Quel angle de plomb choisir pour usiner une pièce mince ?

Choisissez un angle de plomb de 45° ou plus. Cela réduit la force radiale de 30 à 50 %, ce qui minimise la déformation de la pièce. Pour des pièces très minces, vous pouvez également utiliser une fraise à 90° avec un pas de dent faible et une profondeur de passe faible.

Comment améliorer la finition de surface sans réduire la productivité ?

Augmentez le nombre de dents de la fraise. Cela permet de réduire l’avance par dent tout en maintenant la vitesse d’avance globale (vitesse d’avance = avance par dent × nombre de dents × vitesse de rotation). Par exemple, une fraise à 8 dents avec une avance par dent de 0,1 mm/dent a la même vitesse d’avance qu’une fraise à 4 dents avec une avance par dent de 0,2 mm/dent, mais offre une finition de surface meilleure.

Quelle machine Gree CNC choisir pour usiner du titane ?

Choisissez une machine à broche à couple élevé et à rigidité élevée, comme la GA-MV856 (couple maximal 95,5 Nm) ou la GA-MVD2560 (couple maximal 120 Nm). Ces machines peuvent supporter les forces de coupe élevées générées par l’usinage du titane.

Pourquoi ma fraise s’use-t-elle rapidement sur de l’aluminium ?

La cause la plus fréquente est la formation de dépôt de matière sur la dent. Cela se produit lorsque la vitesse de coupe est trop faible ou que l’avance par dent est trop faible. Augmentez la vitesse de coupe et l’avance par dent pour réduire le dépôt de matière. Vous pouvez également utiliser une fraise avec un revêtement anti-adhérent.

Comment réduire les vibrations lors du fraisage en bout ?

Augmentez la rigidité de la machine, de la pièce et de l’outil. Utilisez une fraise plus courte, un serrage plus rigide et réduisez la profondeur de passe et l’avance par dent. Si les vibrations persistent, changez la vitesse de coupe pour éviter les fréquences de résonance de la machine.

Guide des matériaux

Fondamentaux du fraisage en bout

Ce qu’est le fraisage en bout : définition et propriétés clés

Le fraisage en bout est un procédé d’usinage par enlèvement de matière qui consiste à usiner des surfaces planes ou légèrement inclinées à l’aide d’un outil rotatif (fraise en bout) dont l’axe est perpendiculaire à la surface à usiner. Contrairement au fraisage en bout de profil (qui usine des contours), son objectif principal est d’obtenir une surface de référence plane, de précision dimensionnelle et de finition contrôlée.

Les propriétés qui définissent la performance du fraisage en bout sont :

La précision de planéité : capacité à obtenir une surface sans déviation par rapport à un plan théorique, mesurée en millimètres (mm) ou micromètres (µm).
La finition de surface : rugosité moyenne (Ra, en µm) et aspect visuel, déterminée par la géométrie de l’outil et les paramètres de coupe.
La productivité : débit d’enlèvement de matière (DEM, en cm³/min), qui dépend de la vitesse de coupe, de l’avance et de la profondeur de passe.

Ce procédé est utilisé dans tous les secteurs industriels : aéronautique (surfaces de montage de pièces de structure), automobile (blocs moteurs, culasses), énergie (corps de pompes, turbines) et mécanique générale (plaques de base, supports).

Comportement du matériau sous l’outil

Lors du fraisage en bout, l’interaction entre la fraise et la pièce génère des phénomènes physiques qui influencent directement la qualité de l’usinage et la durée de vie de l’outil :

Forces de coupe

Les forces de coupe se décomposent en trois composantes :

Force principale de coupe (Fc) : force tangentielle à la trajectoire de la fraise, qui consomme la puissance du broche.
Force radiale (Fr) : force perpendiculaire à l’axe de la fraise, qui exerce une pression sur la pièce et la broche.
Force axiale (Fa) : force parallèle à l’axe de la fraise, qui pousse la fraise vers le bas ou vers le haut.

La valeur de ces forces dépend de la dureté du matériau usiné, de la profondeur de passe, de l’avance par dent et de l’angle de dépouille (angle entre la face de dépouille de la dent et la surface usinée). Pour des matériaux durs (ex : acier trempé, titane), les forces de coupe peuvent être 2 à 3 fois plus élevées que pour des matériaux tendres (ex : aluminium, laiton).

Chaleur de coupe

Environ 80 % de l’énergie dépensée pour couper la matière est transformée en chaleur. Cette chaleur se répartit entre le copeau (70 %), l’outil (20 %) et la pièce (10 %). Si la température dépasse la limite de résistance du matériau de la fraise (ex : 800 °C pour les fraises en carbure monobloc), l’outil s’use rapidement.

