Choisir la bonne fraise pour l'usinage CNC : types, matériaux et conseils de finition

Contrairement aux forets qui ne se déplacent que dans la direction axiale, les fraises sont conçues pour produire des coupes latérales également, ce qui les rend polyvalentes. Les fraises peuvent être utilisées pour créer des rainures, plonger, percer, profiler et aléser dans toutes les directions. Lors de la sélection des types de fraises pour votre application CNC, au moins trois facteurs influenceront votre décision : la forme désirée, le matériau de la pièce et la finition de surface. Cependant, il y a plus de variables en jeu.

Ci-dessous, nous détaillons les différents types de fraises et ce qu'il faut considérer lors du choix du type le mieux adapté à vos besoins d'usinage.

Comment choisir une fraise

Voici la géométrie de base d'une fraise et les noms de ses différentes sections que nous allons utiliser plus souvent dans cette discussion :

Souvent, on vous demandera de choisir des fraises en fonction de leur type, du nombre de goujures et de leur revêtement. Ces options jouent un rôle important dans le succès des opérations d'usinage.

Comprendre les différents types de fraises et leurs applications

Types	Identification	Applications
Fraises à bout carré	Également appelées fraises à bout plat ; ont des arêtes vives aux coins et génèrent un angle de 90° pour produire une rainure à fond plat	Outil polyvalent pour les applications de fraisage générales, y compris le profilage, le rainurage, le fraisage de face et de côté, et le plongée
Fraises Weldon	Disposent d'une partie plate sur la queue pour éviter le glissement pendant l'opération d'usinage	Pour un retrait facile lors de l'usinage de métaux durs, comme le titane
Fraises hémisphériques	Produisent un rayon égal à la moitié du diamètre de l'outil	Contours multidimensionnels dans les moules ou matrices
Fraises à rayon	Également appelées fraises à nez de taureau ; ont un nez carré avec des coins légèrement arrondis pour une répartition uniforme des forces de coupe	Pour couper un rayon spécifié, comme dans les opérations de fraisage de moules
Fraises de finition	Un bout carré couplé à un nombre élevé de goujures pour créer une finition de surface lisse	Opérations de fraisage de côté où l'évacuation élevée des copeaux et une finition lisse sont requises
Fraises-forets	Un point de 60 ou 90 degrés au bout de l'outil avec deux ou quatre arêtes de coupe	Repérage, perçage, fraisage et chanfreinage
Fraises d'ébauche	De nombreuses dents dans les goujures pour enlever une grande surface d'un coup	Pour enlever de grandes zones de matériau en une passe au sacrifice de la finition de surface
Fraises à arrondir	Un profil de 90° couplé à des coins arrondis pour enlever les arêtes vives sans casse	Pour arrondir les arêtes externes vives d'une pièce
Fraises de dégagement	Un bout hémisphérique avec des bords courbes sur une longue queue, apparaissant comme une sucette	Pour créer des dégagements lors d'applications d'usinage multi-axes

Mesurez le porte-à-faux

Le terme « porte-à-faux » représente la longueur totale d'une fraise. Un type particulier de fraise peut être disponible en différentes longueurs. La profondeur de coupe requise détermine le porte-à-faux idéal. Un porte-à-faux trop court peut entraîner la collision du mandrin de broche avec la pièce pendant l'opération, tandis qu'un porte-à-faux plus long peut faire bouger la queue dans la direction opposée à la force de coupe, entraînant une déviation de l'outil. Idéalement, la profondeur de coupe doit toujours être inférieure à la longueur des goujures, et cela devrait être utilisé comme métrique lors du choix de vos fraises.

Choisissez le nombre idéal de goujures

Les goujures sont les arêtes de coupe en spirale profonde sous la queue qui sont utilisées pour l'évacuation des copeaux. Le nombre de goujures sur la fraise affecte le taux d'évacuation des copeaux, la finition de surface de la pièce et le taux d'avance requis pendant l'usinage. Si la rétention d'une évacuation élevée des copeaux est primordiale, ou si vous ébarbez des métaux tendres comme l'aluminium, choisir un nombre inférieur de goujures (deux ou trois) donne les meilleurs résultats. D'un autre côté, plus de goujures assurent une finition de surface de haute qualité au prix d'un taux d'avance élevé tout au long de la procédure.

Sélectionnez le matériau

Généralement, le matériau de coupe doit être plus dur que le matériau de la pièce pour pouvoir gérer l'excès de chaleur généré pendant l'opération de coupe. À cet égard, les fraises existent en deux matériaux différents : l'acier rapide (HSS) et le carbure de tungstène. Voici une comparaison rapide entre les deux matériaux :

	HSS	Carbure de tungstène
Prix	Bon marché	Coûteux
Recommandé pour	Application de coupe intermittente	Application de coupe continue
Vitesse de coupe	Faible	Élevée
Composition	Acier (métal)	Tungstène, carbone et cobalt (céramique métallique)
Résistance à l'usure à haute température	Faible	Élevée
Finition	Finition médiocre	Finition de haute qualité

En raison de leur résistance à l'usure, de leurs vitesses de coupe élevées et de leurs capacités de finition de surface de haute qualité, les outils en carbure sont très recherchés par rapport aux outils HSS. Vos fraises peuvent être davantage revêtues de TiAlN (nitrure de titane et d'aluminium) pour augmenter la vitesse de coupe jusqu'à 25 %.

Choisissez la bonne direction hélicoïdale

Il existe deux types de fraises selon la direction hélicoïdale ; coupe montante (upcut) et coupe descendante (downcut). Les fraises upcut poussent les copeaux vers le haut mais effilochent le bord supérieur. Dans le cas des fraises downcut, le contraire se produit. Donc, si vous voulez une finition lisse à la fois en haut et en bas, choisissez une fraise à compression, car elle est conçue pour offrir un bord propre des deux côtés pour couper du contreplaqué, des composites ou des stratifiés.

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