Fraisage de faces et fraisage périphérique :différences clés et guide de sélection des outils

Le fraisage est une opération d'usinage courante avec de nombreuses variantes, ce qui fait du choix de la bonne méthode une décision cruciale pour les machinistes. Parmi ces choix, le surfaçage par rapport au fraisage périphérique constitue l'une des comparaisons les plus fondamentales, sur laquelle sont basés tous les autres types. 

Ce n’est pas qu’ils soient très similaires, mais ils confondent souvent les débutants. Leurs mécanismes de coupe sont complètement différents. L’un coupe principalement avec l’extrémité de l’outil, tandis que l’autre coupe avec les côtés de l’outil. Mais ces informations sont-elles suffisantes pour décider quelle méthode utiliser ? Probablement pas.

Ce guide compare les opérations de fraisage frontal et périphérique, leurs avantages, leurs applications, leurs limites et quelques recommandations de sélection pour vous aider à choisir entre les deux.

Qu'est-ce que le Face Milling ?

Le surfaçage est un processus d'usinage dans lequel l'axe de rotation de l'outil de coupe est perpendiculaire (vertical) à la surface de la pièce. . L'outil enlève de la matière à l'aide des arêtes coupantes situées sur la face inférieure et des bords extérieurs de la fraise. 

Habituellement, les angles d'entrée des fraises à surfacer sont d'environ 45° (équilibrage des forces axiales et radiales).  Les fraises à surfacer spéciales à grande avance utilisent des angles moins profonds (environ 10 à 15°) pour s'adapter à des vitesses d'avance élevées.

Le surfaçage est couramment utilisé pour usiner et finir de grandes surfaces planes (par exemple, plaques, bases, boîtiers) et pour établir une surface de référence plate (Z=0) pour un usinage ultérieur.

Processus de travail du surfaçage

Lors d'une opération de surfaçage, la pièce est serrée sur la table de la machine et la fraise à surfacer est montée dans la broche de sorte que son axe soit vertical. La machine CNC est programmée pour que la fraise se déplace linéairement le long de la surface.

Au fur et à mesure que l’outil avance le long de la surface, chaque plaquette sur la face de la fraise s’engage et coupe un copeau. Étant donné que les plaquettes sont décalées radialement autour de la fraise, l'enlèvement de matière est réparti sur plusieurs bords, ce qui permet un enlèvement de matière efficace.

Outils de coupe pour le surfaçage

Le surfaçage nécessite des fraises spéciales et des porte-fraises correspondants, qui sont choisis en fonction de la géométrie de la pièce et des exigences d'usinage. 

Certains outils de surfaçage courants incluent :

Fraises à coque (face)

Fraises de grand diamètre avec plusieurs plaquettes indexables sur la circonférence et la face. Les moulins à coquille sont montés sur un arbre. L'extension de l'arbre de la fraise à surfacer permet de couvrir de larges zones et de réaliser des coupes profondes, c'est pourquoi elles sont standard pour le fraisage général de surfaces planes. 

Coupe-mouches

  Il s’agit d’une fraise monopoint fixée à un arbre (avec un seul insert). Les fraises à mouche produisent des finitions très lisses sur des surfaces planes et sont simples à installer, mais sont plus lentes que les fraiseuses multi-inserts. 

En comparant une fraise à mouche et une fraise à surfacer, l'une est un outil à point unique et a moins de rigidité, et une autre contient plusieurs plaquettes et est plus rigide pour supporter des tâches d'usinage lourdes. 

Fraises à surfacer indexables

Ces outils impliquent des plaquettes de fraisage robustes en carbure ou en céramique dans un corps solide. Ils offrent une productivité élevée et des changements de plaquettes faciles, parfaits pour la production en grand volume

Fraises à boutons (fraises à faces rondes)

Ce sont des spécialisés avec inserts ronds « bouton ». Ceux-ci donnent une action de coupe douce sur des surfaces plates ou légèrement profilées et gèrent bien les coupes interrompues. 

Une fraise inférieure pour le surfaçage peut fonctionner avec des angles de coupe distincts pour l'ébauche, la semi-finition et le profilage continus. 

Avantages

Le surfaçage offre plusieurs avantages :

• Taux d'enlèvement de matière élevé (MRR)
• Une coupe douce offre une excellente finition de surface.
• Il excelle dans l'usinage de surfaces larges (par exemple, plaques, bases, faces de moules) en moins de passes.
• Étant donné que la découpe est partagée entre plusieurs arêtes, l'usure est répartie entre les plaquettes.

