier inoxydable.

Diamant

Le diamant est l'un des matériaux les plus durs applicables aux outils de fraisage. Ces outils de fraisage peuvent usiner plusieurs matériaux, en particulier des matériaux très durs. En outre, le diamant est très cher. C'est pourquoi ces outils sont souvent dotés de grains de diamant, dont la taille dépend de l'application. Par exemple, on utilise des grains plus petits pour les métaux durs, tandis que des grains plus gros sont idéaux pour les matériaux plus tendres.

En outre, les outils de fraisage en diamant ont une conductivité thermique élevée. Cela garantit une dissipation efficace de la chaleur produite pendant le processus de fraisage.

Céramique

La céramique est un autre matériau permettant de fabriquer des outils de fraisage à grande vitesse pour les pièces en fonte et en superalliage. Contrairement aux outils en métal, les outils de fraisage en céramique peuvent être utilisés à des températures élevées. En outre, elles sont plus stables et ne se fissurent pas dans des conditions extrêmes.

Les céramiques à base d'oxyde d'aluminium sont idéales pour la découpe de pièces métalliques en raison de la faible réactivité chimique du matériau. Malgré ses nombreux avantages, la céramique est difficile à façonner et à usiner.

Comment choisir la bonne fraise pour l'usinage de pièces ?

L'utilisation du bon outil déterminera le succès global de l'opération de fraisage. Vous éviterez ainsi les dommages et obtiendrez une meilleure qualité de finition.

Matériau de l'outil et de la pièce

Le choix de l'outil dépend en grande partie du type de matériau, qui influe sur ses caractéristiques, telles que la durabilité. Par exemple, les fraises en acier rapide sont rentables pour le fraisage de matériaux tels que les métaux non ferreux, les métaux précieux et les métaux précieux. soudage de tôles et les aciers à teneur moyenne en carbone. En outre, ils offrent une bonne résistance à l'usure et une bonne ténacité. D'autre part, les outils de fraisage en céramique sont durs, résistants à l'usure et thermiquement stables. Ils conviennent au fraisage de matériaux résistants à la chaleur tels que l'acier trempé.

Profondeur de coupe (DOC)

La quantité de matière enlevée par un outil de fraisage lorsqu'il traverse une pièce peut influer sur votre décision. Le niveau de DOC varie avec chaque outil de coupe. Il détermine la profondeur de pénétration de l'outil dans la surface. Les experts recommandent d'abaisser la valeur du DOC pour obtenir une meilleure qualité de coupe. Toutefois, cela peut augmenter considérablement le temps d'usinage.

Nombre de flûtes

Les goujures sont la partie la plus essentielle de la fraise et sont responsables de l'action de coupe. Il est important de tenir compte du nombre de goujures d'une fraise avant de l'utiliser. Les différents types de fraises ont des sous-types avec un nombre variable de goujures. Certaines ont une seule cannelure, tandis que d'autres peuvent en avoir jusqu'à six. Plus il y a de goujures, plus l'enlèvement de matière par tour est important.

Angle de l'hélice

L'angle d'hélice des fraises détermine les performances thermiques et l'état de surface. Lors du choix d'une fraise, il faut toujours garder à l'esprit l'angle d'hélice. La quantité de matière à enlever détermine l'angle d'hélice à utiliser. Les outils à angle d'hélice plus faible sont idéaux lorsque le taux d'enlèvement de matière est élevé. Cependant, ils peuvent compromettre l'état de surface final de la pièce.

Comment entretenir et prolonger la durée de vie des fraises ?

Il est important d'entretenir correctement la machine-outil pour prolonger la durée de vie de la fraise. C'est pourquoi vous devez tenir compte des points suivants pour garantir le bon déroulement de vos opérations de fraisage.

Contrôle de la chaleur

La chaleur générée pendant les opérations de fraisage est inévitable et peut endommager l'outil. Par exemple, elle peut provoquer la dilatation de la pièce à usiner, ce qui entraîne des erreurs. En outre, une surchauffe et un refroidissement constants peuvent entraîner une usure et une détérioration rapides de l'outil.

En raison de l'effet de la chaleur sur les outils de fraisage, il est essentiel d'utiliser des méthodes de refroidissement appropriées pour gérer la production de chaleur. En outre, certains liquides de refroidissement préviennent la corrosion et réduisent la friction entre la surface de l'outil et la pièce à usiner.

Sélection correcte des outils

La conception de la fraiseuse peut influencer sa capacité à supporter les contraintes liées à la coupe. En outre, il est important d'utiliser l'outil adéquat pour un travail donné. L'utilisation d'un outil mal conçu peut entraîner une cascade de problèmes susceptibles de compromettre la qualité du produit.

Utiliser des revêtements spéciaux

Les revêtements peuvent constituer une barrière contre le frottement, l'usure et la corrosion de l'outil de fraisage. En outre, ils empêchent les dommages causés par la chaleur d'atteindre les composants structurels de l'outil. Voici quelques exemples courants Nitrure de titane (TiN), qui offre une résistance à l'usure et réduit la friction.

Variables d'usinage

Les fabricants spécifient souvent la vitesse de coupe et l'avance appropriées pour différents outils de fraisage. Tout écart par rapport à ces variables d'usinage peut endommager la fraise. Par exemple, l'utilisation d'une fraise à une vitesse de coupe et une avance plus rapides que celles spécifiées peut augmenter la température de travail, ce qui endommage l'outil et réduit sa durée de vie.

Conclusion

Les fraises sont des outils polyvalents qui trouvent leur application dans les processus de fabrication et de finition. Ces outils sont disponibles sous différentes formes et conceptions pour répondre aux besoins des entreprises. Cet article fournit une explication détaillée des types de fraises et des facteurs à prendre en compte avant de les utiliser.

Services de fraisage CNC chez XinCheng Machining

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Si vous avez des questions sur les machines-outils de fraisage ou les services de fraisage CNC, n'hésitez pas à nous contacter pour obtenir plus d'informations.

FAQ

Quelles sont les caractéristiques d'une fraise ?

Une fraise se compose de plusieurs éléments intégrés pour former une seule pièce. Les principaux éléments des fraises sont le corps, la périphérie et l'arête de coupe.

Quels sont les revêtements disponibles pour les fraises ?

Les revêtements les plus courants que vous pouvez utiliser pour votre outil de fraisage sont le nitrure de titane (TiN), le carbonitrure de titane (TiCN), le nitrure d'aluminium et de titane (TiAlN), le nitrure d'aluminium et de titane (AlTiN), le diamant (revêtements diamantés CVD et PVD), le nitrure de zirconium (ZrN) et le nitrure de chrome (CrN).

Quels sont les facteurs responsables de la production de chaleur lors des opérations de coupe ?

Pour qu'un outil de coupe remplisse sa fonction, il doit surmonter la contrainte de cisaillement du matériau. Ce processus augmente la température autour de l'outil et de la pièce à usiner.