Quelles sont les meilleures fraises en bout pour l’usinage CNC ?

Les fraises en bout comptent parmi les outils de coupe les plus couramment utilisés sur les machines-outils CNC. Leurs flancs cylindriques ou coniques et leurs extrémités plates ou sphériques sont dotés d'arêtes de coupe, ce qui permet aux arêtes latérales et frontales de couper soit simultanément, soit indépendamment les unes des autres.

Parmi les types courants, on trouve les fraises à bout carré, les fraises à bout arrondi, les fraises coniques, les fraises à bout sphérique cylindrique et les fraises à bout sphérique conique. Les outils coniques, à bout sphérique cylindrique et à bout sphérique conique sont souvent utilisés pour les cavités de moules et sont également appelés « fraises à moules ».

Une fraise à bout carré permet de réaliser le fraisage de contours, le fraisage de rainures et de rainures de clavette, l'usinage de poches ouvertes et fermées, ainsi que le fraisage frontal de petites surfaces.

Fraises à queue hélicoïdales en carbure

Une dureté supérieure de l'outil permet d'atteindre des vitesses de coupe plus élevées et améliore la productivité. C'est pourquoi les fraiseuses CNC et les centres d'usinage utilisent couramment des fraises hélicoïdales en carbure. Par rapport aux fraises en acier rapide classiques, les outils en carbure sont plus durs, plus rigides et évacuent mieux les copeaux. Ils conviennent aussi bien à l'ébauche qu'à la finition et peuvent offrir une productivité deux à cinq fois supérieure à celle d'une fraise en acier rapide comparable.

Lorsque la fraise est suffisamment longue, il est possible de braser deux ou plusieurs plaquettes en carbure dans une même goujure. Les joints entre les plaquettes situées sur des dents adjacentes sont décalés, et les joints des plaquettes au sein de chaque goujure font office de séparateurs de copeaux. Cette conception, communément appelée « fraise en épi de maïs », est généralement choisie pour l'usinage de dégrossissage.

Fraises à dégrossir à arêtes de coupe dentelées

Les fraiseuses CNC et les centres d'usinage utilisent souvent des fraises d'ébauche à arêtes dentelées lorsqu'il faut enlever de grandes quantités de matière. Elles permettent d'augmenter considérablement l'efficacité du fraisage.

La principale différence par rapport à une fraise en acier rapide classique réside dans son arête de coupe ondulée ou dentelée. Celle-ci brise les copeaux longs et fins en segments courts et épais, ce qui améliore l'évacuation des copeaux et favorise l'usinage automatique en continu. La longueur de contact instantanée plus courte réduit les vibrations. Les dentelures augmentent également la longueur effective du tranchant, améliorent la dissipation thermique et permettent au fluide de coupe de pénétrer plus efficacement dans la zone de coupe.

Comment choisir les dimensions d'une fraise en bout

Les principaux facteurs dimensionnels à prendre en compte lors de l'usinage avec des fraises CNC sont le diamètre de la fraise, sa longueur totale et la longueur de la goujure.

Le diamètre d'une fraise comprend le diamètre nominal et le diamètre mesuré. Le diamètre nominal est indiqué par le fabricant de l'outil. Le diamètre mesuré sert à déterminer la valeur de compensation de rayon pour la finition.

Les diamètres de fraise hors norme nécessitent une attention particulière. Un outil réaffûté, par exemple, ne doit normalement pas être utilisé pour une finition de haute précision, même si son diamètre mesuré est saisi comme décalage de rayon d'outil.

Pour le fraisage de finition d'un contour interne, le rayon de la fraise doit être inférieur au rayon de courbure minimal du profil de la pièce. On opte généralement pour un rapport compris entre 80% et 90% par rapport à ce rayon minimal.

Une fraise de plus grand diamètre présente une résistance à la flexion supérieure à celle d'une fraise plus petite et est moins susceptible de fléchir ou de vibrer sous l'effet d'une charge. Il convient également de prendre soigneusement en compte le porte-à-faux de la fraise par rapport à la broche ainsi que la longueur dépassant du porte-fraise. Plus une fraise en bout est longue, plus sa résistance à la flexion diminue, plus sa déviation augmente, plus la qualité de surface risque de se détériorer, plus les vibrations sont susceptibles de se produire et plus l'usure des arêtes de coupe s'accélère.

Quelle que soit la longueur totale de l'outil, c'est toujours la longueur de la rainure qui détermine la profondeur de coupe maximale.

Combien de cannelures une fraise en bout doit-elle comporter ?

Les fraises peuvent être classées en fonction du nombre de dents. Les fraises à pas grossier peuvent comporter 3, 4, 6 ou 8 dents ; celles à pas moyen, 4, 6, 8 ou 10 ; et celles à pas fin, 5, 6, 8, 10 ou 12. Les fraises à pas grossier possèdent moins de dents, mais celles-ci sont plus résistantes, et offrent un espace plus important pour l'évacuation des copeaux, ce qui les rend adaptées à l'ébauche. Les fraises à pas fin possèdent davantage de dents et assurent une coupe plus régulière, ce qui les rend adaptées à la finition. Les modèles à pas moyen se situent entre ces deux catégories.

Le matériau de la pièce et l'objectif de l'usinage influencent fortement le choix du nombre de dents. Les matériaux ductiles tels que l'aluminium et le magnésium ont tendance à former des dépôts sur les arêtes de coupe ; c'est pourquoi on privilégie souvent une fraise à queue comportant moins de dents. Un nombre réduit de dents crée des espaces plus larges entre les cannelures pour l'évacuation des copeaux et réduit le risque d'accumulation de copeaux lors de coupes intensives. Cela nécessite également une vitesse d'avance programmée plus faible pour une avance par dent donnée.

Lors de l'usinage de matériaux durs et cassants, il est d'autant plus important d'éviter les vibrations. Une fraise à queue dotée d'un plus grand nombre de dents assure un usinage plus régulier et permet de réduire les vibrations.

Les fraises à queue de petit et moyen diamètre comportent généralement deux, trois ou quatre dents. Une fraise à queue à trois cannelures combine certains avantages des outils à deux et à quatre cannelures et offre de bonnes performances d'usinage générales. Elle n'est toutefois généralement pas choisie pour la finition de précision, car son diamètre est difficile à mesurer avec précision.