Fraisage à avance élevée : Booster l'efficacité avec les fraises avancées de Kyocera

Le fraisage à avance élevée offre de nombreux avantages, notamment l'amélioration du taux d'enlèvement de matière et la prolongation de la durée de vie des outils. Voici des stratégies de coupe qui peuvent optimiser la productivité de vos centres d'usinage.

Alors que l'usinage devient plus sophistiqué et que les acteurs de l'industrie cherchent des solutions pour prendre l'avantage sur un marché concurrentiel, le fraisage à avance élevée s'impose comme une méthode d'usinage prisée.

Le fraisage à avance élevée permet d'usiner à des vitesses supérieures aux méthodes conventionnelles. Grâce à une profondeur de passe plus faible et un avancement plus élevé que d'habitude, on obtient un meilleur enlèvement de matière et, in fine, une plus grande durée de vie de l'outil.

Les taux d'enlèvement de matière élevés font du fraisage à avance élevée une méthode très productive et rentable pour l'ébauche rapide de divers types de pièces.

Autres avantages du fraisage à avance élevée :

• Production de copeaux plus fins qu'avec les fraises traditionnelles à 90° et 45°. Cela se traduit par des taux d'enlèvement plus élevés et des temps de cycle réduits.
• L'utilisation de fraises à avance élevée (10-25°) dirige l'effort vers la broche, réduisant les vibrations, améliorant la durée de vie de l'outil et l'état de surface de la pièce usinée. (La famille MFH de Kyocera possède également un tranchant convexe qui réduit l'impact à l'entrée dans la pièce, diminuant davantage l'effort de coupe et les vibrations.)
• Un angle de coupe de 10° implique :
  • Une épaisseur de copeau constante sur toute la plage de profondeur de passe.
  • Quelle que soit la profondeur de passe, on obtient une épaisseur de copeau plus fine et un effort de coupe réduit.
  • Une baisse des températures d'usinage, ce qui en fait une meilleure option pour les alliages résistants à la chaleur.
• Les fraises à avance élevée sont polyvalentes, avec une large gamme d'applications pour de nombreux procédés d'usinage :
  • Surfaçage et épaulement
  • Rainurage
  • Rampage
  • Fraisage hélicoïdal
  • Poche
  • Contourage

Une profondeur de passe plus importante

Une grande variété de fraises à avance élevée à plaquettes indexables sont disponibles sur le marché. Kyocera en propose seule cinq options différentes, dont la nouvelle MFH-Max, qui offre des capacités de profondeur de passe supérieures aux fraises à avance élevée conventionnelles. La MFH-Max permet une profondeur de passe de 2,5 mm (0,098"), contre 1 mm (0,039") pour les fraises conventionnelles. Cette caractéristique permet une productivité accrue et une durée de vie plus longue.

Comme les autres fraises de la famille MFH, la nouvelle Max offre d'excellentes performances dans une large gamme d'applications, notamment les pièces automobiles, les matériaux difficiles à usiner et les moules, apportant de multiples solutions pour divers environnements d'usinage.

Cependant, la plus grande profondeur de passe de la Max implique un avancement inférieur à celui des fraises à avance élevée conventionnelles. Cela signifie-t-il un taux d'enlèvement de matière plus faible ? Pour le savoir, Kyocera a testé la MFH-Max face à la MFH-Raptor et la MFH-Mini dans un scénario d'usinage typique pour déterminer laquelle était la plus productive.

Pour le test, Kyocera a sélectionné un scénario typique — le surfaçage d'une pièce en 4140, 28-32 HRC, de 127 x 152 mm avec 2,3 mm (0,090") à enlever au total — et a évalué trois fraises à avance élevée différentes pour voir laquelle était la plus productive.

Les trois fraises à avance élevée

Nous avons utilisé les fraises suivantes pour le test :

N°1 : MFH-Raptor 2" MFH2000R-14-4T (4 dents, plaquettes SOMT14)

• DCX (diamètre max au bord extérieur de la plaquette) : 50,8 mm (2")
• DC (diamètre de coupe) : 27,8 mm (1,094")
• APMX (profondeur de passe max) : 2 mm (0,079")

N°2 : MFH-Mini 2" MFH2000R-03-9T (9 dents, plaquettes LOGU03)

• DCX : 50,8 mm (2")
• DC : 42,8 mm (1,685")
• APMX : 1 mm (0,039")

N°3 : MFH-Max 50 mm MFH050R-04-7T-M (2" non disponible lors de l'étude, 7 dents, plaquettes LOMU04)

• DCX : 50 mm (1,969")
• DC : 39 mm (1,535")
• APMX : 2,5 mm (0,098")

Les fraises à avance élevée ne diffèrent pas des autres fraises : avec tout angle d'attaque différent de 90°, il faut prêter attention à la cote DC, qui gouverne la partie plane usinée, et à la valeur APMX (profondeur de passe maximale). Connaissant ces dimensions, on peut calculer le nombre de passes nécessaires avec chaque fraise pour surfacer la pièce à une profondeur de 2,3 mm (0,090").

