Les machines CNC sont des machines très adaptables. Une grande partie de cette polyvalence peut être attribuée à la grande variété d'outils de coupe qui peuvent être utilisés avec ces machines. Il existe une fraise pour chaque opération, allant des fraises en bout aux fraises à fileter, ce qui permet à une machine CNC d'effectuer une large gamme de coupes et d'incisions dans un composant.
Avant de conclure un contrat avec un atelier d'usinage CNC, vous devez franchir l'étape nécessaire pour comprendre les tâches effectuées par ces outils. Cet article passera en revue onze différents types de fraises, les différents types de matériaux utilisés pour fabriquer les fraises et quelques conseils utiles à garder à l'esprit lors de la sélection des fraises.
Principes de base des outils de coupe
Chaque fois que vous avez besoin d'enlever de la matière d'un bloc quel qu'il soit, vous aurez besoin d'un outil de coupe. L'outil de coupe est monté sur la broche d'une machine à commande numérique par ordinateur, qui se déplace ensuite dans la direction spécifiée en réponse aux instructions de l'ordinateur.
Le matériau est retiré du substrat par déformation par cisaillement par l'outil de coupe. Ceci est accompli par l'outil tranchant tournant à grande vitesse, ébréchant la pièce et envoyant les copeaux voler dans la direction opposée. Un seul point de contact est réalisé par certains outils, alors que d'autres, comme les fraises en bout, créent de nombreux contacts avec la pièce.
Plusieurs rainures hélicoïdales, ou « flûtes », s'étendent dans le sens de la longueur à l'extérieur de la plupart des outils de coupe utilisés dans les machines CNC. Vous pouvez imaginer les flûtes comme les creux de la lame et les dents comme des pics. Au fur et à mesure de leur expulsion, les copeaux retirés de la pièce suivent le chemin des flûtes.
Le nombre optimal de cannelures d'un outil de coupe doit être adapté au matériau de la pièce à usiner. Pour les matériaux plus tendres, un outil avec moins de cannelures est souhaitable car la largeur de cannelure plus large permet une plus grande éjection de copeaux. Plus de cannelures signifient une coupe plus rapide, ce qui est idéal pour les matériaux plus durs, mais les cannelures plus étroites peuvent provoquer un bourrage de copeaux.
La vitesse d'avance et la vitesse de la broche, ainsi que le type d'outil de coupe utilisé, auront tous un impact sur la taille finale des copeaux.
Types de fraises
Il existe une grande variété de fraises, chacune ayant son propre ensemble de caractéristiques et d'applications. Regarder cette vidéo d'instructions vous familiarisera avec les outils CNC :
Comme indiqué dans la vidéo ci-jointe, certaines des fraises les plus courantes sont les suivantes :
1. Fraises en bout
En raison de leur capacité à couper des matériaux dans le sens axial, les fraises en bout font partie des types de fraises les plus courants. Ils sont relativement comparables aux perceuses en termes de fonctionnalité. La machine-outil CNC se décline en quelques saveurs distinctes. Ils se différencient par le nombre de flûtes qu'ils possèdent et les différents types de nez qu'ils peuvent avoir. Certains pourraient même avoir plus de huit flûtes dans leur collection. Parmi les nombreux types de nez, on trouve :
- Plat : L'outil universel pour supprimer les caractéristiques 2D est la fraise en bout à face plate.
- Nez sphérique : La fraise en bout sphérique est utile pour découper des formes complexes telles que des courbes et des contours 3D.
- Bull Nose : Cette variante semble avoir une extrémité plate et des bords arrondis, ce qui la rend idéale pour l'ébauche et le filetage, ainsi que d'autres tâches similaires.
2. Fraises à surfacer
Ce type de fraise a une gamme d'applications plus large. Il comporte une tête plate et les lames de coupe sont en carbure remplaçable. Étant donné que ces arêtes de coupe sont situées du côté de la fraise, les utilisateurs ne peuvent couper que dans le sens horizontal plutôt que dans le sens axial. Les fraises à surfacer sont les outils de choix des machinistes lorsqu'il s'agit de créer des surfaces planes sur des matières premières.
