La fraise d'usinage

La fraise est un outil qui se place sur une machine-outil appelée « fraiseuse » afin de fabriquer une pièce par enlèvement de matière. Cet enlèvement de matière se réalise grâce à la combinaison de deux mouvements : la rotation de l’outil de coupe et l’avancée de la pièce. Cette opération se nomme fraisage et produit des résidus de matière sous forme de copeaux. Il existe plusieurs types de fraise outil avec des fonctions différentes. Nous vous les présentons dans ce guide pour vous aider à faire le bon choix.

 

Découvrez notre gamme de fraises-outils

 

SOMMAIRE

1. Les différents modèles de fraises
2. Schéma d’une fraise
3. Nombre de dents : comment choisir ?
4. Les différents attachements
5. Zoom sur le nombre de tailles
6. Les matières
7. Les revêtements
8. La longueur de coupe
9. Les normes dimensionnelles

1/ Les différents modèles de fraise-outils

Selon le modèle, la fraise peut réaliser des opérations totalement différentes : surfaçage, rainurage, chanfreinage, etc. Par conséquent, chacun de ces modèles possède des caractéristiques propres, à tel point que l’on peut parler d’outils distincts. Découvrez ci-dessous les différents outils de fraisage.

Fraise d'angle	La fraise d'angle sert au fraisage des guidages coniques (dans le cadre de la fabrication de machines) mais aussi au fraisage en bout et au fraisage roulant.
Fraise à carotter	La fraise à carotter permet de percer des trous pouvant aller jusqu’à 32 mm de diamètre sans avant-trou et pour un minimum d’effort car la fraise enlève seulement un fin anneau de matière. Elle se place généralement sur une perceuse à base magnétique ou une perceuse à colonne avec cône Morse.
Fraise à chanfreiner	La fraise à ébavurer ne sert pas à réaliser un trou mais à ôter les résidus de fraisage présents dans un trou (réalisé par une autre fraise). Pour cela, elle évacue les copeaux grâce à une denture fine de 7 à 15 dents.
Fraise concave	La fraise concave est demi-ronde et possède une denture détalonnée. Elle sert à réaliser des rainures convexes.
Fraise conique	La fraise conique est utilisée pour la création de guides de coupe pour queue d’aronde (que l’on retrouve dans les angles des boites ou les côtés d’un tiroir). Elle peut avoir un cône direct pour une exécution des queues d’arondes normales ou un cône renversé pour une exécution des queues d’aronde renversée. Elle peut aussi servir à la réalisation de rainures de guidage.
Fraise convexe	La fraise convexe est demi-ronde et possède une denture détalonnée. Elle est utilisée pour réaliser des rainures concaves.
Fraise à détourer	La fraise à détourer permet le détourage des profilés en aluminium et en PVC.
Fraise d'ébauche	La fraise d’ébauche a pour but d’enlever beaucoup de métal avec peu d’effort. Elle peut réaliser cette tâche grâce à sa double denture qui facilite le fraisage et qui donne une surface lisse tout particulièrement sur les métaux et aciers trempés.  Elle possède des dents dont la partie coupante est munie de brise-copeaux disposés en spirale tout autour de la fraise. Il existe deux types de brise-copeaux : le brise-copeaux d’ébauche et le brise-copeaux de demi-finition.
Fraise à ébavurer	La fraise à ébavurer ne sert pas à réaliser un trou mais à ôter les résidus de fraisage présents dans un trou (réalisé par une autre fraise). Pour cela, elle évacue les copeaux grâce à une denture fine de 7 à 15 dents.
Fraise de finition	La fraise de finition permet de terminer le travail de fraisage en laissant une surface parfaitement lisse.
Fraise isocèle	La fraise isocèle est une fraise 2 tailles qui permet d’usiner des empreintes à un angle précis de 30°, 45°, 60° ou 90° (par exemple : l’usinage d’un vé) ou bien réaliser 2 chanfreins simultanément dans des rainures. Elle possède une denture droite et un alésage (son attachement se fait à l’aide d’un arbre équipé d’une clavette).
Fraise lime rotative	La fraise lime rotative est utilisée pour enlever des copeaux manuellement sur diverses matières. Elle est parfaitement concentrique, assure un travail en douceur et évite la formation d’ondulation en superficie. Elle existe en différentes formes : conique, cylindrique, ovale, ogive, sphérique, conique inversée. Elle peut être à bout pointu ou à bout arrondi, avec coupe en bout ou sans coupe en bout. Il existe trois types de dentures pour les fraises limes rotatives : la denture alu qui est particulièrement adaptée pour le travail des alu, matières plastiques et matériaux tendres. la denture de finition moyenne qui est particulièrement adaptée pour le travail de l’acier, même trempé, le cordon de soudure… Permet d’obtenir un très bon état de surface. la denture de taille croisée qui est la taille universelle. Elle permet d’usiner toutes les matières. Sa coupe permet de réduire les vibrations et d’obtenir un enlèvement de copeaux avec une très bonne finition.
Fraise monobloc	La fraise monobloc permet un usinage sans rayon dans le coin sur une petite surface seulement. Son diamètre varie entre 1 et 20 mm et elle peut être fabriquée en acier HSS ou en carbure. Elle peut réaliser des opérations de surfaçage, de rainurage et surfaçage-dressage en ébauche ou en finition.
Fraise à noyer	La fraise à noyer permet de fraiser les chanfreins servant à noyer les têtes de vis dans du bois ou matière assimilée.
Fraise à plaquettes interchangeables	La fraise à plaquettes est idéale pour les grands diamètres d’outils (de 1 à 160 mm). Elle ne nécessite pas de réaffutage car les plaquettes sont jetables.
Fraise à rainurer	La fraise à rainurer sert à usiner des rainures droites ou circulaires, ce que ne peut pas faire une fraise 3 tailles. Elle possède une queue cylindrique pour les petits diamètres et une queue conique pour les gros diamètres.
Fraise à rainures en T	Il ne faut pas confondre la fraise à rainurer et la fraise pour rainures en T ! La fraise à rainures en T ressemble à une fraise 3 tailles et sert à usiner les deux parties en retrait d’une rainure en T. Elle possède généralement une denture alternée mais il est possible de trouver des modèles à denture droite.
Fraise à trou	La fraise à trou est utilisée pour les grands diamètres d’outils allant de 32 à 100 mm. Elle doit être montée sur un arbre. Elle est très productive pour les opérations d’ébauche sans coupe au centre. Mais, son corps reste fragile à cause du grand diamètre de son trou.