Formation des copeaux

La forme des copeaux dépend de la ductilité du matériau :

Pour les matériaux ductiles (ex : acier doux, aluminium), les copeaux sont longs et continus, qui peuvent s’enrouler autour de la fraise et endommager la surface usinée.
Pour les matériaux fragiles (ex : fonte, acier dur), les copeaux sont courts et fragmentés, qui sont plus faciles à évacuer mais peuvent causer des éclats sur la surface.

Mécanismes d’usure de l’outil

Les principaux modes d’usure en fraisage en bout sont :

Usure de la face de dépouille : usure de la face de la dent qui frotte contre la surface usinée, causée par l’abrasion et la diffusion.
Usure de la face de coupe : usure de la face qui forme le copeau, causée par la haute température et la pression.
Écaillage : rupture partielle de la dent, causée par des chocs thermiques ou des forces de coupe excessives.
Créneau d’usure : usure localisée sur la face de dépouille, causée par la formation d’un dépôt de matière sur la dent.

Paramètres pratiques : gammes et compromis

Les paramètres de fraisage en bout sont interdépendants : une modification d’un paramètre affecte les autres. Voici les gammes recommandées et les compromis associés :

Sélection de la fraise

La fraise est l’élément le plus critique du procédé. Ses caractéristiques clés sont :

Type de fraise :
- Fraise à plaquettes amovibles : idéale pour les usinages de grande série ou de matériaux durs. Permet de changer les plaquettes sans remplacer le corps de la fraise.
- Fraise monobloc : idéale pour les usinages de précision ou de petite série. Offre une meilleure rigidité que les fraises à plaquettes.
Nombre de dents (Z) :
- 2 à 4 dents : pour les matériaux tendres (aluminium, laiton) et les usinages de finition. Permet une évacuation facile des copeaux.
- 4 à 8 dents : pour les matériaux moyens (acier doux, acier inoxydable) et les usinages semi-finis.
- Plus de 8 dents : pour les matériaux durs (acier trempé, titane) et les usinages de finition. Augmente la productivité mais réduit l’espace pour l’évacuation des copeaux.
Angle de dépouille (α) :
- 0 à 5° : pour les matériaux durs. Offre une meilleure rigidité de la dent.
- 5 à 15° : pour les matériaux moyens. Compromis entre rigidité et coupe.
- 15 à 25° : pour les matériaux tendres. Réduit les forces de coupe.
Angle de plomb (κ) : angle entre l’axe de la fraise et la face de coupe de la dent. C’est un paramètre clé qui détermine la répartition des forces de coupe et la finition de surface.
- 0° : fraise à plat. Les forces de coupe sont principalement axiales. Idéale pour les surfaces planes de grande taille.
- 15 à 45° : fraise à angle de plomb moyen. Réduit les forces radiales et permet des passes plus profondes.
- 45 à 90° : fraise à angle de plomb élevé. Réduit la profondeur de coupe par dent et améliore la finition de surface.

Angle de plomb : impact sur le procédé

L’angle de plomb modifie deux paramètres clés :

Profondeur de coupe par dent (ap) : ap = profondeur de passe (ap_total) × sin(κ). Pour une profondeur de passe de 10 mm, une fraise à 45° a une profondeur de coupe par dent de 7,07 mm, tandis qu’une fraise à 90° a une profondeur de coupe par dent de 10 mm.
Répartition des forces de coupe : pour une fraise à 90°, la force radiale est 2 à 3 fois plus élevée que la force axiale. Pour une fraise à 45°, la force radiale est réduite de 30 à 50 %, ce qui permet d’usiner des pièces minces sans déformation.

Pas de dent (stepover)

Le pas de dent est la distance entre deux passes consécutives de la fraise. Il est exprimé en pourcentage du diamètre de la fraise (D).

Gamme recommandée : 20 à 70 % de D.
Compromis : un pas de dent élevé (50 à 70 % de D) augmente la productivité mais réduit la finition de surface. Un pas de dent faible (20 à 30 % de D) améliore la finition mais réduit la productivité.

Vitesse de coupe (Vc)

La vitesse de coupe est la vitesse linéaire de la dent par rapport à la pièce, exprimée en mètres par minute (m/min).

Gamme recommandée :
- Aluminium : 100 à 500 m/min.
- Acier doux : 50 à 200 m/min.
- Acier inoxydable : 30 à 150 m/min.
- Titane : 20 à 100 m/min.
Compromis : une vitesse de coupe élevée augmente la productivité mais accélère l’usure de l’outil. Une vitesse de coupe faible réduit l’usure mais augmente le risque de formation de dépôt de matière sur la dent.

Avance par dent (fz)

L’avance par dent est la distance parcourue par la pièce pendant que la fraise tourne d’un tour, divisée par le nombre de dents, exprimée en millimètres par dent (mm/dent).