L'une des raisons pour lesquelles elles continuent d'être l'un des meilleurs types de fraises est qu'elles incluent des plaquettes de coupe qui peuvent être remplacées. Cette caractéristique leur permet de durer encore plus longtemps et de fournir une meilleure qualité de travail sur une période prolongée. Il est très simple de remplacer les inserts, vous n'aurez donc pas besoin d'acheter un nouvel outil.
3. Moulins à dalles
Les centres d'usinage d'aujourd'hui n'utilisent souvent pas ce type spécifique de fraise. Parce qu'ils manquent de dents latérales, les machinistes les utilisent pour créer des surfaces planes sur divers matériaux. Ils ont des surfaces planes et sont conçus pour une utilisation dans des applications lourdes en général.
4. Fraises à développante
Les fraiseuses à tailler sont un type spécialisé de fraiseuse que les machinistes utilisent dans la production de fraises à engrenages. La machine utilisée pour créer l'engrenage sera différente en fonction du nombre de dents souhaitées dans l'engrenage.
5. Coupe-mouches
Les fraises à la mouche sont une alternative plus rentable aux fraises à surfacer. Ils sont constitués du corps d'outil principal, auquel peuvent être connectés à tout moment des embouts simples ou doubles. Il existe quelques autres noms pour le coupe-mouche à double outil, y compris les coupe-mouches à double extrémité et les barres de mouche. Les machinistes effectuent avec eux des coupes profondes et peu profondes sur le produit sur lequel ils travaillent.
6. Coupe-boules
Les fraises à billes sont faciles à repérer grâce à la pointe de coupe hémisphérique située à l'extrémité de la fraise. Cette astuce est utilisée pour créer des courbures d'angle sur des côtés perpendiculaires.
7. Fraises d'ébauche
Supposons que vous ayez besoin de retirer un volume important de matériau du produit en un temps relativement court. Dans ce cas, les fraises d'ébauche sont la machine-outil CNC vers laquelle vous devez presque toujours vous tourner. La mauvaise finition de la pièce et le manque de précision de la fraise sont les résultats obtenus au détriment de la rapidité. En raison de leurs dimensions réduites, les éclats de métal haché qu'il génère sont généralement faciles à enlever.
8. Moulins creux
Ce moulin semble avoir été construit à l'envers à cause de la conception de ses tuyaux. Les formes telles que les pointes pleines et les rayons de forme peuvent être usinées avec une fraise creuse en raison de l'arête de coupe de la fraise, qui se trouve à l'intérieur de l'outil.
9. Coupeurs d'aspérule
Les fraises Woodruff ou Keyseat sont utilisées par les machinistes pour faire des fentes de clé dans des composants tels que des arbres. Pour créer des fentes parfaitement adaptées aux aspérules, les fraises contiennent des dents orthogonales au diamètre extérieur.
10. Alésoirs
Les alésoirs, qui ont une tolérance nettement plus serrée que les autres outils, sont utilisés par les machinistes pour agrandir les trous préexistants dans la pièce à la finition et au diamètre requis.
11. Coupeurs latéraux et frontaux
Ce type particulier de couteau, comme son nom l'indique, a des dents à la fois sur le côté et sur le périmètre de son outil de coupe. Cette fraise est utilisée par les machinistes pour façonner des fentes et des rainures dans divers matériaux. Même s'ils fonctionnent d'une manière similaire à celle des fraises en bout, l'utilisation de ces outils est devenue moins courante en raison des progrès technologiques.
De quel type de matériaux les machines-outils CNC sont-elles fabriquées ?
Pour couper une pièce solide, l'outil de coupe doit être fait d'un matériau plus rigide que le matériau de la pièce. Et parce que l'usinage CNC est généralement utilisé pour fabriquer des pièces à partir de matériaux très durs, cela conduit à la limitation du nombre de matériaux d'outils de coupe disponibles.
