Fraisage expliqué : Définition, procédés 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 gros ensembles de fraisage en série. C'est l'un des procédés les plus utilisés pour usiner des pièces sur mesure avec des tolérances précises.

Le fraisage peut se faire dans différentes directions sur un ou plusieurs axes, avec variation de vitesse et pression de la tête de coupe. Diverses machines-outils sont utilisables. Le procédé nécessite une fraiseuse, une pièce, un montage (bridage) et une fraise. La pièce, préformée, est fixée sur le montage, lui-même installé sur la table de la fraiseuse.

La fraise est un outil coupant à dents vives, monté sur la broche et tournant à grande vitesse. En avançant la pièce dans la fraise en rotation, la matière est enlevée sous forme de copeaux pour produire la forme désirée.

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

Autre application : fabrication d'outils pour d'autres procédés. Ex. : formes 3D généralement fraisées. Le fraisage est aussi souvent opération secondaire pour ajouter ou affiner des détails sur pièces faites par un autre procédé. Grâce aux hautes tolérances et états de surface, il est idéal pour ajouter des fonctions de précision sur une pièce dont la forme de base existe déjà.

Procédé de fraisage

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

Quand la fraise pénètre dans la pièce, ses arêtes coupent et sortent du matériau répétitivement : des copeaux sont arrachés à chaque passage.

L'action de coupe est un cisaillement : le matériau est éjecté en minuscules agglomérats plus ou moins liés en copeaux. Cela rend la coupe du métal différente de celle de matériaux tendres avec une lame.

Le fraisage enlève la matière par de multiples petites coupes successives. C'est obtenu par : fraise multi-dents, rotation à haute vitesse, ou avance lente de la pièce ; meist combinaison des trois.

Vitesses et avances varient selon les paramètres. La vitesse d'avance de la pièce dans l'outil est le débit d'avance (feed rate), mesuré en distance/temps (parfois distance/tour ou par dent).

Deux grandes classes de fraisage :

En fraisage en face (face milling), la coupe se fait principalement aux arêtes d'extrémité de la fraise. Utilisé pour surfacer des plans ou créer des cavités à fond plat.

En fraisage périphérique (peripheral milling), la coupe se fait le long de la périphérie de la fraise, la section usinée reprenant la forme de l'outil. Les lames peuvent être vues comme « épuisant » la matière. Idéal pour rainures profondes, filets, dents d'engrenages.

Qu'est-ce qu'une fraise ?

Les fraises sont des outils coupants utilisés sur fraiseuses ou centres d'usinage pour effectuer des opérations de fraisage. Elles enlèvent la matière par leur mouvement dans la machine ou directement depuis la pièce.

Toutes les fraiseuses ont une fraise. En fraisage typique, la fraise se déplace perpendiculairement à son axe, enlevant la matière à sa circonférence.

Le but d'une fraise est d'enlever de la matière d'une pièce. Elles ne comportent pas une seule lame. Alors que le tournage utilise souvent un outil monobloc, les fraises ont plusieurs arêtes. En tournant contre une pièce fixe, la fraise gratte la matière.

Les fraises sont en matériaux durs et résistants supportant de fortes contraintes sans casser ni s'endommager.

Opérations de fraisage

Diverses opérations peuvent être effectuées sur la pièce durant le cycle pour obtenir la forme finale. Chacune est définie par le type de fraise et la trajectoire pour enlever la matière.

• Fraisage en bout (End milling). Une fraise en bout fait des coupes périphériques ou de rainure, selon la profondeur d'avance, pour usiner un profil, une rainure, une poche ou un contour 3D complexe. La profondeur peut être faite en une passe ou par passes multiples à faible profondeur axiale.
• Fraisage de chanfrein (Chamfer milling). Une fraise à chanfrein coupe en périphérie le long d'un arête pour créer une surface inclinée (chanfrein), généralement 45°, à l'extérieur ou l'intérieur d'une pièce, suivant un chemin droit ou courbe.
• Surfaçage (Face milling). Une fraise en bout usine une face plane pour une finition lisse. La faible profondeur de face peut être faite en une passe ou plusieurs à faible profondeur axiale.
• Perçage (Drilling). Un foret pénètre axialement et crée un trou de diamètre égal à l'outil. Peut faire un trou borgne (jusqu'à une profondeur) ou traversant.
• Alesage (Boring). Un outil d'alésage pénètre axialement et coupe une surface intérieure pour former divers éléments. Outil monopoint à diamètre réglable par tête ajustable. Souvent après perçage pour élargir ou obtenir des cotes précises.
• Alésage de logement (Counterboring). Un alésoir de logement entre axialement et élargit le haut d'un alésage existant au diamètre de l'outil. Souvent après perçage pour loger une tête de vis ou boulon sous la surface. L'outil a un guide pour s'engager dans le trou existant.
• Fraiser un cône (Countersinking). Un foret à fraiser entre axialement et élargit le haut d'un alésage en ouverture conique. Pour têtes de vis affleurantes. Angles courants : 60, 82, 90, 100, 118, 120°.
• Régalage (Reaming). Un alésoir pénètre axialement et élargit un trou existant à son diamètre. Enlève peu de matière, souvent après perçage pour diamètre plus précis et finition interne plus lisse.
• Taraudage (Tapping). Un taraud pénètre axialement et coupe un filetage intérieur dans un trou existant. Le trou est pré-percé au diamètre de taraudage. Filetage sur profondeur (taraud borgne) ou tout le traversant.

FAQ.

Qu'est-ce que le fraisage ?

Le fraisage est l'usinage par fraises rotatives enlevant de la matière en avançant l'outil dans la pièce. Directions variables sur un ou plusieurs axes, vitesse et pression de la tête. Couvre une grande variété d'opérations et machines, de la petite pièce aux gros ensembles de fraisage en série.

Quel est le procédé de fraisage ?

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

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

Le fraisage est l'usinage par fraises rotatives enlevant de la matière en avançant l'outil dans la pièce. Directions variables sur un ou plusieurs axes, vitesse et pression de la tête. La machine-outil originale pour le fraisage était la fraiseuse (souvent appelée « mill »).