Inconvénients

Il existe également quelques limitations, telles que :

• Accès limité à l'outil 
• Aucun contour 3D
• Coût initial élevé de l'outil

Applications

Le surfaçage est utilisé chaque fois qu'une surface plane doit être produite . Les applications courantes incluent :

• Surfaçage/Nivelage  : Aplatissement de la face supérieure d'une pièce ou fonderie/forgeage brut.
• Équarrissage des extrémités :coupe une extrémité carrée ou plate sur un bloc ou une barre comme face de référence avant un usinage ultérieur.
• Finition des grands visages  : obtention de la planéité et de la finition finales sur des plaques, des boîtiers ou des composants de matrice usinés.
• Préparation pour d'autres opérations  :Faire face à une surface avant le perçage, le fraisage de poche ou le meulage pour garantir une véritable surface de référence.

Conseils pratiques et recommandations pour le fraisage du visage

Une pratique recommandée par les machinistes consiste à décaler la fraise. ligne médiane à partir du centre de la pièce lors du dressage. Cela minimise l'épaisseur des copeaux à la sortie, réduisant ainsi les bavures et améliorant la finition de surface. Cela permet également d'éviter le blocage de la fraise, qui peut provoquer des vibrations et endommager la plaquette. 

De plus, des entrées et sorties fréquentes , en particulier au-dessus des trous ou des fentes, doit être évité. Si cela est inévitable, réduisez la vitesse d'avance pendant l'entrée et la sortie pour protéger l'arête de coupe et limiter l'accumulation de contraintes.

Appliquer du liquide de refroidissement lors de l'usinage d'alliages durs pour chasser les copeaux et refroidir les bords des plaquettes. Pour les matériaux permettant la coupe à sec (aluminium, plastiques), le carbure revêtu peut être utile. Gardez la zone de travail exempte de copeaux pour éviter de recouper.

Qu'est-ce que le fraisage périphérique en usinage ?

Le fraisage périphérique (ou fraisage simple) est une opération d'usinage dans laquelle l'axe de la fraise est parallèle à la surface de la pièce. . L'action de coupe se produit le long de la circonférence. de l’outil rotatif. 

Normalement, une fraise en bout sur une fraise verticale est utilisée pour que les cannelures de la fraise coupent le long de la longueur ou de la périphérie de la pièce. Cette méthode est conçue pour découper des fentes, des rainures et contourner les bords d’une pièce. 

En fraisage périphérique, l'outil plonge à une profondeur définie, découpant des fentes ou des contours complexes. Il est largement utilisé dans les industries où des bords, des rainures profondes et des formes complexes (comme des engrenages ou des brides) sont nécessaires. 

Types de fraisage périphérique

Le fraisage périphérique, comme le surfaçage, est l'un des types fondamentaux de processus de fraisage, avec plusieurs sous-types qui suivent la même approche de coupe mais varient en termes d'outils et d'applications. 

Les types de fraisage périphérique standard sont :

Fraisage de rainures

Il coupe une fente ou une rainure plus large que la fraise en plongeant et en déplaçant l'outil. 

Fraisage en chevauchement

Couper sur un côté (ou deux côtés parallèles) de la pièce à l'aide des bords latéraux de la fraise.

Fraisage de forme/contour

Ce procédé façonne la périphérie d'une pièce avec une fraise profilée (par exemple, une fraise-mère ou une broche à rainure de clavette).

Fraisage de dalles

Il utilise une large fraise qui s'étend au-delà de la pièce à usiner pour les grandes coupes.

Outils de coupe pour fraisage périphérique

Le fraisage périphérique utilise souvent des fraises monobloc conçues pour un engagement latéral. Certaines fraises périphériques sont

Fraises en bout à différents profils : C’est le type de coupeur périphérique le plus courant. Les fraises en bout ont des cannelures hélicoïdales autour du corps et coupent simultanément avec les côtés et la pointe

Les fraises pleines (monobloc) se déclinent en différents profils. Par exemple, il existe des fraises à bout carré pour les rainures et les contours à fond plat, des fraises à bout sphérique pour les contours et les congés 3D, et des fraises à bout arrondi pour les chanfreins et les bords arrondis.