Gamme recommandée : 0,05 à 0,5 mm/dent.
Compromis : une avance par dent élevée augmente la productivité mais augmente les forces de coupe et réduit la finition de surface. Une avance par dent faible améliore la finition mais réduit la productivité.

Profondeur de passe (ap)

La profondeur de passe est la profondeur de matière enlevée par passe, exprimée en millimètres (mm).

Gamme recommandée : 0,5 à 20 mm.
Compromis : une profondeur de passe élevée augmente la productivité mais augmente les forces de coupe et le risque de déformation de la pièce. Une profondeur de passe faible réduit les forces de coupe mais augmente le nombre de passes nécessaires.

Adaptation aux machines Gree CNC

Les paramètres doivent être adaptés aux spécifications de la machine :

Pour les machines à broche haute vitesse (ex : GA-DV750, GA-VT445, vitesse maximale 30 000 tr/min), on peut utiliser des vitesses de coupe élevées pour les matériaux tendres.
Pour les machines à broche à couple élevé (ex : GA-MV856, GA-MVD2560, couple maximal 95,5 Nm et 120 Nm respectivement), on peut utiliser des profondeurs de passe élevées pour les matériaux durs.

Ce qui peut mal se passer : modes de défaillance, reconnaissance et correction

Mode de défaillance	Symptômes	Causes possibles	Corrections
Déformation de la pièce	La surface usinée n’est pas plane, la pièce se déforme pendant l’usinage	Forces de coupe excessives, serrage insuffisant, matériau non stabilisé	Réduire la profondeur de passe, augmenter l’angle de plomb de la fraise, améliorer le serrage, stabiliser le matériau par traitement thermique
Finition de surface médiocre	Rugosité élevée, marques de coupe visibles, défauts de surface	Pas de dent trop élevé, avance par dent trop élevée, usure de l’outil, vibrations	Réduire le pas de dent et l’avance par dent, changer l’outil, augmenter la rigidité de la machine et de la pièce, réduire la vitesse de coupe
Usure rapide de l’outil	L’outil s’use en moins de 10 minutes d’usinage	Vitesse de coupe trop élevée, avance par dent trop faible, refroidissement insuffisant, matériau de l’outil non adapté	Réduire la vitesse de coupe, augmenter l’avance par dent, améliorer le refroidissement, choisir un matériau d’outil adapté au matériau usiné
Vibrations	Bruit anormal, marques de vibration sur la surface usinée	Rigidité insuffisante de la machine, de la pièce ou de l’outil, paramètres de coupe non adaptés	Augmenter la rigidité (utiliser une fraise plus courte, un serrage plus rigide), réduire la profondeur de passe et l’avance par dent, changer la vitesse de coupe pour éviter les fréquences de résonance
Copeaux longs et enroulés	Copeaux s’enroulent autour de la fraise et endommagent la surface	Matériau ductile, avance par dent trop faible, vitesse de coupe trop élevée	Augmenter l’avance par dent, réduire la vitesse de coupe, utiliser une fraise à brise-copeaux

Limites honnêtes du fraisage en bout

Le fraisage en bout n’est pas adapté à tous les cas :

Usinage de surfaces très grandes (plus de 2 m × 2 m) : les déformations thermiques et les vibrations deviennent difficiles à contrôler. Pour ces surfaces, le fraisage en bout sur une machine à portique (ex : GA-GF4028) est possible mais nécessite des paramètres très conservateurs et un contrôle thermique de la machine.
Usinage de matériaux ultra-durs (dureté supérieure à 65 HRC) : l’usure de l’outil est trop rapide et la productivité est trop faible. Pour ces matériaux, l’électroérosion ou le meulage sont préférés.
Usinage de pièces très minces (épaisseur inférieure à 1 mm) : les forces de coupe déforment la pièce. Pour ces pièces, le fraisage à faible force ou le laser sont préférés.
Usinage de surfaces complexes (courbes, contours) : le fraisage en bout est conçu pour les surfaces planes. Pour les surfaces complexes, le fraisage 3D ou le fraisage 5 axes sont préférés.