 

2/ Schéma d’une fraise

3/ Nombre de dents : comment choisir ?

Mais, la sélection de votre fraise ne s’arrête pas au choix du modèle. Il faut également choisir le bon nombre de dents selon l’utilisation que vous souhaitez en faire. Une fraise possède de 2 à 5 dents. Quels sont les avantages de tel ou tel nombre de dents ? C’est simple, si vous possédez :

• 2 dents : la fraise à 2 dents possède une grande poche à copeaux mais un petit diamètre d’âme, idéal pour le fraisage d’ébauche et le rainurage dans des alliages d’aluminium et des matériaux à copeaux longs
• 3 dents : la fraise à 3 dents est la fraise la plus utilisée, idéal pour le rainurage et les descentes en rampe des matériaux ferreux et des alliages résistants à la chaleur
• 4 dents : la fraise à 4 dents possède une géométrie courante très utilisée pour le fraisage mixte et le contournage, cependant elle est très rigide à cause du diamètre d’âme qui est très important, l’évacuation des copeaux en rainurage est moins bonne qu’avec une fraise 3 dents
• 5 dents : la fraise 5 dents permet de grandes avances mais aussi une coupe douce car une dent est toujours en prise avec la matière, elle est principalement utilisée pour la finition en contournage car elle obtient un bon état de surface

Sachez également que plus la fraise a de dents, plus le taux d’usure est réduit, ce qui se traduit par une durée de vie prolongée de l’outil.

Fraise 3 dents à queue Cône Morse

4/ Les différents attachements

Étant donné le grand nombre de types de fraises, l’attachement de la fraise à la machine-outil ne se fera pas de la même manière. On distingue spécialement les fraises en bout et les fraises à trou.

Fraise en bout : queue d’attachement

La fraise en bout, également appelée « fraise à queue » possède une queue comme attachement. Elle correspond à la partie qui va être attachée à la machine-outil. La fraise possède trois types de queue :

• la queue cylindrique qui nécessite un mandrin à mâchoires pour serrer la fraise
• la queue « Cône Morse » qui nécessite un mandrin conique correspondant au cône Morse
• la queue conique (standard américain) qui nécessite un mandrin conique pour serrer la fraise

Fraise à trou : plusieurs attachements possibles

La fraise à trou a 3 manières de se faire attacher, cela peut se faire à l’aide :

• d’une clavette : assure une bonne transmission du couple, permet l’empilement de plusieurs outils, idéal pour les fraises à trou à clavettes
• de tenons : assure une bonne transmission du couple, il est équilibré et précis ce qui est idéal pour la grande vitesse, réservé aux fraises à surfacer
• d'un attachement cylindrique : le plus économique, s’adapte parfaitement aux outils peu épais mais il faut procéder à un bridage soigneux afin d’éviter que l’outil ne tourne sur le porte-outil

Fraise 2 tailles à queue conique

5/ Zoom sur le nombre de tailles

On entend souvent parler de fraises à 1 taille, 2 tailles ou 3 tailles. A quoi correspond la taille d’une fraise ? Quelle différence entre une fraise 2 tailles et une fraise 3 tailles ?

La taille correspond à une face de la fraise qui a été conçue pour usiner la matière. Comme vous l’aurez compris, la fraise-outil peut avoir une, deux ou trois faces qui façonnent cette matière pour un résultat différent. Ainsi :

• la fraise 1 taille usine uniquement en bout ;
• la fraise 2 tailles usine de côté (au niveau des lèvres) et en bout, elle peut aussi surfacer en bout ;
• la fraise 3 tailles sert au rainurage de côté, que la fraise soit à denture droite ou alternée.