Broyeurs de dalles (coupeurs chevauchants) : Ce sont des fraises larges avec des dents sur la circonférence (parfois sur les côtés), conçues pour les coupes lourdes sur des surfaces larges ou des rainures de clavette. Les fraises à dalles peuvent couper des deux côtés (à cheval).

Avantages

Le fraisage simple présente de nombreux avantages par rapport aux autres types de processus :

• Il peut découper des contours complexes, des rayons serrés et des fentes profondes.
• Peut obtenir une finition soignée sur des surfaces profilées.
• Une fraise à une extrémité peut réaliser des rainurages, des poches et des contours
• Excellent sur les pièces longues et étroites ou les rainures de clavette

Inconvénients

Certaines limitations du fraisage périphérique sont :

• Plus lent sur les surfaces larges ; plusieurs passes peuvent être nécessaires pour terminer le travail.
• Les fentes ou poches profondes nécessitent des fraises longues, qui peuvent dévier 
• Peut provoquer des marques de dépassement si les passes de chevauchement ne sont pas utilisées

Applications

Comme indiqué dans la section précédente, le fraisage périphérique est utilisé dans les opérations de coupe axiale et de profilage. Les applications courantes de fraisage périphérique comprennent : 

• Usinage des rainures : Découpe de fentes/rainures droites ou courbes à l'aide d'une fraise en bout ou d'une rainureuse
• Contourage/profilage : Usinage de la périphérie d'une pièce (par exemple, fraisage d'une bride, d'un profil incurvé ou d'un contour de came) avec un parcours d'outil CNC.
• Fraisage en chevauchement : Utiliser deux fraises parallèles pour usiner simultanément deux faces opposées (par exemple, rainurer deux côtés d'un bloc).
• Fraisage d'engrenages : Utiliser une fraise de forme (couteau de forme ou fraise-mère) pour générer des dents d'engrenage, des cannelures, des rainures de clavette ou d'autres éléments profilés
• Empochement : Ébauche ou finition des zones intérieures (avec une fraise en bout en spirale ou un chemin raster).

Les principales différences entre le surfaçage et le fraisage périphérique

Les sections précédentes se sont concentrées sur l’explication individuelle des processus, de leurs avantages, de leurs limites et de leurs applications. Nous allons maintenant mettre en évidence les facteurs de différenciation qui séparent le surfaçage du fraisage périphérique dans l'utilisation réelle.

Regardons le tableau comparatif présentant le fraisage frontal par rapport au fraisage périphérique.

 Fraisage de faces Fraisage périphérique Direction de coupe Axe perpendiculaire ; coupe avec l'outil faceAxis parallèle ; coupes avec les côtés de l'outilProfondeur de coupe Coupes axiales peu profondesCoupes axiales plus profondesEngagement de l'outil Plusieurs plaquettes partagent la charge sur la face. Les cannelures latérales s'engagent sur toute la longueur de l'outilFinition de surface Finition lisse sur les grands plansFin sur les contours, festonnés sur les zones platesConception d'outils Fraises multi-plaquettesFraises monobloc plus petitesTaux d'enlèvement de matière HighLower sur surfaces planesApplications Surfaçage, nivellement, équarrissageFentes, poches, contours, profils

Direction de coupe

Une différence majeure entre le fraisage périphérique et le surfaçage réside dans les directions de coupe complètement différentes. En surfaçage, l'axe de la fraise est perpendiculaire à la pièce et les arêtes de coupe sur la face (en bas) de l'outil font le travail. En fraisage périphérique, l'axe de la fraise est parallèle à la surface de la pièce et la coupe s'effectue le long du côté (circonférence) de l'outil.

Profondeur de coupe 

Les fraises à surfacer se concentrent sur l'aplatissement de la surface ; leurs inserts ont une portée limitée, de sorte qu'une profondeur axiale très faible est atteinte par passe. 

Dans le cas du fraisage périphérique, leur polyvalence dépend de l'utilisation et du type de fraise en bout. Dans la plupart des cas, vous pouvez souvent obtenir des coupes plus profondes (axialement) en plongeant ou en rampant une fraise en bout, bien que la profondeur pratique soit limitée par la longueur et la rigidité de l'outil. 

