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Fabrication Industrielle: Procédés d’Usinage CHAPITRE 2: FRAISAGE

PRÉSENTÉ PAR: YESSARI MADIHA

Dé finition

2

Le fraisage est un procédé d’usinage réalisable sur des

machines outils appelées fraiseuses. Il permet la réalisation des pièces prismatiques ou de

révolution, de profils

spéciaux tel qu’hélices, engrenages…

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Mouvements pièce/outil 

3

L’outil –appelé fraise- est toujours animé d’un

mouvement de rotation autour de son axe Mc (mouvement de coupe). Il est situé et bloqué sur un porte - fraise, lui-même fixé dans la broche de la machine.

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Mouvements pièce/outil

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Un ensemble de chariots se déplaçant suivant trois axes orthogonaux, permet d’animer la pièce d’un mouvement d’avance dans l’espace Ma (mouvement d’avance) noté encore Mf . Un mouvement de pénétration (Mp) donné à la pièce (et dans certaines machines particulières à l’outil) est indispensable pour régler la surépaisseur à enlever à chaque passe.

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Machine Désignation

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Fraiseuse

les fraiseuses universelles d’outillage

Catégories

les fraiseuses de production (à programme, commande numérique) les fraiseuses spéciales (à reproduire, multibroches,… )

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Machine

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Composition (fraiseuse universelle d’outillage) REP ERE

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DESIGNATION

REPE RE

DESIGNATION

1

Tête verticale de fraisage

15

Levier de réglage des avances

2

Flexible du liquide d'arrosage

16

Volant pour avance du chariot X

3

Eclairage

17

Volant pour avance du chariot Z

4

Vis pour serrage de l'outil verticalement

18

Pompe du console

lubrifiant

de

5

Dispositif de pivotement

19

Regard pour poupée mécanisme des avances

et

6

Regard Circulation d'huile Poupée

20

Socle de la machine

7

Leviers de commande de la vitesse de broche

21

Regard Huile de fuite

8

Bouton-poussoir pour serrage de l'outil (horizontal.)

22

Flexible de d'arrosage

retour

agent

9

Poupée avec broche horizontale de fraisage 10 Moteur d'entraînement

23

Levier de chariot X

blocage

pour

11

Filtre de l’huile

24

Bac à copeaux

10

Moteur d’entraînement

25

Capot de protection contre les copeaux

12

Pupitre de commande

26

Protection circulaire

13

Levier de blocage du chariot Y

27

14

Volant pour avance du chariot Y

28

Armoire de commande Levier d'avance du16/02/2018 fourreau

9

Pièce Pièce brute

Forme Prismatique Matière Dimensions Année Universitaire: 2017-2018

Longueur x largeur x hauteur

Pièce usinée

Forme, Matière & Dimensions

Dessin de définition

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Out i l Types

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Fraise À plaquettes en carbure

En ARS

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amovibles

À plaquettes en carbure brasées

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Out i l Composition

La même composition, les mêmes définitions des composants et les mêmes cas d’utilisation des outils de tournage restent valables en fraisage.

Porte fraise Dispositif de fixation

Fraise Plaquette Année Universitaire: 2017-2018

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Out i l

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Caractérisation La taille : Suivant le nombre d’arêtes tranchantes par dent, il existe des fraises une taille, deux tailles ou trois tailles La forme: suivant le profil des génératrices par rapport à l’axe de l’outil, il existe des fraises cylindriques, coniques et des fraises de forme

Fraise cylindrique Année Universitaire: 2017-2018

Fraise conique

Fraise de forme 16/02/2018

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Out i l Caractérisation

La denture : suivant le sens d’inclinaison des arêtes tranchantes par rapport à l’axe de la fraise, il existe les dentures hélicoïdales à droites ou à gauche et les dentures à double hélice alternées. Si l’arête tranchante est parallèle à l’axe de la fraise, la denture est droite.

Denture hélicoïdale à droite

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Denture hélicoïdale à gauche

Denture à double hélice alternées

Denture droite 16/02/2018

Out i l

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Caractérisation Nombre de dents: Une fraise est également caractérisée par son nombre de dents. Dimensions: Pour une fraise deux tailles : diamètre et hauteur taillée. Pour une fraise trois tailles : diamètre de l’outil, épaisseur, diamètre de l’alésage. Pour une fraise conique pour queue d’aronde : l’angle, le diamètre de l’outil et l’épaisseur.

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Out i l Caractérisation Mode de fixation : à trou lisse ou taraudé, à queue cylindrique ou conique.