La fraise-outil la plus répandue est la fraise 2 tailles, elle se décline en plusieurs matières. Ainsi, il n’est pas rare de trouver des fraises 2 tailles HSS et des fraises 2 tailles carbure. Quelles sont les caractéristiques de chacune des matières ?

6/ Les matières

Les fraises de notre gamme peuvent être fabriquées en acier HSS ou en carbure. Quelle est la différence entre ces deux matières ?

· Acier rapide supérieur ou HSS (High Speed Steel) :

Acier fortement allié dont la dureté est élevée (> 60 HRC) et garantie jusqu’à 600°C. Par conséquent, il possède une très bonne qualité de coupe. L’affûtage peut s’effectuer à la main. Il est généralement utilisé pour le perçage, le taraudage, l’alésage et le centrage.

L’acier rapide HSS est composé de carbone, de chrome, de vanadium, de tungstène et de molybdène. Il peut également contenir du cobalt. Selon sa teneur en cobalt, les applications de la fraise usinage acier change :

• HSS sans cobalt : acier rapide standard pour les outils d’usinage
• HSS Co5% : acier rapide d’une teneur de 5% de cobalt à utiliser pour un usinage nécessitant une grande sollicitation thermique de l’outil. Cette nuance offre une bonne tenue à l’échauffement tout en ne fragilisant pas trop l’outil.
• HSS Co8% : acier rapide d’une teneur de 8% en cobalt pour un usinage nécessitant une très grande sollicitation thermique de l’outil. Cette nuance est idéale pour les aciers fortement alliés au chrome, vanadium, tungstène et molybdène. Seul inconvénient : l’outil devient cassant.

· Carbure :

Ce n’est pas un acier à proprement parlé. Il s’agit plutôt d’un mélange fritté de carbure de tungstène (60 à 97 %), de métaux de liaison, titane et tantale (1 à 35 %) et de cobalt ou de nickel (3 à 30 %). Les proportions du mélange ne sont pas fixes, chaque proportion donne une qualité de carbure différente. Par exemple, une forte teneur en cobalt donne de la ténacité au carbure. Au contraire, une faible teneur de cobalt rend la fraise carbure plus dure et plus fragile mais en même temps plus résistante à l’usure. 

Sa dureté de 850 à 2 000 HV est maintenue jusqu’à une température de 1 000°C. Grâce à toutes ses qualités, on peut utiliser des vitesses de coupe et des avances plus élevées que celles pratiquées avec les outils en acier rapide.

Fraise 3 dents en carbure TIALN

7/ Les revêtements

Il faut également savoir que les fraises peuvent posséder un revêtement qui leur confère de nombreux avantages : une durée de vie plus longue, moins de réaffutage, une amélioration des performances de coup et une réduction du temps d’usinage.

Ce revêtement peut se placer indifféremment sur une fraise en acier rapide (HSS) ou sur une fraise carbure. Voici les principaux types de revêtements :

• le revêtement TIN (nitrure de titane) qui possède une dureté de 2100 HV
• le revêtement TIALN (nitrure de titane et aluminium) qui possède une dureté de 3200 HV
• le revêtement TICN (carbonitrure de titane) qui possède une dureté de 3100 HV
• le revêtement NCR (nitrure de chrome) qui possède une dureté de 2500 HV
• le revêtement X-TREME (base TIALN - TIN) qui possède une dureté de 3600 HV

Il faut garder à l’esprit qu’après chaque réaffûtage, il faut à nouveau déposer le revêtement sur la fraise afin de garder tous ces avantages.

 

8/ La longueur de coupe de la fraise outil

La longueur de coupe correspond à la profondeur qui peut être usinée en une seule passe. Il existe 4 longueurs typiques (appelées « série ») définies par la norme ISO 1641-1 :

• série extra-courte
• série courte (il s’agit de la longueur standard)
• série longue
• série extra-longue

Fraise 2 tailles série longue

9/ Les normes dimensionnelles

Les normes de fabrication présentées ci-dessous définissent les dimensions pour les différents modèles de fraise d'usinage :

• DIN 327 : Fraise à rainurer à queue cylindrique, série courte
• DIN 335C : Fraise à ébavurer ou à chanfreiner 90°
• DIN 334C : Fraise à chanfreiner  60°
• DIN 844 : Fraise cylindrique 2 tailles à queue cylindrique, série normale ou longue
• DIN 850 : Fraise pour tailler les logements de clavette, type Woodruff
• DIN 851-1 (ou DIN 851A) : Fraise pour rainures en T à queue cylindrique
• DIN 851-2 (ou DIN 851B) : Fraise pour rainures en T à queue cône Morse
• DIN 885 : Fraise 3 tailles
• DIN 886 : Fraise convexe à trou
• DIN 1833 : Fraise conique à queue cylindrique
• DIN 1880 : Fraise cylindrique 2 tailles à entraînement par tenon et par clavette
• DIN 1889 : Fraise à bout hémisphérique
• DIN 3972 : Profilés de référence des outils de taille de dentures pour les dentures à développante selon DIN 867

Si vous souhaitez savoir comment calculer la vitesse de coupe pour votre fraise, lisez notre guide sur les paramètres de coupe de la fraise.

 

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