Engagement des outils

En comparant l'engagement de l'outil en surfaçage par rapport au fraisage périphérique, les fraises à surfaçage engagent la pièce avec la face et le bord de l'outil, ce qui répartit le contact sur de nombreuses plaquettes ; chaque insert ne voit qu'une partie de la coupe. Par conséquent, l’usure est également répartie sur les plaquettes, ce qui améliore en quelque sorte la durée de vie de l’outil. 

Les fraises périphériques s'engagent avec les bords latéraux de la fraise (dans une fraise en bout, toutes les cannelures), de sorte que toute la longueur de l'arête de coupe le long du côté est impliquée. Pour résumer, le surfaçage utilise l'extrémité de l'outil, tandis que le fraisage périphérique utilise le côté outil

Finition de surface et tolérances 

 Le surfaçage produit généralement des surfaces plus plates et plus lisses. Étant donné que la face de la fraise est plate et utilise souvent des plaquettes wiper, le surfaçage donne une planéité très constante. La valeur de rugosité (Ra) varie généralement de 0,8 à 1,8 µm. 

En revanche, le fraisage périphérique peut produire des finitions fines sur les contours; cependant, sur un plan plat, il laisse généralement des pétoncles ou des marques de dépassement.  La valeur de rugosité (Ra) varie généralement de 3,2 à 6,3 µm. Parallèlement, les tolérances de fraisage frontal et périphérique vont de ±0,13 mm à 0,05 mm, en fonction de l'équipement et de l'outillage utilisés dans le processus.

Conception d'outils

Vous pouvez facilement prédire le processus en consultant leurs outils. Les fraises à surfacer sont de grands outils à plaquettes multiples (souvent de 3 à 8 pouces ou plus). La raison en est qu'ils doivent couper et couvrir une grande surface en un seul passage – d'où un large diamètre et de multiples arêtes de coupe (inserts).

En revanche, les fraises périphériques sont des fraises en bout plus petites, généralement solides ou indexables, conçues pour la coupe latérale. Leurs arêtes coupantes sont appelées flûtes, qui s’étendent sur toute la longueur du corps de l’outil. Une fraise en bout typique peut avoir 4 à 6 cannelures et un diamètre compris entre ¼ ″ et 1 ″.

Une fraise à surfacer a des dizaines d'arêtes de coupe sur son corps, alors qu'une fraise en bout (périphérique) peut avoir 4 à 6 cannelures sur un outil de ¼″ à 1″ de diamètre

Taux d'enlèvement de matière

Le surfaçage, avec sa fraise large et ses nombreuses dents, enlève de la matière très rapidement par passe. Le fraisage périphérique enlève moins de matière par passe (outil plus petit), il est donc plus lent sur de grands volumes de surface plane. Cependant, les périphériques peuvent concentrer plus efficacement le retrait dans une fente ou une région étroite. 

Vitesses et avances de fraisage

En comparant les vitesses et les avances du fraisage périphérique par rapport au surfaçage, les vitesses de fraisage périphérique (RPM) sont plus lentes et les vitesses d'avance sont plus élevées que celles du surfaçage. C'est parce que les fraises à surfacer impliquent plusieurs plaquettes et un engagement d'outil plus élevé. 

Vitesse de coupe (RPM)=(Vc​×1000​)/π×D

Taux d'avance ((mm/min))=  RPM× f ​× Z

De plus, vous pouvez utiliser un calculateur d'avances et de vitesses de surfaçage en ligne pour connaître les valeurs exactes des avances et des vitesses. 

Applications

Le surfaçage est généralement utilisé pour différents types d'opérations de surface :aplatir une surface, créer des bords carrés ou nettoyer une grande face. 

Le fraisage périphérique est utilisé pour les fentes, les poches, les contours et les bords ; nous dirions qu’il peut être utilisé pour tout ce qui nécessite que l’outil se déplace le long d’un chemin autour du périmètre de la pièce. 

Comment choisir entre le fraisage frontal et le fraisage périphérique ?

Le choix entre le fraisage frontal et le fraisage périphérique dépend des exigences et des contraintes de la pièce. Vous devez tenir compte de ces facteurs lorsque vous faites un choix :

Géométrie

Vous devez d’abord évaluer la géométrie de la pièce :quelle partie de la pièce doit être usinée ? Surface plane vs profil ? Si plus de 50 % de la surface est plane et accessible, optez pour le surfaçage. Si la plupart des caractéristiques sont des rainures, des contours et des parois étroites, le fraisage périphérique est l'option la plus appropriée.

