Le fraisage expliqué : définition, processus et opérations clés

Qu'est-ce que le fraisage ?

Le fraisage est un procédé d'usinage utilisant des fraises rotatives pour enlever de la matière en avançant l'outil dans la pièce. Il couvre une grande variété d'opérations et de machines, des petites pièces unitaires aux opérations de fraisage en groupe pour pièces lourdes. C'est l'un des procédés les plus utilisés pour l'usinage de pièces sur mesure à tolérances précises.

Le fraisage s'effectue dans différentes directions sur un ou plusieurs axes, avec variations de vitesse et de pression de la tête de coupe. Diverses machines-outils peuvent être employées. Le processus requiert une fraiseuse, une pièce, un dispositif de serrage et une fraise. La pièce (matériau préformé) est fixée sur le dispositif, lui-même monté sur la table de la fraiseuse.

La fraise est un outil de coupe à dents vives, monté sur la broche et tournant à haute vitesse. En avançant la pièce vers la fraise en rotation, la matière est enlevée sous forme de petits copeaux pour obtenir la forme voulue.

Le fraisage sert typiquement à réaliser des pièces non symétriques axialement, comportant de nombreux éléments : trous, rainures, poches, contours 3D. Les pièces entièrement fraisées contiennent souvent des composants utilisés en petites séries, pour du prototypage (fixations sur mesure, équerres, etc.).

Autre application : la fabrication d'outils pour d'autres procédés. Les formes 3D sont typiquement fraisées. Le fraisage est aussi souvent utilisé comme opération secondaire pour ajouter ou affiner des détails sur des pièces issues d'un autre procédé. Grâce aux tolérances serrées et états de surface qu'il offre, il est idéal pour ajouter des éléments de précision sur une forme de base déjà réalisée.

Processus de fraisage

Le fraisage est un procédé de coupe utilisant une fraise pour enlever de la matière à la surface de la pièce. La fraise est un outil de coupe rotatif, souvent à plusieurs arêtes. Contrairement au perçage où l'outil avance suivant son axe, en fraisage la fraise se déplace généralement perpendiculairement à son axe, la coupe s'effectuant sur sa circonférence.

Lorsque la fraise pénètre dans la pièce, ses arêtes entrent et sortent du matériau à chaque tour, générant des copeaux à chaque passage. L'action de coupe est un cisaillement : le matériau est éjecté en minuscules agglomérats plus ou moins liés formant les copeaux. Cela différencie la coupe des métaux de celle de matériaux plus tendres au couteau.

Le fraisage enlève de la matière par une multitude de micro-coupes, obtenues par : fraise multi-dents, vitesse de rotation élevée, avance lente de la pièce — le plus souvent une combinaison des trois.

Les vitesses et avances varient selon de multiples paramètres. La vitesse d'avance de la pièce dans l'outil (débit d'avance ou simplement feed) se mesure généralement en distance par temps, parfois en distance par tour ou par dent.

Deux grandes classes de fraisage :

En fraiseage en face (face milling), la coupe se concentre sur les arêtes d'extrémité de la fraise. Utilisé pour surfacer des plans ou créer des cavités à fond plat.

En fraiseage périphérique (peripheral milling), la coupe s'effectue principalement le long de la périphérie de la fraise, la section transversale de la surface usinée reprenant le profil de l'outil. Les lames peuvent être vues comme « épuisant » la matière. Idéal pour rainures profondes, filetages et dentures d'engrenages.

Qu'est-ce qu'une fraise ?

Les fraises sont des outils de coupe utilisés en fraiseuses ou centres d'usinage pour effectuer des opérations de fraisage. Elles enlèvent de la matière par leur déplacement dans la machine ou directement depuis la matrice de coupe.

Toute fraiseuse possède une fraise. Lors d'un fraisage typique, la fraise se déplace perpendiculairement à son axe, enlevant de la matière sur sa circonférence.

Le but d'une fraise est d'enlever de la matière d'une pièce. Elle ne comporte pas une seule lame. Alors que le tournage utilise généralement un outil monobrin, les fraises possèdent plusieurs arêtes. En tournant contre une pièce fixe, la fraise racle la matière.

Les fraises sont fabriquées en matériaux durs et résistants supportant de fortes contraintes sans rupture ni dommage.

Opérations de fraisage

Diverses opérations peuvent être réalisées sur la pièce pendant le cycle pour obtenir la forme finale. Chaque opération est définie par le type de fraise et sa trajectoire d'enlèvement de matière.

• Fraisage en bout (End milling). Une fraise en bout effectue des coupes périphériques ou de rainure, selon la profondeur d'avance axiale, pour usiner un profil, une rainure, une poche ou un contour 3D complexe. La profondeur peut être réalisée en un passage ou par plusieurs passes à faible profondeur axiale.
• Fraisage de chanfrein (Chamfer milling). Une fraise à chanfrein réalise une coupe périphérique le long d'un arête pour créer une surface inclinée (généralement 45°), à l'extérieur ou à l'intérieur de la pièce, suivant un chemin droit ou courbe.
• Surfaçage (Face milling). Une fraise en bout usiné une surface plane pour obtenir une finition lisse. La faible profondeur de face peut être faite en un passage ou plusieurs passes à faible profondeur axiale.
• Perçage (Drilling). Un foret pénètre axialement et crée un trou de diamètre égal à l'outil. Peut produire un trou borgne (profondeur limitée) ou un trou débouchant (traversant).
• Alesage (Boring). Un outil d'alésage pénètre axialement et coupe une surface intérieure pour créer divers profils. Outil monobrin à diamètre réglable via tête d'alésage. Souvent fait après perçage pour agrandir le diamètre ou obtenir des cotes précises.
• Alésage de logement (Counterboring). Outil pénétrant axialement pour élargir la partie supérieure d'un alésage existant au diamètre de l'outil. Souvent après perçage pour loger une tête de vis ou boulon. L'outil a un guide pour s'engager dans le trou existant.
• Fraiser un dégagement conique (Countersinking). Outil élargissant le haut d'un alésage en ouverture conique. Pour loger une tête de vis affleurante. Angles courants : 60, 82, 90, 100, 118, 120°.
• Alésage de finition (Reaming). Un alésoir pénètre axialement et calibre un trou existant à son diamètre. Enlève peu de matière, souvent après perçage pour diamètre précis et finition interne lisse.
• Taraudage (Tapping). Un taraud pénètre axialement et taille un filetage intérieur dans un trou existant. Le trou est pré-percé au diamètre de taraudage requis. Filetage sur profondeur partielle (taraud borgne) ou total (trou débouchant).

FAQ

Qu'est-ce que le fraisage ?

Le fraisage est un procédé d'usinage utilisant des fraises rotatives pour enlever de la matière en avançant l'outil dans la pièce. Réalisable dans diverses directions sur un ou plusieurs axes, avec variations de vitesse et pression de tête. Couvre une grande variété d'opérations et machines, de la petite pièce aux opérations lourdes de fraisage en groupe.

Quel est le processus de fraisage ?

Le fraisage enlève de la matière par une multitude de micro-coupes, obtenues par fraise multi-dents, rotation rapide, ou avance lente de la pièce ; le plus souvent une combinaison des trois. Vitesses et avances varient selon les paramètres.

Qu'est-ce qu'une opération de fraisage ?

Le fraisage est un procédé d'usinage utilisant des fraises rotatives pour enlever de la matière en avançant l'outil dans la pièce. Réalisé dans diverses directions sur un ou plusieurs axes. La machine-outil originelle pour le fraisage est la fraiseuse.