Fraise à trou lisse Année Universitaire: 2017-2018

Fraise à trou taraudé

Fraise à queue cylindrique

Fraise à queue conique 16/02/2018

16

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Types e t f o r m e s d e fraisage

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Types de fraisage Selon l'état de surface souhaité, l'état de la machine, la qualité de l'outil, les dimensions des

surfaces à usiner, la position des surfaces sur la machine, les dimensions de la fraise et le débit souhaité, il existe deux types de fraisage, à savoir: •le fraisage de face ou en bout : l'axe de la fraise est perpendiculaire à la surface fraisée. •le fraisage de profil ou en roulant : l'axe de la fraise est parallèle à la surface usinée

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Types e t f o r m e s d e fraisage

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Types de fraisage

Fraisage en bout

Fraisage en roulant Année Universitaire: 2017-2018

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Types e t f o r m e s d e fraisage

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Types de fraisage Pour chaque type de fraisage, il existe: - le travail en opposition : l'effort tangentiel de coupe et l'avance sont de sens opposés. L'usinage commence en théorie avec une épaisseur de coupe nulle. La fraise glisse au début sur la surface de coupe sans l'usiner avant de pénétrer dans la pièce à usiner. La capacité de coupe s'amplifie au fur et à mesure de la progression de la dent. L’effort de coupe, en augmentant tend à soulever la pièce à usiner de sa fixation. L’outil travaille dans de moins bonnes conditions, la rugosité augmente.

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Types e t f o r m e s d e fraisage

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Types de fraisage le travail en avalant ou en concordance: l'effort tangentiel de coupe et l'avance sont de même sens. La dent de la fraise pénètre dans la pièce en détachant une épaisseur de coupe maximale. L'effort de coupe qui en résulte est élevé. Cet effort a pour conséquence de presser la pièce et de la pousser dans le sens de l'avance: solution favorable à l’obtention d’une bonne rugosité.

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Types e t f o r m e s d e fraisage

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Types de fraisage Dans le fraisage en concordance la résultante R des efforts de coupe est dirigée dans le même sens que le Mf. Elle tend a faire plaquer la pièce sur la table, mais également a entrainer celle-ci en raison des jeux fonctionnels du système vis- écrou. Ce procédé ne peut être utilisé que sur des fraiseuses spéciales, munies d’un dispositif de compensation des jeux du système vis - écrou, afin d’éviter que la table ne se déplace par à-coups. Année Universitaire: 2017-2018

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Types e t f o r m e s d e fraisage

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Types de fraisage

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Types e t f o r m e s d e fraisage Types de fraisage

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Types e t f o r m e s d e fraisage

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Types de fraisage Dans le fraisage en bout La zone fraisée est simultanément en opposition et en concordance; il convient cependant de désaxer légèrement la pièce, par rapport a l’axe de la fraise, dans le but d’obtenir : · Une zone fraisée en opposition plus large que la zone fraisée en concordance. · Une composante axiale Fr de la résultante des efforts de coupe de sens opposé au déplacement de la pièce. Année Universitaire: 2017-2018

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Types e t f o r m e s d e fraisage

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Types de fraisage

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Types e t f o r m e s d e fraisage

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Aspect de la surface usinée

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Opérations de fraisage Fraisage

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Surfaçage Mc Y Z

X

Mf

Déplacement de l’outil suivant l’axe X ou Y et prise de passe suivant l’axe Z Outil utilisé : Fraise à surfacer

Création d’une surface plane Travail d’enveloppe

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Attention : L’usinage en bout donnera un état de surface beaucoup plus précis que l’usinage en roulant

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Opérations de fraisage 37

Fraisage

Surfaçage + dressage Y

Z

Mc

Épaulement X

Déplacement de l’outil suivant l’axe Y et prise de passe suivant l’axe Z Outil utilisé : Fraise 2 tailles Mf

Création de 2 surfaces planes Travail d’enveloppe et travail de forme

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Attention : L’usinage en bout donnera un état de surface beaucoup plus précis que l’usinage en roulant

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Opérations de fraisage

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Surfaçage en bout

Lien de la vidéo:https://www.youtube.com/watch?v=Hb_h0opvtEs

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Opérations de fraisage

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Surfaçage en roulant

Lien de la vidéo :https://www.youtube.com/watch?v=MXrYUgnAHTM

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Opérations de fraisage

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Fraisage combiné à prédominance e n b o u t

Lien de la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=LKdvzr9Fn4Y

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Opérations de fraisage

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Fraisage combiné à prédominance e n r o u l a n t

Lien de la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=PWkZJ5f27F0

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Opérations de fraisage Fraisage Y

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Rainurage

Z

X

Fraise 3 tailles

Fraise à rainurer

Déplacement de l’outil suivant l’axe Y et prise de passe suivant l’axe Z Mf

Outil utilisé : Fraise 3 tailles ou fraise à rainurer

Création de 3 surfaces planes, le fond perpendiculaire aux 2 autres. Travail d’enveloppe et travail de forme

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Opérations de fraisage

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Rainurage

Lien de la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=ckuLhqwKQc8

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Opérations de fraisage

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R a i n u r a g e d e p r o f i l e n p l e i n e m a t i è re

Lien de la vidéo :https://www.youtube.com/watch?v=ZAxZFMaQhys

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Opérations de fraisage Fraisage

Usinage d’une poche

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Y Z

X

La poche est délimitée par des surfaces verticales quelconque (cylindre et plan). C’est une forme creuse dans la pièce (surface de forme quelconque).