Finition souhaitée

Si vous avez besoin d'une planéité très serrée ou d'une finition plane lisse, nous vous recommandons le surfaçage. Toutefois, si la précision des parois latérales ou des formes est requise, le fraisage périphérique est préférable. Dans l'ensemble, pour tout travail nécessitant une meilleure finition de surface, choisissez le surfaçage.

Coût

Dans les scénarios où un travail est possible avec les deux, mais où vous avez des contraintes de coûts, le fraisage périphérique peut être l'option la plus rentable. Les fraises à surfacer et leurs plaquettes sont plus chères par outil que les simples fraises en bout. Cependant, ils enlèvent de la matière plus rapidement. Les outils de fraisage périphériques sont moins chers mais peuvent prendre plus de temps (donc plus de temps d'usinage). 

Dans la plupart des cas pratiques, les machinistes suivent l'approche hybride. Ils ébauchent de grandes surfaces planes avec le surfaçage, puis passent au fraisage périphérique pour la finition ou le profilage. Cet équilibre donne un compromis coût/qualité optimal.

Comment RapidDirect peut-il vous aider ?

Si vous êtes un ingénieur, un concepteur de produits ou un fabricant à la recherche d'un surfaçage, d'un fraisage périphérique ou de tout autre service d'usinage CNC, RapidDirect est équipé pour soutenir votre projet. Nous proposons une gamme complète de services de fraisage CNC utilisant des machines de pointe à 3, 4 et 5 axes.

Notre équipe d'ingénieurs et de machinistes examine votre conception, vos tolérances et vos exigences en matière de matériaux, puis recommande l'approche d'usinage la plus appropriée et la plus rentable. Nos services de fraisage personnalisés couvrent tous les métaux courants et prennent en charge des tolérances serrées aussi basses que ±0,05 mm.

Que vous ayez besoin d'un seul prototype ou d'une production complète, nous disposons de l'équipement et du personnel nécessaires pour le gérer avec une précision constante.

Résumé

Le fraisage frontal et périphérique sont deux opérations de fraisage fondamentales. Comprendre la différence (fraisage périphérique vs surfaçage) est important car de nombreux autres sous-types de fraisage dépendent de ces mécanismes de coupe à noyau.

Le surfaçage coupe avec la face de l'outil pour créer une surface plane et uniforme. Le fraisage périphérique utilise les côtés de l'outil pour usiner les fentes, les bords et les contours le long du profil de la pièce.

Dans la pratique, vous débattez rarement entre le fraisage périphérique et le surfaçage ou vous choisissez exclusivement une méthode. Les machinistes alternent souvent entre les deux dans le même travail. Un flux de travail courant consiste à commencer par le surfaçage pour niveler ou dégrossir une surface, puis à poursuivre avec un processus de fraisage périphérique approprié pour compléter des fonctionnalités telles que des fentes, des poches ou des profils.

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FAQ

À quoi sert le surfaçage ?

Le surfaçage est principalement utilisé pour aplatir de grandes surfaces. Il enlève de la matière de la face supérieure d'une pièce pour créer une surface lisse. Les utilisations typiques incluent le surfaçage de plaques, l'équarrissage du brut et la préparation d'une surface de référence avant un usinage ultérieur.

Quelle est la différence entre le fraisage en bout et le surfaçage ?

L'une des différences majeures entre le fraisage en bout et le surfaçage réside dans l'outil utilisé.  Une fraise en bout a un diamètre plus petit et coupe à la fois sur ses côtés et sur sa pointe. En revanche, une fraise à surfacer est un outil plus grand qui utilise uniquement sa face (inférieure) pour couper. Fraisage en bout pour créer des surfaces planes, tandis qu'une fraise en bout plonge normalement dans le matériau, créant des fentes et des profils.

Comment l'engagement de l'outil affecte-t-il l'état de surface ?

La façon dont les dents de la fraise s'engagent dans la pièce influence fortement la finition. Par exemple, dans le cas du surfaçage, lorsque plusieurs dents sur la face plate sont engagées, nous obtenons naturellement une finition plus plate. Cependant, en fraisage périphérique, lorsque vous coupez le long d'un chemin, des pétoncles peuvent rester à moins qu'ils ne se chevauchent correctement.