Les bases essentielles du fraisage CNC : Maîtriser l'usinage de contour et de profil

Le fraisage de surface appartient à la catégorie du fraisage CNC de contour/de profil. Il consiste à usiner des contours de forme irrégulière ou des courbes continues avec différents degrés d'inclinaison, de concavité ou de convexité. C'est le processus clé pour réaliser la plupart des pièces personnalisées aux formes uniques. Cela exige des prestataires de services d'usinage CNC une connaissance avancée des principes et procédures d'usinage de base.

Fondamentaux du fraisage de profil CNC

1. Les processus de fraisage de profil CNC

Avant d'obtenir la pièce finale usinée, elle est d'abord subdivisée en différentes catégories : ébauche/demi-ébarbage, semi-finition, finition et surfination. Plus le composant est grand, plus les types d'opérations sont nombreux. Il est très important de sous-catégoriser les opérations de la pièce usinée afin de maximiser le plein potentiel des outils et paramètres que vous utiliserez.

Ébauche

Cette opération est toujours la première étape du traitement, commençant généralement par la coupe du bloc de matière première, afin que la pièce se rapproche grossièrement de la forme ou du contour souhaité, en laissant suffisamment de matière pour les opérations ultérieures.

Semi-finition

Ce processus consiste à usiner les pièces selon les exigences dimensionnelles ou à éliminer les surplus restants sur les pièces. Les pièces semi-finies peuvent également être retravaillées pour répondre à des exigences spécifiques de finition de surface.

Finition

Ce processus est réalisé après l'opération de semi-finition. La finition vise à améliorer la finition de surface des pièces en éliminant les bavures évidentes et autres défauts de surface. Dans cette opération, des outils haute performance doivent être utilisés, car ils influencent significativement l'apparence finale de la pièce.

Surfinition

Si la pièce nécessite une finition miroir ou un contour ultra-lisse, l'opération passe à la surfination. Pour cela, une technologie d'usinage à grande vitesse et des outils de haute précision sont requis.

2. Connaître les outils utilisés dans le fraisage CNC de surfaces courbes

Pour obtenir une surface courbe lisse sur la pièce fabriquée, des fraises à bout hémisphérique de différentes variantes sont utilisées. Celles-ci incluent les plaquettes rondes, les fraises à bout hémisphérique à plaquettes indexables et les fraises à bout hémisphérique en carbure monobloc. L'outil à contour circulaire est le premier choix pour les applications d'usinage de contour car il ne laisse pas de marques de parcours d'outil évidentes.

Fraises à plaquettes rondes

Ces outils ont généralement de grands diamètres. Les fraises à bout à plaquettes rondes sont très adaptées aux opérations d'ébauche en raison de leur grande stabilité et de leur productivité impressionnante.

Fraises à bout hémisphérique monobloc

Ces fraises peuvent laisser une excellente finition de surface sur les pièces usinées. En raison de leur structure, elles peuvent avoir une faible stabilité. C'est pourquoi elles sont plus couramment utilisées pour la finition plutôt que pour l'ébauche.

Fraises à bout hémisphérique à tête indexable

Les fraises à tête indexable sont similaires aux fraises en carbure monobloc, mais avec des têtes de coupe remplaçables. Ces outils spéciaux ont une extrémité détachable qui peut être remplacée en cas de besoin.

Conseils généraux pour le fraisage CNC de surfaces courbes

1. Préparations nécessaires

Avant de décider de fabriquer vos pièces personnalisées par fraisage de profil, vous devez également comprendre les différents facteurs qui peuvent affecter l'ensemble du processus de fraisage CNC. De plus, vous devez déterminer certains points spécifiques afin de choisir correctement la technologie de traitement appropriée. Voici ce qu'il faut préparer :

• Profondeur de la cavité dans la conception de la pièce : cela joue un rôle important pour vous aider à choisir l'outil de coupe correct et la longueur de jauge nécessaire.
• Quantité de matière à soustraire du bloc d'origine : cela vous aidera à planifier les opérations nécessaires pour réaliser la pièce fonctionnelle, et à savoir si vous avez besoin de procédures supplémentaires après le semi-finition et le demi-ébarbage.
• Mode de serrage de la pièce : cela vous aidera à préparer les dispositifs de fixation nécessaires.

2. L'ancien et le classique : Obtenir les bons débits et vitesses

Le débit et la vitesse déterminent le taux d'enlèvement de matière de la pièce, c'est pourquoi ils ont un impact majeur sur l'obtention d'une excellente finition de surface. Pour cela, des calculs sont nécessaires. Le débit à utiliser peut également dépendre de la profondeur de coupe, de l'outil utilisé, du matériau à couper, du contour de la pièce usinée et de la précision requise.

3. Utilisation de l'outillage

Il existe de nombreux outils différents sur le marché aujourd'hui. Pour les opérations d'ébauche, la rigidité de l'outil doit être prioritaire pour résister aux exigences de profondeur de coupe et de débit sévères de l'ébauche. D'autre part, pour les opérations de finition, la fraise doit être très affûtée sans laisser de marques de parcours d'outil évidentes. Une autre différence est le diamètre de l'outil utilisé. Généralement, le diamètre de l'outil d'ébauche est plus grand que celui de l'outil de finition.

4. Minimiser les vibrations dans vos processus de fraisage CNC

La vibration est l'une des principales causes de mauvaise finition de surface, de grincement et d'endommagement de l'outil. Lors d'une opération de fraisage, la vibration peut provenir de multiples sources, notamment la stabilité du serrage, la rigidité de l'outil, la dureté du matériau et l'imprécision de la broche de la machine-outil. Voici quelques-unes de nos techniques pour minimiser cet obstacle de traitement :

• Utilisez des outils avec une bonne précision de concentricité.
• Évitez le porte-à-faux excessif de la fraise en bout lors de l'usinage grossier. Utilisez plutôt une rallonge ou un porte-outil rallongé.
• Protégez votre dispositif de fixation en assurant une prise et un équilibre adéquats pendant les opérations de coupe.
• Lors de l'usinage de métaux durs, évitez les coupes violentes.

Conclusion

Les surfaces de fraisage CNC sont généralement subdivisées en différentes opérations (usinage grossier, semi-finition, finition et surfination) pour obtenir progressivement le contour requis. Les outils utilisés pour ce type de fraisage ont généralement un profil circulaire ou sont communément appelés fraises à bout hémisphérique. En résumé, le fraisage CNC d'une surface courbe implique de faire les préparations nécessaires, d'obtenir les bons débits et vitesses, de prêter attention aux outils que vous utiliserez et de minimiser les vibrations.