Matériaux courants utilisés pour les outils de coupe
- Acier Carbone
L'acier au carbone est un acier allié économique composé de carbone 0,6-1,5%, ainsi que de manganèse et de silicium. - Acier à haute vitesse
L'acier rapide plus cher est plus dur et plus ductile que l'acier au carbone en raison d'un mélange de molybdène, de chrome et de tungstène. - Carbure
Souvent frittés avec un autre métal comme le titane, les outils en carbure résistent à l'usure et à la chaleur, offrant une finition de surface incroyable. - Céramique
Utilisés pour la fonte, la coupe des superalliages et d'autres matériaux durs, les outils en céramique sont résistants à la corrosion et à la chaleur.
Revêtement pour outils de coupe
La fonctionnalité d'un outil de coupe dépend de sa forme et de son matériau, mais peut également être ajustée par des revêtements sur le matériau principal. Ces revêtements peuvent rendre l'outil plus dur, prolonger sa durée de vie ou lui permettre de couper à grande vitesse sans affecter la pièce.
Les revêtements courants disponibles pour les outils de coupe comprennent :
- Nitrure de titane (TiN)
Le nitrure de titane est un revêtement à usage général avec une température d'oxydation élevée qui aide à améliorer la dureté des outils de coupe. - Carbo-nitrure de titane (TiCN)
Le carbo-nitrure de titane augmente le pouvoir lubrifiant et la dureté de surface des outils de coupe. - Nitrure de titane ultra-vie (Al-TiN)
Al-TiN augmente la résistance à la chaleur des outils de coupe au carbure, en particulier lors de l'utilisation d'un liquide de refroidissement minimal. - diamant
Le revêtement de diamant sur un outil de coupe démontre des performances élevées pour couper des matériaux abrasifs. - Nitrure de Chrome (CrN)
Le nitrure de chrome augmente la tolérance à la corrosion et la dureté des outils de coupe.
Conseils à prendre en compte avant de choisir des fraises
Lorsque vous devez utiliser l'outil à des températures élevées ou lorsque vous devez couper à travers des matériaux particulièrement durs, la sélection de la fraise appropriée pour votre travail peut être une tâche difficile. Avant de sélectionner la fraise appropriée, il y a quelques points à retenir, notamment les suivants :
Le matériau à partir duquel l'outil est fabriqué
L'acier rapide continue d'être l'un des meilleurs choix disponibles concernant différents types d'outils. En ce qui concerne la ténacité et la dureté, il offre les avantages des deux mondes à l'utilisateur. Néanmoins, le type d'outil que vous choisissez peut être dicté par les exigences que vous avez. Vous pourriez mieux vous en sortir avec la coupe de céramiques ou de céramides cimentées si vous avez besoin d'un outil très dur pour un travail qui ne durera qu'un temps limité.
Revêtement d'outils
Il est important de faire attention au type de revêtement d'outil que possède votre outil d'usinage CNC. L'utilisation de revêtements tels que le nitrure de titane prolonge la durée de vie utile de l'outil mais augmente également son coût. De plus, il existe des revêtements qui réduisent l'adhérence de l'outil, minimisant le besoin de lubrification sur le chantier et réduisant encore le coût.
Nombre de flûtes
Les fraises ont des rainures, ou flûtes, qui permettent de couper. La vitesse d'avance d'une fraise est définie par le nombre de cannelures dont elle dispose. Néanmoins, une grande fraise avec un grand nombre de cannelures implique moins de place pour que les copeaux de métal s'échappent de la pièce.
Un bon choix pour l'usinage CNC - Runsom Precision
Bien que cet article traite des différents types de fraises disponibles pour les machines CNC, il existe encore de nombreux autres facteurs à prendre en compte avant de choisir celle qui convient à votre travail. Un choix correct sera toujours déterminé par la sélection des matériaux, la complexité géométrique de votre conception, la tolérance requise, etc. Parfois, un seul outil de coupe suffit ; d'autres fois, vous devrez peut-être compter sur deux outils de coupe ou plus pour fabriquer votre pièce.
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