Tableau des paramètres et de dépannage

Catégorie	Valeur	Compromis	Machine Gree CNC adaptée
Sélection de la fraise
Type	Fraise à plaquettes	Coût initial élevé, durée de vie élevée	Toutes les machines
	Fraise monobloc	Coût initial faible, durée de vie faible	GA-DV750, GA-VT445, GA-VT540
Nombre de dents	2-4	Évacuation des copeaux facile, productivité faible	GA-DV750, GA-VT445
	4-8	Compromis entre évacuation des copeaux et productivité	GA-MV856, GA-MVD2560
	>8	Productivité élevée, évacuation des copeaux difficile	GA-UHD500, GA-UV1050
Angle de plomb	0°	Forces axiales élevées, planéité élevée	GA-DV750, GA-MV856
	45°	Forces radiales réduites, déformation réduite	GA-MVD2560, GA-UHD500
	90°	Finition de surface élevée, forces radiales élevées	GA-DV750, GA-VT540
Paramètres de coupe
Vitesse de coupe	Aluminium : 100-500 m/min	Productivité élevée, usure de l’outil élevée	GA-DV750, GA-VT445
	Acier doux : 50-200 m/min	Compromis entre productivité et usure	GA-MV856, GA-MVD2560
	Titane : 20-100 m/min	Usure de l’outil faible, productivité faible	GA-UHD500, GA-UV1050
Avance par dent	0,05-0,5 mm/dent	Finition élevée, productivité faible	GA-DV750, GA-VT540
	0,2-0,5 mm/dent	Productivité élevée, finition faible	GA-MV856, GA-MVD2560
Profondeur de passe	0,5-5 mm	Forces de coupe faibles, nombre de passes élevé	GA-DV750, GA-VT445
	5-20 mm	Forces de coupe élevées, nombre de passes faible	GA-MV856, GA-MVD2560
Pas de dent	20-30 % de D	Finition élevée, productivité faible	GA-DV750, GA-VT540
	50-70 % de D	Productivité élevée, finition faible	GA-MV856, GA-MVD2560

Checklist pratique pour la mise en place du travail

Sélection de la fraise :
- Choisir le type de fraise (plaquettes ou monobloc) en fonction de la série et du matériau.
- Choisir le nombre de dents en fonction de l’évacuation des copeaux.
- Choisir l’angle de plomb en fonction de la rigidité de la pièce et de la planéité souhaitée.
Préparation de la machine :
- Vérifier la rigidité de la broche et de la table.
- Choisir la machine adaptée : pour les matériaux durs, utiliser une machine à couple élevé (ex : GA-MV856, GA-MVD2560) ; pour les matériaux tendres, utiliser une machine à broche haute vitesse (ex : GA-DV750, GA-VT445).
Préparation de la pièce :
- Stabiliser le matériau par traitement thermique si nécessaire.
- Améliorer le serrage pour réduire la déformation.
Réglage des paramètres :
- Commencer par des paramètres conservateurs (vitesse de coupe faible, avance par dent faible, profondeur de passe faible).
- Ajuster les paramètres en fonction de l’usure de l’outil et de la finition de surface.
Contrôle de l’usinage :
- Vérifier la planéité de la surface après chaque passe.
- Vérifier l’usure de l’outil régulièrement.

FAQ

Quel angle de plomb choisir pour usiner une pièce mince ? Choisissez un angle de plomb de 45° ou plus. Cela réduit la force radiale de 30 à 50 %, ce qui minimise la déformation de la pièce. Pour des pièces très minces, vous pouvez également utiliser une fraise à 90° avec un pas de dent faible et une profondeur de passe faible.
Comment améliorer la finition de surface sans réduire la productivité ? Augmentez le nombre de dents de la fraise. Cela permet de réduire l’avance par dent tout en maintenant la vitesse d’avance globale (vitesse d’avance = avance par dent × nombre de dents × vitesse de rotation). Par exemple, une fraise à 8 dents avec une avance par dent de 0,1 mm/dent a la même vitesse d’avance qu’une fraise à 4 dents avec une avance par dent de 0,2 mm/dent, mais offre une finition de surface meilleure.
Quelle machine Gree CNC choisir pour usiner du titane ? Choisissez une machine à broche à couple élevé et à rigidité élevée, comme la GA-MV856 (couple maximal 95,5 Nm) ou la GA-MVD2560 (couple maximal 120 Nm). Ces machines peuvent supporter les forces de coupe élevées générées par l’usinage du titane.
Pourquoi ma fraise s’use-t-elle rapidement sur de l’aluminium ? La cause la plus fréquente est la formation de dépôt de matière sur la dent. Cela se produit lorsque la vitesse de coupe est trop faible ou que l’avance par dent est trop faible. Augmentez la vitesse de coupe et l’avance par dent pour réduire le dépôt de matière. Vous pouvez également utiliser une fraise avec un revêtement anti-adhérent.
Comment réduire les vibrations lors du fraisage en bout ? Augmentez la rigidité de la machine, de la pièce et de l’outil. Utilisez une fraise plus courte, un serrage plus rigide et réduisez la profondeur de passe et l’avance par dent. Si les vibrations persistent, changez la vitesse de coupe pour éviter les fréquences de résonance de la machine.

Vous souhaitez une recommandation CNC adaptée à votre cahier des charges ?

Envoyez-nous votre pièce, la taille des séries et votre port de destination. Nous répondons avec une configuration, un délai ferme et une comparaison du coût total.

Demander un devis →

← Retour à l’accueil