Maîtrise du fraisage de rainures :techniques avancées, conseils pratiques et pratiques de l'industrie

L'usinage est au cœur de l'industrie manufacturière moderne, offrant une méthode de production polyvalente dotée de capacités extraordinaires. Le fraisage de rainures est l'une des techniques d'usinage très utiles lors de la découpe de rainures.

Dans cet article, nous approfondissons l'usinage de rainures, discutant de ce que c'est, des fraises nécessaires et de ses types d'opérations.

Le fraisage de rainures, également appelé fraisage de rainures, est un processus d'usinage dans lequel un outil de coupe rotatif est utilisé pour découper une fente dans la pièce. La fente peut avoir n’importe quelle forme ou taille, les possibilités sont infinies. Cependant, la fraise à rainurer et la machine doivent être capables de former la forme de la fente dans la pièce solide.

Types de techniques de fraisage de rainures et leurs fraises

Il existe de nombreuses techniques de fraisage de rainures pour différentes géométries, machines-outils et applications. Chaque type a des fraises à rainurer et des exigences spécifiques.

Fraisage en bout

Le fraisage en bout est effectué avec une fraise en bout standard ou une fraise à carapace. Il s'agit d'un outil de coupe de fentes polyvalent qui peut produire des fentes fermées, des profils de fentes non linéaires et même des fentes à profondeurs variables.

Le processus est similaire au surfaçage, où la coupe est effectuée à la fois par le côté et par la face de l'outil. La différence est que le but du rainurage est de créer une rainure fermée aux deux extrémités, tandis que le surfaçage vise à aplatir la surface de la pièce.

Comme les fraises en bout sont disponibles dans une variété de tailles et de matériaux, l'usinage de rainures avec des fraises en bout est la méthode préférée des machinistes. Ils peuvent résister à des forces de coupe élevées et couper en profondeur. De plus, les conceptions spéciales de fraises peuvent également supprimer les vibrations et améliorer la finition de surface.

Fraisage latéral

Le fraisage latéral est une autre technique pour créer des fentes. Dans cette méthode, un outil de fraisage latéral effectue la coupe, la coupe étant effectuée principalement par la périphérie de l'outil.

Il s’agit d’une méthode de coupe stable qui peut supporter les forces de coupe et les vibrations. Avec un arbre et un porte-à-faux suffisamment rigides, une fraiseuse horizontale peut créer des fentes très précises.

Fentes en T

La découpe de rainures en T est une méthode spécialisée pour découper des fentes en forme de « T ». Les rainures en T sont courantes dans les machines industrielles, surtout pour les lits d'usinage.

Il utilise une fraise spéciale à rainure en T. Généralement, un processus de rainurage en T est précédé d'une opération normale d'usinage de rainures. Ce processus initial libère de la place pour la tige de la fraise à rainure en T. Cependant, cela n'est nécessaire que pour un emplacement fermé. Pour une fente ouverte, le coupe-fente en T peut effectuer directement la découpe.

Fente pour clé Woodruff

Une autre application importante du fraisage de rainures est l'usinage de rainures de clavette pour les joints de rainures de clavette. Les concepteurs utilisent des joints à clavette et à fente pour verrouiller les composants de partage de charge les uns avec les autres afin de permettre un transfert de charge efficace. Par exemple, les engrenages peuvent être fixés sur l'arbre avec un joint à clavette et fente.

La partie femelle de ce joint, la rainure de clavette, est réalisée par un outil de coupe de rainure. Une fraise à fente Woodruff peut produire la rainure de clavette, ou le siège de clé, où la clé se trouve pour verrouiller l'assemblage.

Fraisage en groupe

Les composants tels que les tables de travail des fraiseuses comportent plusieurs fentes parallèles, utiles pour monter les dispositifs de maintien de la pièce et la pièce à usiner sur le banc de la machine. Dans de telles pièces avec des fentes parallèles, il est pratique d'utiliser une configuration de fraisage groupé.

Ce type d'usinage de rainures utilise plusieurs fraises à rainurer montées sur le même arbre, chacune d'elles coupant simultanément des fentes dans le matériau. Le processus est donc très productif et permet de gagner du temps. Cependant, en raison des forces de coupe excessives, l'arbre et la machine-outil doivent être suffisamment rigides.

