Formules et définitions pour le fraisage

Le process de fraisage – définitions

Vitesse de coupe,v_c​

Indique la vitesse de surface à laquelle l'arête de coupe usine la pièce.

Vitesse de coupe effective ou réelle, v_e

Indique la vitesse de surface au diamètre effectif (DC_ap). Cette valeur est nécessaire pour déterminer les bonnes conditions de coupe à la profondeur de coupe effective (a_p). C'est une valeur particulièrement importante lorsqu'on utilise des plaquettes de coupe rondes, des fraises à bout sphérique, des fraises à grand rayon d'angle ou des fraises avec un angle d'attaque inférieur à 90°.​

Vitesse de broche, n

Nombre de tours que la fraise effectue par minute sur la broche. Il s'agit d'une valeur orientée machine, calculée à partir de la valeur de vitesse de coupe recommandée pour une opération.

Avance à la dent, f_z

Valeur pour calculer l'avance de table. La valeur de l'avance à la dent se calcule à partir de l'épaisseur des copeaux maximum recommandée.

Avance par tour, f_n

Valeur auxiliaire indiquant la distance parcourue par l'outil durant une rotation complète. Elle est utilisée pour les calculs d'avance et sert souvent à déterminer la capacité des fraises en finition.

Avance par minute, v_f

Également connue comme avance de table, avance machine ou vitesse d'avance. Il s'agit de l'avance de l'outil par rapport à la pièce à usiner en distance par unité temps liée à l'avance par dent et au nombre de dents de la fraise. Le nombre de dents des fraises (z_n) est très variable. Il est utilisé pour déterminer l'avance de la table. Le nombre de dents effectives (z_c) est le nombre de dents qui sont simultanément en coupe. L'avance par tour (f_n) , en mm/tr (pouces/tr), est utilisée pour les calculs d'avance et sert souvent à déterminer la capacité des fraises en finition.

Épaisseur maximum des copeaux, h_ex

Cette valeur résulte de l'engagement de la fraise par rapport à (f_z), (a_e) et (k_r). L'épaisseur de copeau est un élément important à prendre en compte pour décider de l'avance par dent, afin de veiller à utiliser l'avance de table la plus productive.

Épaisseur moyenne des copeaux, h_m

Une valeur utile pour déterminer la force de coupe spécifique utilisée pour les calculs de puissance nette.​

Débit copeaux, Q  (cm³/min)

Le volume de métal retiré en mm cube par minute (po³/minute). Il est fixé à l'aide des valeurs de profondeur de coupe, de largeur de coupe et d'avance.

Force de coupe spécifique, k_ct

Une constante de matériau qui est un facteur utilisé pour les calculs de puissance, exprimé en N/mm2

Temps d'usinage, T_c  (min)

Longueur usinée (l_m) divisée par l'avance de table (v_f).​

Puissance nette, P_c et rendement, η_mt

Des valeurs orientées machine-outil, qui permettent de calculer la puissance nette pour veiller à ce que la machine puisse manipuler la fraise et traiter l'opération.​

Techniques de fraisage – définitions

Ramping rectiligne

Mouvement rectiligne dans la direction de l'avance axiale et radiale simultanément.

Fraisage circulaire

Trajectoire de l'outil circulaire à un niveau z constant (interpolation circulaire).

Ramping circulaire

Trajectoire de l'outil de ramping circulaire (interpolation hélicoïdale).

Fraisage de courbes de niveau

Fraisages à un niveau z constant.

Fraisage en bout

Coupe radiale superficielle avec plaquette ronde ou fraise à bout sphérique dans laquelle la zone de coupe est décalée par rapport au centre de l'outil.

Festons

Configuration avec des crêtes qui survient lors de la production de surfaces en relief.

Formules spécifiques pour les fraises

Formules pour fraises à arête de coupe droite

Formules pour fraises à plaquettes rondes

Fraises à bout sphérique

Ramping circulaire intérieur (3-axes) ou fraisage circulaire (2-axes)

Version calculée

Dans le plein avec D_w = 0 et a_{e eff} = D_m/2​

Avance à la dent (mm)

Elargissement d'un trou,

Formules pour le ramping circulaire extérieur (3-axes) ou fraisage circulaire (2-axes)

Version calculée

Définitions pour les plaquettes de fraisage

Géométrie de plaquette

Une étude plus approfondie de la géométrie de l'arête de coupe révèle deux angles importants sur la plaquette :

• angle de coupe (γ)

• angle de l'arête de coupe (β)

La macro géométrie est développée pour travailler en conditions légères, moyennes ou lourdes.

• La géométrie L (Light) a une arête plus positive mais plus faible (grand γ, petit β)

• La géométrie H (Heavy) a une arête plus solide mais moins positive (petit γ, grand β)

La macro géométrie affecte de nombreux paramètres lors du process de coupe. Une plaquette avec une arête de coupe solide peut fonctionner à des charges plus lourdes mais génère également des forces de coupe supérieures, consomme plus d'énergie et génère plus de chaleur. Les géométries optimisées pour certaines matières sont désignées avec la lettre de classification ISO. Géométries pour la fonte par exemple : -KL, -KM et -KH.

Conception des angles de plaquette

La partie la plus importante, pour l'arête de coupe qui produit la surface, est le biseau plan b_s1, le biseau de planage convexe b_s2 ou le rayon d'angle, r_ε.

Rayon d'angle, r Biseau plan (b_s1)Biseau de planage (b_s2)

Définitions pour les fraises

Angle d'attaque, (k_r) (degrés)

L'angle d'arête de coupe principale (k_r) de la fraise est le facteur dominant dans la mesure où il affecte la direction de la force de coupe et l'épaisseur de copeau.​

Diamètre de fraise – D_c (mm)

Le diamètre de fraise (D_c) est mesuré sur le point (PK), où l'arête de coupe principale rejoint le biseau plan.

Le diamètre le plus important à prendre en compte est (D_cap) – le diamètre de coupe effectif à la profondeur de coupe réelle (a_p) – utilisé pour le calcul de la vitesse de coupe réelle. D₃ est le plus grand diamètre de la plaquette, pour certaines fraises il est égal à D_c.​

Profondeur de coupe – a_p (mm)

La profondeur de coupe (a_p) est la différence entre la surface usinée avant et après la coupe en direction axiale. a_p maximum est avant tout limité par la taille de la plaquette et la puissance de la machine.

Un autre facteur essentiel dans les opérations d'ébauche est le couple, et dans les opérations de finition, ce sont les vibrations.​

Largeur de coupe, a_e (mm)

La largeur radiale de la fraise (a_e) engagée en la coupe. Ce paramètre est particulièrement important pour les sauts dans les opérations de tréflage, et pour les vibrations dans le fraisage d'angles, où l'a_e maximum est critique.

Immersion radiale, a_e/D_c

L'immersion radiale (a_e / D_c) est la largeur de la coupe par rapport au diamètre de la fraise.

Nombre d’arêtes de coupe effectives de l'outil, z_c

Pour déterminer l'avance de table (v_f) et la productivité. Ceci a bien souvent une influence considérable sur l'évacuation des copeaux et la stabilité opérationnelle.

Le nombre total d'arêtes de coupe sur l'outil, z_n

Distance entre les arêtes de coupe effectives, u

Pour un diamètre de fraise spécifique, vous pouvez choisir entre différents pas : grand pas (L), pas réduit (M) et pas fin (H).Si le code comporte un X supplémentaire, la fraise a un pas légèrement plus serré que le pas de base.

Pas différentiel

Indique un espace inégal entre les dents d'une fraise. C'est un moyen très efficace de minimiser les tendances aux vibrations.​