Maîtriser le fraisage : Guide complet des outils de fraisage

Notre série « Fondamentaux de l'usinage » est créée pour vous aider à rafraîchir vos connaissances en FAO, que vous travailliez dans un atelier d'usinage ou que vous débutiez. Chaque épisode est animé par l'un de nos machinistes internes et fournit une vue d'ensemble détaillée d'un outil/processus. Dans la dernière édition, nous avons couvert les machines de fraisage. Voici une introduction aux outils de fraisage, où nous explorerons les différents types d'outils de coupe utilisés pour le fraisage, quand il est préférable de les utiliser, et comment les utiliser dans Fusion 360.

Dans cette vidéo, nous montrons deux des outils de fraisage les plus couramment utilisés : une fraise à bout plat (Flat End Mill) et une fraise hémisphérique (Ball Nose Mill). Les fraises à bout plat tirent leur nom de leur fond plat sur toute la largeur, qui rejoint les côtés à 90 degrés. Les fraises hémisphériques ont un rayon, un hémisphère ou une demi-sphère (d'où leur nom) pour donner une extrémité arrondie.

Il existe un type d'outil entre ces deux, appelé fraise à nez de taureau (Bull Nose Mill) ou fraise à bout avec rayon de pointe (Tip Radius End Mill), qui a un fond partiellement plat avec un rayon juste autour des bords. Pour simplifier, nous nous concentrerons sur notre fraise à bout plat et notre fraise hémisphérique dans cette vidéo.

Alors pourquoi utiliser l'un de ces types d'outils plutôt qu'un autre ? Cela dépend vraiment d'une combinaison du type de géométrie que nous essayons d'usiner et de l'étape du processus où nous en sommes.

Si nous regardons notre fraise à bout plat, par exemple, quand nous enlevons de la matière avec celle-ci, nous nous retrouvons avec un brut qui a un fond plat et des parois droites pour correspondre à la géométrie de l'outil. C'est parfait si la géométrie que nous essayons d'usiner a un fond plat et des parois droites. Dans ce cas, nous pouvons utiliser une fraise à bout plat pour finir nos pièces à leur forme finale.

Cependant, de nombreuses pièces ont des surfaces plus complexes et courbes. Pour celles-ci, une fraise à bout plat n'est pas idéale. C'est là que nous passons à notre fraise hémisphérique. Si nous utilisons cet outil pour couper à travers la matière, nous nous retrouverons à nouveau avec un brut qui a la géométrie de l'outil, c'est-à-dire le rayon ou la demi-sphère à l'extrémité.

Comme vous pouvez le voir, quand nous avons plusieurs passes avec la fraise hémisphérique, il reste de la matière entre celles-ci, ce qu'on appelle des cuspides.
Nous pouvons réduire la taille de ces cuspides en réduisant la taille du pas (step over) ou des passes.

C'est une façon très inefficace d'usiner une surface plane comme celle-ci. Au lieu de cela, nous ferions bien mieux d'utiliser une fraise à bout plat pour enlever rapidement cette matière et nous donner cette surface plane.

Là où une fraise hémisphérique nous donne un avantage, c'est quand nous voulons usiner une surface courbe. Si nous essayions d'utiliser une fraise à bout plat pour usiner une surface courbe, nous nous retrouverions avec des marches similaires aux cuspides créées avec la fraise hémisphérique. Cependant, sur une surface courbe comme celle-ci, il faut beaucoup moins de passes avec une fraise hémisphérique pour réduire ces cuspides à une taille acceptable qu'avec une fraise à bout plat.

Pour cette raison, les fraises à bout plat sont généralement utilisées pour l'ébauche quand nous voulons enlever la majorité de la matière rapidement. Alors que les fraises hémisphériques sont ensuite utilisées pour la finition pour nettoyer ce que les passes d'ébauche ont laissé derrière. L'exception à cela est quand nous avons une surface plane à finir, nous pouvons utiliser une fraise à bout plat car la géométrie de cet outil correspond à la forme finale de la pièce finie.

Un autre choix qui peut être fait sur la façon dont nous coupons avec nos outils de fraisage est d'utiliser ce qu'on appelle le fraisage en escalade (climb) ou le fraisage conventionnel. Cela a à voir avec la façon dont l'outil tourne par rapport à la direction d'avance et à la matière qu'il enlève.

Le fraisage en escalade fait tourner l'outil de sorte que les dents s'enfoncent dans la matière et que les copeaux soient repoussés derrière l'outil alors qu'il avance. La façon dont les dents s'enfoncent fait que l'outil se tire le long de la matière ou « escalade ». Le fraisage conventionnel est la direction opposée où les copeaux de matière sont repoussés devant l'outil alors qu'il avance.

Il y a un certain nombre de facteurs qui détermineront quelle est la meilleure méthode pour une application particulière, et c'est un sujet à part entière. De manière générale, le fraisage en escalade est préféré, car il entraîne moins d'usure de l'outil et une meilleure qualité de finition de surface.

Maintenant que nous en savons un peu plus sur ces outils et quand les utiliser, regardons comment nous les utilisons dans Fusion 360. Dans l'espace de travail Fabrication de Fusion 360, nous avons la Bibliothèque d'outils, où nous pouvons créer et stocker les outils de coupe que nous allons utiliser pour un travail particulier, ou peut-être trouver ceux qui sont toujours disponibles sur notre machine particulière.
Dans ce document, nous voyons qu'il y a déjà une fraise à bout plat, et je peux créer de nouveaux outils à ajouter.

Ici, nous voyons tous les différents types d'outils qui peuvent être créés, y compris les types que nous avons discutés et bien d'autres types — tant pour le fraisage que pour d'autres applications de fabrication. Pour créer un nouvel outil, je dois sélectionner le type que je veux. J'utiliserai une fraise hémisphérique (Ball End Mill). Maintenant, je peux remplir toutes les informations nécessaires pour définir cet outil.

Ici, nous voyons une trajectoire d'outil pour usiner ce congés, qui utilise actuellement une fraise à bout plat. Mais comme nous l'avons déjà vu, une fraise hémisphérique fonctionnerait beaucoup mieux pour ce type de surface. Si j'édite cette opération dans l'onglet outil, je peux maintenant sélectionner un nouvel outil depuis ma bibliothèque d'outils.

Un autre changement que je peux apporter à cette opération se trouve dans l'onglet passes, où je peux sélectionner la direction de coupe. C'est là que je peux choisir si les coupes seront en escalade, conventionnelles, ou les deux sens. Il y a des options similaires pour beaucoup d'autres types d'opérations. Je laisserai celle-ci en escalade.

Restez à l'écoute : après cet épisode sur les outils de fraisage, nous publierons des épisodes « Fondamentaux de l'usinage » chaque semaine. Les futurs sujets incluront les tours, les post-processeurs, les types de trajectoires d'outils, le code NC, les systèmes de coordonnées de pièce, et plus encore.

En attendant, téléchargez Fusion 360 pour commencer à usiner plus intelligemment dès aujourd'hui. En savoir plus sur la façon de maximiser votre machine avec Fusion 360. Ou, parrainez un ami si vous faites déjà partie de notre communauté.