Fraiseuse

Machine-outil à commande numérique Fraiseuse 5 axes

Modèle CAO tridimensionnel (haut) et des produits usinés (en bas)

Une fraiseuse est une machine-outil utilisée pour usiner tous types de pièces mécaniques, à l'unité ou en série, par enlèvement de matière à partir de blocs ou parfois d'ébauches estampées ou moulées, à l'aide d'un outil coupant nommé fraise. En dehors de cet outil qui lui a donné son nom, une fraiseuse peut également se voir équipée de foret, de taraud ou d'alésoir.

La fraise munie de dents est mise en rotation et taille la matière suite à sa rotation et au mouvement relatif généré par le déplacement de la fraise ou de la pièce par rapport à ladite fraise. La forme de la fraise est variable. Elle peut être cylindrique, torique, conique, hémisphérique ou quelquefois de forme encore plus complexe. La fraise et la pièce sont montées sur des glissières et peuvent se déplacer relativement suivant des coordonnées X Y ou Z (on parle alors de fraiseuse trois axes). Par convention, l'axe Z est l'axe de rotation de la broche, les axes X et Y sont contenus dans un plan perpendiculaire à Z. Les axes de rotation A B et C ont respectivement axés sur X, Y ou Z. Il existe des fraiseuses à quatre axes ou cinq axes. Les caractéristiques physiques de la fraise, sa vitesse de rotation, son avance, dépendent de la matière à usiner, de la profondeur de travail et de la coupe. On utilise principalement le carbure de tungstène recouvert de revêtements résistant à l'abrasion du copeau.

Il existe les fraiseuses manuelles où les mouvements sont commandés par le "fraiseur", les fraiseuses à apprentissage qui peuvent répéter les mouvements donnés une fois par l'opérateur (enregistrement des mouvements) et les fraiseuses à commande numérique où sont enregistrés des ordres de mouvement d'outil pour usiner une pièce complexe (pilotée par un programme informatique en langage ISO(langage)). Elles sont équipées d'un organe de contrôle informatique (automate programmable ou base PC) lui même relié à un réseau. La CAO associée à la fabrication se nomme FAO ou CFAO.

Types de fraiseuse (Ancienne classification)

Fraiseuse verticale

Avant l'avènement de la commande numérique, les fraiseuses étaient catégorisées de la façon suivante :

Fraiseuse horizontale

La fraiseuse horizontale : l'axe de la broche est parallèle à la table. Cette solution permet aux copeaux de tomber et donc de ne pas rester sur la pièce. De cette manière, on n'usine pas les copeaux, et la qualité de la pièce est meilleure. Mais ce type de montage était surtout destiné à installer des fraises 3 tailles ou fraises disques dans le but de réaliser des rainurages de profilés plats.

Fraiseuse verticale

La fraiseuse verticale : l'axe de la broche est perpendiculaire à la table.

Fraiseuse universelle

La fraiseuse universelle : l'axe de la broche est réglable :

• tête bi-rotative, avec 2 coulisses circulaires (perpendiculaires l'une par rapport à l'autre) ;
• tête oblique, avec 2 coulisses circulaires (inclinée à 45°) ;
• tête articulée.

Types de fraiseuse (Nouvelle classification)

Aujourd'hui les machines à Manivelles ont quasiment disparu, la commande numérique permet de faire bouger simultanément des axes qui étaient autrefois presque systématiquement fixes. Cela a entrainé une révision des classifications plus dépendantes des contraintes rencontrées au niveau des opérations d'usinage.

Fraiseuse 3 axes

• Broche Verticale. L'axe Z est vertical.
• Broche Horizontale. L'axe Z est horizontal.

Dans les 2 cas, la fraise est perpendiculaire à la table, c'est la table qui se trouve positionnée de façon différente.
Dans les cas de la broche Horizontale il y a une meilleure évacuation des copeaux, et du liquide de lubrification qui sinon peut s'accumuler dans les parties creuses (Communément appelées baignoires).

Fraiseuse 4 axes

C'est souvent une fraiseuse 3 axes Broche Horizontale dotée d'un plateau tournant. C'est une configuration très pratique en production industrielle mécanique (Automobile Aviation etc...).

Fraiseuse 5 axes

On peut trouver sous cette catégorie plusieurs topologies de construction.
Une fraiseuse 5 axes comporte toujours 3 axes linéaires ( X,Y,Z) et 2 axes rotatifs à choisir parmi (A,B,C).
Les machines vont se différencier par la position des axes rotatifs Les 3 types sont :

• 2 axes sur tête (C'est la tête qui comporte les axes B et C. Les axes X , Y et Z étant sur la table ou sur la tête. Ce détail de configuration n'étant pas déterminant. Configuration très répandues, elle permet d'usiner à peu près tous les types de pièces, mais peut souffrir de problème de puissance ou de rigidité. Le boum de l'UGV (Usinage à Grande Vitesse) a beaucoup contribué au développement de cette topologie.
• 2 axes sur table.
• 1 axe sur tête.

Broche d'une fraiseuse

La broche assure le mouvement de rotation à l'outil de coupe (fraise). La fraise doit être fixée sur la broche par l'intermédiaire d'une douille, d'un mandrin ou de sa partie conique (si la fraise possède un cône).

Faiseuse à reproduire

Machine permettant l'usinage de surfaces complexes sans traçage préalable et sans outillages spéciaux. Les premières machines basées sur le système du pantographe demandant une habileté toute particulière de l'opérateur, sont remplacées par des commandes automatiques obéissant à des données numériques.

Cônes

Le cône assure un très bon centrage de l'outil.

Il existe de nombreux types de cône :

• les cône Morse / Cône 5 %
• les cône 7/24, ou Standard Américain (SA)
• le cône W 20
• les cônes HSK
• les cônes SK
• le cône Bridgeport
• les cônes Brown et Sharpe

Plateau diviseur

Un diviseur est un appareil qui se fixe sur la table de la fraiseuse et permet la création de pignons, engrenages... La pièce à travailler est insérée entre le diviseur et une contre poupée. La manivelle alidade du diviseur et un disque comportant un certain nombre de trous permet la taille du nombre de dents désiré de la pièce. Depuis l'apparition des 5 axes à commandes numériques et surtout des machines spécialisées dans les tailles d'engrenage, ces dispositifs sont en voie de disparition.

UGV

UGV signifie « usinage à grande vitesse ».

C'est un procédé d'usinage consistant à utiliser des avances par dents élevées, une vitesse de coupe légèrement supérieure (environ 25 %), mais en contrepartie un très grand nombre de passes transversales sont nécessaires. Il est par exemple impossible de « fraiser dans le plein » en UGV.

Voir aussi

• Machine-outil
• usinage

• Portail du génie mécanique

Usinage