Prenons l'exemple de la MFH-Raptor (MFH2000R-14-4T) : on voit dans le tableau qu'il faudra six passes pour surfacer la pièce, car la cote DC est juste supérieure à 25,4 mm (1").

De plus, comme l'APMX de la fraise est inférieur à 2,3 mm (0,090"), deux passes en direction Z seront nécessaires pour atteindre la profondeur totale.

Il faudra donc 12 passes au total (6 × 2 = 12). La MFH-Mini a une cote DC plus grande mais un APMX plus petit, ce qui donne aussi 12 passes au total. Deux options ont été envisagées pour la MFH-Max. Elle peut prendre la profondeur totale de 2,3 mm (0,090") en quatre passes, mais à un avancement réduit. Nous avons aussi évalué deux passes de 1,15 mm (0,045") (huit passes au total) à un avancement plus élevé.

Pour cette évaluation, nous avons utilisé le même grade de carbure (PR1535) dans chaque fraise et fait tourner chacune aux vitesses et avancements de départ recommandés.

Les deux mesures les plus courantes de productivité sont l'avancement de table (Vf) et le taux d'enlèvement de matière (MRR), mis en évidence dans le graphique ci-dessus.

Toutes deux indiquent la vitesse de coupe, mais ne racontent pas toute l'histoire. Le taux d'enlèvement de matière est généralement une représentation plus précise de la productivité, car il mesure la quantité de matière enlevée par minute de coupe. C'est une fonction de l'avancement de table, de la profondeur (Ap) et de la largeur (Ae) de passe. Dans notre cas, le classement de Vf et MRR est le même pour chaque fraise. On voit cependant que si le Vf de la MFH-Max (1113 cm³/min) est environ le quart de celui de la MFH-Mini (4226 cm³/min), le taux d'enlèvement de matière est de 79 % (148,6 cm³/min contre 188,1 cm³/min). Selon l'une ou l'autre mesure, on s'attendrait à voir la MFH-Mini en tête, suivie de la MFH-Raptor et de la MFH-Max en dernière position. Ce que ces mesures ne prennent pas en compte, c'est le temps non productif (déplacements rapides pour repositionner pour les passes supplémentaires). Plus le nombre de passes augmente, plus le nombre de déplacements de positionnement nécessaires augmente.

Pour visionner chaque stratégie de coupe, cliquez sur les liens vidéo ci-dessous.

N°1 : MFH-Raptor (MFH2000R-14-4T) :

N°2 : MFH-Mini (MFH2000R-03-9T) :

N°3 : MFH-Max (MFH050R-04-7T-M) (Ap 0,090") :

N°4 : MFH-Max (MFH050R-04-7T-M) (Ap 0,045") :

Analyse des résultats

Comment chaque test s'est-il comparé ?

Dans le tableau ci-dessous, on voit que le nombre minimal de passes compense largement la différence d'avancement de table (Vf) ou de MRR, permettant à la fraise MFH-Max (MFH050R-04-7T-M) de prendre la profondeur totale de 0,090" pour obtenir le temps de cycle le plus court (30,23 secondes).

La MFH-Mini (MFH2000R-03-9T) et la MFH-Max (MFH050R-04-7T-M) (Ap 0,045") ont nécessité 12 et 8 passes respectivement, avec des temps de cycle presque identiques (31,24 et 31,26 secondes).

La MFH-Raptor (MFH2000R-14-4T) (deuxième Vf et MRR les plus élevés) a enregistré le temps de cycle le plus long en raison du grand nombre de passes.

En comparant les fraises à 12 passes totales, on voit que l'option avec l'avancement de table et le MRR les plus élevés l'emporte. Bien qu'il s'agisse d'un cas spécifique, cela montre qu'il ne faut pas seulement considérer l'avancement de table (Vf) et le MRR, mais aussi le nombre total de passes requises et le temps non productif lors de l'évaluation des temps de cycle globaux.

Il est évident que des modifications aux dimensions globales de la pièce ou à l'enlèvement de matière total affecteraient les résultats de nos tests.

Il va de soi que vous devez tenir compte de votre situation unique pour déterminer la fraise à avance élevée optimale adaptée à votre pièce particulière.

Utilisez-vous le fraisage à avance élevée dans votre atelier ? Quels avantages avez-vous constatés ? Partagez vos réflexions et vos idées dans les commentaires ci-dessous.