Ne laissez pas les contraintes mécaniques peser sur votre processus de fraisage
Lorsque vous planifiez une application de fraisage, il y a plusieurs facteurs que vous devez prendre en compte pour des résultats optimaux. D’abord, il vous faut l’outil le plus adapté à votre besoin. Mais avant de plonger dans un catalogue de fournisseur d’outillage, il est important de comprendre les variables qui affectent les performances des outils coupants, les contraintes mécaniques étant l’une d'entre elles.Lorsque vous planifiez une application de fraisage, il y a plusieurs facteurs que vous devez prendre en compte pour des résultats optimaux. Tout d’abord, vous voulez avoir l’outil le plus adapté à votre besoin. Mais avant de plonger trop profondément dans un catalogue de fournisseur d’outillage, il est important de comprendre les variables qui affectent les performances des outils coupants, les contraintes mécaniques étant l’une d'entre elles.
Une contrainte mécanique, à ne pas confondre avec l'effort de coupe, peut être considéré en termes de pression (force par unité de surface). Cette pression a une influence notable sur la durée de vie de l’outil et l'usure. Considérez ceci : une force de coupe élevée, diffusé sur une large surface d'outil produit une contrainte relativement insignifiante, alors qu’une force de coupe basse concentrée sur une petite partie de l’outil peut créer une contrainte problématique.
Quelle que soit la fraise choisie, ses arêtes de coupe vont sans cesse pénétrer et ressortir de la matière à usiner. Les contraintes appliquées sur les dents de fraisage sont nulles avant la pénétration, atteignent leur maximum pendant la coupe, puis redeviennent nulles lors du dégagement.
L’objectif est de limiter les fluctuations des contraintes lors du processus de fraisage afin d’optimiser la durée de vie de l’outil ainsi que la productivité et la fiabilité du processus. Le positionnement de la fraise, les méthodes de pénétration et de dégagement ainsi que le contrôle de l’épaisseur des copeaux sont essentiels pour atteindre cet objectif.
Les contraintes appliquées aux outils de coupe sont très largement déterminées par la manière dont la fraise et ses arêtes de coupe pénètrent la pièce à usiner. Dans le cas du fraisage conventionnel, dit « vers le haut », la fraise tourne dans le sens inverse de l’avance de la pièce. Dans le cas du fraisage en avalant ou « vers le bas », la fraise tourne dans le même sens que l’avance.
Que vous alliez « vers le haut » ou « vers le bas », vous voudrez positionner la fraise d’un côté ou l’autre de l’axe de la pièce à usiner. Un positionnement central allie les forces traditionnelles et le fraisage en montée, peut être utilisé en condition instables d'usinage et avec vibrations.
- Les "pour" du fraisage en avalant : l'entrée en pleine épaisseur sur la pièce permet le transfert de chaleur adéquate dans les copeaux, protégeant la surface et l’outil. Le débit copeaux derrière la fraise minimise les retailles et produit le meilleur état de surface de finition de la pièce.
- Les "contre" du fraisage en avalant : l'entrée en pleine épaisseur sur la pièce peut soumettre l’outil à lourdes contraintes mécaniques (ce qui n’est pas un problème pour les outils coupants dans la plupart des matériaux). Le surfaçage effectué avec la méthode de fraisage en avalant génère une force descendante qui peut engendrer un mouvement de retour inverse sur les machines manuelles plus anciennes.
- Les "pour" du fraisage traditionnel: la pénétration progressive de la matière à usiner protège ainsi les revêtements durs et résistants de l’outil de coupe contre les dommages dus à l’impact. Il convient également pour des coupes lourdes sur des machines moins stables.
- Les "contre" du fraisage traditionnel : l'entrée sur une épaisseur peu profonde dans la pièce crée une friction excessive et de la chaleur, ce qui peut avoir des effets néfastes sur l'outil. La finition de surface peut s’en trouver altérée car les copeaux chutent devant la fraise et peuvent ainsi être retaillés.
En outre, le dégagement de la fraise est tout aussi important que sa pénétration dans la pièce à usiner. Si le dégagement est trop brusque ou trop irrégulier, les arêtes de coupe peuvent s’ébrécher ou se casser. De ce fait, les précautions prises lors du dégagement de l’outil peuvent rallonger sa durée de vie et la multiplier jusqu’à 10. Le point essentiel à prendre en compte est l’angle de dégagement, qui est l’angle calculé entre la ligne du rayon de la fraise et le point de dégagement de l’arête de coupe. L’angle de dégagement peut être négatif (au-dessus de la ligne de rayon de la fraise) ou positif (en-dessous de la ligne de rayon de la fraise).
L’épaisseur des copeaux produits lors du fraisage a une grande influence sur les efforts de coupe, la température de coupe, la durée de vie de l’outil ainsi que sur la formation de copeaux et leur évacuation. L’épaisseur du copeau est mesurée perpendiculairement à l’arête de coupe. Les copeaux produits lors du fraisage n’ont jamais la même épaisseur lors d’une passe sur la pièce à usiner.
Si les copeaux sont trop fins, la coupe est réalisée sur une plus petite surface de l’arête de coupe et le phénomène de friction plus important crée de la chaleur, ce qui accélère l’usure de l’outil. Si les copeaux sont trop épais, les fortes contraintes générées peuvent ébrécher ou casser les arêtes de coupe.
Les fabricants d’outils ont généralement les données de l'épaisseur moyenne du copeau pour leurs produits de fraisage, donc n’oubliez pas de demander à votre fournisseur cette information importante. L’épaisseur moyenne est une valeur numérique moyenne entre la dimension la plus épaisse et la plus fine d’un copeau. Lorsque les données d’épaisseur moyenne de copeau sont appliquées, vous bénéficiez de la productivité et la durée de vie maximale de l'outil.
Les fraises ont considérablement évolué au cours des dernières années, ce qui nous permet d’atteindre des niveaux de productivité et de rentabilité jamais atteint auparavant. Cependant, beaucoup ne parviennent pas à profiter pleinement de ces progrès techniques. Ne soyez pas l’un d’entre eux. En prenant le temps de comprendre les variables qui influent sur les performances de l’outil coupant et en planifiant une stratégie de fraisage appropriée, vous prendrez de l'avance.
L'usinage est sans aucun doute un domaine complexe. Si vous avez des questions ou besoin de conseils sur les applications, n'hésitez pas à contacter notre équipe d'assistance technique. Surveillez également les prochains articles à propos des charges thermiques et tribologiques dans le fraisage.