Conseils et pratiques pour le fraisage des rainures

Le fraisage de rainures nécessite du soin et des compétences pour obtenir les meilleurs résultats en termes de finition de surface, de taux d'enlèvement de matière et de précision. Nous avons fourni ici des conseils et astuces utiles pour optimiser les performances de fraisage de rainures.

Rescente au lieu d'une entrée radiale

L'entrée de la fraise à rainurer doit être douce et ne pas surcharger l'outil. La pratique recommandée consiste à utiliser un mouvement de décélération pour éviter d'engager complètement l'outil d'un coup, ce qui peut provoquer des vibrations excessives et être également catastrophique pour l'outil.

Généralement, un angle de rampe d'au moins 45° est suffisant pour éviter les chocs sur l'outil et la machine. De plus, pour les matériaux plus durs ou les fentes profondes, les machinistes peuvent monter jusqu'à un angle de rampe de 1 800 (entrée axiale).

L'évacuation des copeaux est la clé

Les emplacements sont des fonctionnalités fermées, avec généralement une seule extrémité ouverte. C'est-à-dire qu'il y a moins d'espace pour que les copeaux coupés s'échappent de la zone de coupe. S'ils sont coincés à l'intérieur de la zone de coupe, ils peuvent détériorer la qualité de la surface, la durée de vie de l'outil et les tolérances des pièces.

Par conséquent, une bonne gestion de l’évacuation des copeaux est une nécessité dans l’usinage de rainures. La suggestion générale est de découper la fente en au moins deux passes. De cette façon, il y a suffisamment d'espace pour l'évacuation des copeaux lors du deuxième passage et des suivants, qui peuvent être programmés pour avoir des taux d'enlèvement de matière élevés.

Un outillage spécial comme des fraises avec brise-copeaux est une autre solution. Ils produisent des copeaux très fins qui s’envolent facilement hors de la zone de coupe. De plus, le rinçage du liquide de refroidissement/lubrifiant et l'air comprimé sont également des méthodes populaires pour éliminer les copeaux des emplacements.

Gardez la broche chargée

Un autre conseil est de s'assurer qu'il n'y a pas d'instant dans le cycle de coupe où la broche n'est pas complètement déchargée. Pour garantir cela, au moins une dent coupante doit toujours être en prise avec la pièce à un moment donné. Ceci est réglable grâce à l'immersion radiale de l'outil avec la pièce.

La raison de ce conseil est que la coupe interrompue n'est pas bonne pour l'état de surface des fentes. De plus, cela est contre-productif car moins de matière est retirée par unité de temps, sans aucun avantage supplémentaire. De plus, la charge d'impulsion répétitive qu'elle impose au système peut provoquer des vibrations et détériorer la durée de vie de la machine.

Fraisage vers le bas

Le débat entre le fraisage arrière et le fraisage vers le bas en usinage s'applique également au fraisage de rainures. Dans la mesure du possible, les machinistes devraient choisir le fraisage en bas en raison de sa meilleure stabilité et de ses qualités d'évacuation des copeaux. Cependant, la configuration doit également être suffisamment solide pour supporter le modèle de charge du fraisage vers le bas.

Préférez les diamètres de coupe plus grands

Lors de l'usinage de rainures profondes, la stabilité de l'outil de coupe de rainure est souvent un sujet de préoccupation. Le long porte-à-faux de l'outil pour le rainurage profond peut dévier et même casser l'outil dans des cas extrêmes.

Dans ce cas, un outil de grand diamètre est préférable en raison de sa plus grande résistance. De plus, les outils avec des matériaux plus rigides constituent une autre option pour résoudre de tels problèmes.

Ce n’est souvent pas une tâche facile, car la plupart des emplacements sont étroits mais profonds. Choisir de gros outils n’est pas une option. Dans de telles situations, les machinistes doivent simplement faire de leur mieux avec les ressources et les limites disponibles.