Outils utilisé : Fraise 2 tailles ou Fraise 2 tailles à coupe au centre Travail de forme et travail d’enveloppe

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Opérations de fraisage 46

Congé Outils utilisé : Fraise ¼ de rond Travail de forme Surface réalisée : ¼ de cylindre

Chanfrein Outils utilisé : Fraise à chanfreiner Travail de forme

Surface réalisée : surface plane

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Opérations de fraisage Rainure en T

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Outils utilisé : Fraise en rainure en T Travail de forme et d’enveloppe Surface réalisée : 3 plans

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Opérations de fraisage

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Aux opérations déjà citées, on ajoute l’opération de :  Surfaçage incliné  Rainurage envé  Rainurage enTé  Fraisage en queue d’aronde  Centrage, perçage, lamage, alésage, taraudage

 Tronçonnage  etc

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Conditions de coupe

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En fraisage les paramètres de coupe sont les suivants: •p : profondeur de passe en mm. •Vc : vitesse de coupe en m/min. •et fz : avance par dent en mm/tr/dent: Elle varie suivant le diamètre de la fraise, le matériau de la

pièce et de la fraise et l’opération de fraisage. Vc et fz sont déterminés à partir destableaux. Quand les impératifs d’établissement des conditions de coupe ne sont pas respectés, on utilise des facteurs de correction des valeurs des avances et vitesses de coupe en fonction de la nature du travail effectué. Année Universitaire: 2017-2018

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Conditions de coupe

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Conditions de coupe

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Les paramètres à régler sur la machine sont: •N : fréquence de rotation de la broche  fréquence de rotation de la

fraise définie par la formule :

où D désigne le diamètre de la fraise. • et Vf : vitesse d’avance en mm/min définie par la formule : Vf = N f = N z fz.

f définie l’avance par tour (mm/tr) et z le nombre de dents de la fraise.

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Conditions de coupe

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E f f o r t s e t puissance de coupe

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Efforts de coupe L'effort tangentiel de coupe est donné par la relation:

Fc  K s A Où •A définie la section de coupe donnée par:

Pour le cas d'un fraisage en bout et pour le cas d'un fraisage en roulant.

A  e h 1moy Aph

1moy

e étant la largeur fraisée et h1moy l'épaisseur moyenne du copeau Année Universitaire: 2017-2018

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E f f o r t s e t puissa nce d e coupe

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 La valeur moyenne de h1 en fraisage en bout est égale à:

h moy  f . 1

Z

e D

 La valeur moyenne de h1 en fraisage en roulant est égale à: h moy  f . 1

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Z

p D

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E f f o r t s e t puissance de coupe

Fraisage en roulant Année Universitaire: 2017-2018

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Fraisage en bout 16/02/2018

E f f o r t s e t puissance de coupe

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•Ks désigne la pression spécifique de coupe variable en fonction de

l’avance et du matériau usiné comme indiqué dans le tableau suivant :

Matière XC10 XC35 XC80

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Ks(daN/mm2) 275 300 330

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E f f o r t s e t pu issa nce d e coupe

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Ces dernières valeurs sont établies pour une épaisseur de coupe moyenne h1 égale à 0,2 mm et un angle de coupe () égale (-7°). Pour des valeurs de  et de h1 différentes, il faut utiliser des facteurs de correction, ainsi Ks sera calculée d’après la formule suivante:

1,5  K s  K s7 . f h .1    7   100

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E f f o r t s e t puissance de coupe

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Les facteurs de correction fh de Ks relatifs à h1 sont donnés par la courbe suivante.

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E f f o r t s e t puissa nce d e coupe

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Puissance de coupe en fraisage La puissance totale fournie pendant la coupe en fraisage peut être déterminée analytiquement ou graphiquement. En fait, elle s’exprime par:

K s .Q Pc  60 •Ks est la pression spécifique de coupe en N/mm². •Q est le débit de coupeaux donné en cm3/mn

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E f f o r t s e t puissa nce d e coupe

60

Le débit de coupeaux donné en cm3/mn par l’expression :

Q

p.e.Vf



1000

p.e.z. f z .Vc  .D

•Vc est la vitesse de coupe en m/mn. •Vf est la vitesse d’avance en mm/mn. •D est le diamètre de la fraise en mm.

Pour déterminer la puissance en utilisant la méthode graphique, on doit s’aider de l’abaque . Année Universitaire: 2017-2018

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Temps d e c o u p e

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Calcul du temps decoupe Le temps effectif de coupe « tc » et le temps technologique de coupe « tt » peuvent être calculés selon les mêmes expressionsqu’en tournage.

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