Optimiser le flux

La planification de l'avance de coupe est un autre aspect essentiel du fraisage efficace de rainures. Des vitesses d'alimentation élevées peuvent entraîner des problèmes thermiques, tandis que des vitesses d'alimentation faibles peuvent réduire la productivité. Par conséquent, un fédéré équilibré est toujours préféré pour éviter ces problèmes.

Il s'agit d'un sujet vaste et beaucoup plus détaillé, justifiant une étude approfondie de l'avance de coupe et d'autres paramètres d'usinage, avant de finaliser votre programme de coupe.

Techniques de parcours d'outil sur le fraisage de rainures

Les experts en machines-outils modernes améliorent les performances d'usinage grâce à une planification efficace des parcours d'outils. Grâce à des recherches et des expérimentations approfondies, l'industrie a mis au point différentes solutions de parcours d'outils pour les opérations de fraisage de rainures qui améliorent la qualité globale du processus, des pièces et de l'état de la machine-outil.

Conventionnel

Le fraisage conventionnel est le parcours d'outil le plus simple pour le fraisage de rainures, comprenant des coupes droites le long de l'axe de la rainure. Il est productif et facile à programmer. De plus, il est compatible avec la plupart des outils de coupe.

Ses inconvénients incluent des vibrations élevées pour les fentes profondes et les matériaux difficiles à couper. L’outil étant toujours en coupe, il est confronté à des forces radiales élevées, ce qui le rend instable pour les coupes profondes. De plus, cela provoque également une génération rapide de chaleur.

Trochoïdal

Le fraisage trochoïdal est une technique de parcours d'outil spéciale dans laquelle l'outil suit un parcours trochoïdal. Dans le fraisage de rainures, il est très avantageux car il est plus stable, donne aux arêtes de coupe suffisamment de temps pour rester froides et laisse suffisamment d'espace pour une évacuation efficace des copeaux.

De plus, il fonctionne bien pour les matériaux difficiles à couper en raison des forces de coupe radiales moyennes inférieures. Cependant, cela nécessite une programmation et une sélection d'outils plus complexes.

Plongeant

La plongée, c'est lorsque toute la fente est usinée uniquement par coupes axiales, comme le perçage, mais avec une fraise. Ce n'est pas la méthode la plus productive, mais c'est la plus stable car les forces radiales inexistantes minimisent les déflexions de l'outil, les vibrations et les problèmes d'échauffement. Ainsi, il est préférable pour les configurations où l’outil est vulnérable à l’un de ces problèmes. Cela inclut les longs porte-à-faux d'outils et les rainures profondes.

De plus, le plongeage ne laisse pas un bon état de surface, notamment sur les parois de la fente. Ainsi, une coupe de finition avec d'autres méthodes de parcours d'outil est toujours requise à la fin.

Conclusion

Le fraisage de rainures est en effet une opération d'usinage utile avec une gamme d'applications dans l'industrie. Il élargit le champ de la fabrication et permet la production de géométries complexes.

WayKen Rapid Manufacturing est un leader du secteur des services de prototypage rapide et de fabrication. Avec une installation de machines CNC bien équipée, nous nous engageons à offrir des services de fraisage professionnels, y compris le fraisage de rainures. Quelle que soit la complexité de votre projet et le nombre de quantités qu'il nécessite, notre équipe est toujours prête à vous aider à donner vie à vos idées de conception avec succès et de manière rentable.

FAQ

Quelles machines sont utilisées pour le fraisage de rainures ?

Les fraiseuses standards, tant horizontales que verticales, peuvent effectuer des opérations de rainurage. Dans des cas spécifiques, les machinistes peuvent également utiliser d'autres machines comme des perceuses ou des électroérosions à plomb.

Quels matériaux peuvent être fraisés à rainurer ?

Le fraisage de rainures est compatible avec tous les matériaux usinables. Métaux (acier, titane, cuivre, fer), plastiques et bois.

Quels types de fraises sont utilisés pour le fraisage de rainures ?

Il existe une grande variété de fraises adaptées au fraisage de rainures. En fonction de la géométrie de la fente, le choix de l'outil de coupe peut être des fraises en bout, des fraises en bout, des fraises à épaulement, des fraises à rainure en T, des arbres de fraisage groupés, des outils de rainurage à clé Woodruff, etc.