Méthodes d'effeuillage

Ces méthodes de fraisage ont été développées, à l'origine, pour l'ébauche et la semi-finition dans les matières difficiles comme les aciers trempés ISO H et les superalliages réfractaires ISO S, mais elles peuvent aussi servir dans
d'autres matières, surtout en cas d'application sensible aux vibrations.

Ces techniques sont basées sur une profondeur de coupe radiale, a_e, faible présentant les caractéristiques suivantes :

• Faible force de coupe radiale, peu exigeante en termes de stabilité, autorisant une profondeur de coupe, a_p, importante.
• Une seule dent en coupe à la fois, tendance réduite aux vibrations.
• Chaleur réduite dans la zone de coupe en raison du temps de contact court, possibilité de vitesses de coupe plus élevées.
• Copeaux de faible épaisseur, h_ex, avance élevée, f_z.
  

Ces techniques se divisent en deux catégories :

• fraisage trochoïdal – surtout pour l'usinage de rainures.
• Effeuillage – semi-finition d'angles.
  

Ces deux méthodes sont à la fois très sûres et productives.​

Commentaires :

• L'outil le plus couramment utilisé pour l'effeuillage est la fraise CoroMill Plura.
• CoroMill 316, CoroMill 490 et CoroMill 390 sont aussi utilisées dans les cas où la profondeur de coupe est plus faible.
• La technique de l'effeuillage peut aussi servir avec les fraises hérisson qui combinent une petite a_e et une grande a_p.​

L'effeuillage utilise une vitesse de coupe, v_c, et une profondeur de coupe axiale, a_p, élevées mais un engagement radial, a_e, et une avance à la dent, f_z, faibles. Ceci est rendu possible par les facteurs suivants :

Facteur

• Faible épaisseur des copeaux
• Petit arc d’engagement

Effet

• Force de coupe et déflexion plus faibles
• Température moins élevée dans la zone de coupe

Avantages

• Plus grande profondeur de coupe axiale
• Vitesses plus élevées

Fraisage trochoïdal

Champs d'applications
C'est une méthode excellente pour l'usinage de rainures si les vibrations sont un problème. Elle convient aussi à l'ébauche de cavités, poches et gorges peu accessibles.

Définition
Le fraisage trochoïdal peut se définir comme l'interpolation circulaire, mais avec un mouvement en avant simultané. La fraise enlève des « tranches » successives de matière en suivant une trajectoire en spirale continue.

Cette méthode demande une programmation spécialisée et une machine dotée de certaines capacités.

Programmation avec interpolation circulaire en entrée et en sortie avec faible profondeur de coupe radiale, w. Les avantages de cette méthode sont les suivants :

• Arc d’engagement contrôlé et faibles forces de coupe autorisant des profondeurs de coupe axiales élevées.
• La totalité de la longueur des arêtes de coupe est utilisée. La chaleur et l’usure sont donc uniformes et réparties régulièrement. La durée de vie est plus importante qu’en fraisage conventionnel.
• Comme l’arc d’engagement est court, on peut utiliser des outils multi-goujures avec des avances de table importantes tout en conservant une durée de vie d’outil fiable.
• La profondeur de coupe radiale maximum, a_e, ne doit pas dépasser 20% du diamètre de la fraise.​

a_p ≤ 2 x D_c
a_e = faible
v_f = élevé
v_c = jusqu'à 10 fois supérieure aux méthodes conventionnelles

Largeur de gorges de moins de 2 x D_c
L’outil est programmé sur une trajectoire en spirale continue avec avance dans la direction radiale pour former une gorge ou un profil. L'avance est constante et la coupe radiale varie constamment. 50 % du temps est hors coupe.

Points importants

1) La coupe radiale change constamment. Elle est plus élevée que le saut programmé, w, lorsque l’immersion est maximale.

2) Il est important que le rapport entre le diamètre de la fraise et la largeur de la gorge soit inférieur à 70% et que la profondeur de coupe radiale, w, soit
inférieure à 10 % de D_c.

3) L'avance est constante, mais l'avance centrale, v_f, est variable par rapport à l'avance périphérique, v_fm. Si l’avance programmée est celle du centre de
l’outil, il faut calculer l’avance périphérique.​

Conditions de coupe

• Diam. de fraise max.         D_c = 70% de la largeur de la gorge
• Saut                                  w = maxi. 10% D_c
• Coupe radiale maximale     a_e = 20% D_c
• Coupe axiale                     a_p = jusqu'à 2 x D_c
• Avance à la dent de départ  f_z = 0.1 mm

Calculer l'avance programmée v_f​

Cas concrets utilisant le fraisage trochoïdal

1 – Gorge étroite – Inconel 718 (44HRC)​

Le fraisage trochoïdal est un process beaucoup plus sûr que le rainurage ou le tréflage utilisés traditionnellement. La durée de vie de l’outil est supérieure et le coût de l’outillage inférieur en remplaçant un outil de 8 mm par un outil de 12 mm.

Gorges de plus de 2 x D_c
Une trajectoire en spirale continue semblable à celles que l'on programme pour les gorges étroites où l'outil est hors coupe 50 % du temps peut être optimisée lorsque la gorge s'élargit :

1. Entrée par interpolation circulaire – rayon programmé (rad_m) = 50% de D_c.
2. G1 avec a_e = 0.1 x D_c.
3. Sortie par interpolation circulaire – rayon programmé (rad_m) = 50% de D_c.
4. Déplacement rapide jusqu’à la position suivante.
5. Répétition du cycle.​

Conditions de coupe

• Profondeur radiale            
  – CoroMill Plura                     a_e = 10% D_c
  – CoroMill 390/490                 a_e = 20% D_c
• Coupe axiale                         a_p = jusqu'à 2 x D_c
• Avance à la dent de départ      f_z = 0.1 mm
• Avance du rayon                  rad_fv = 0.5 x G1

2 - Gorge large - Festons

Nombre de rainures par pièce     8

Largeur                                    45 mm

Profondeur                               16 mm

Epaisseur                                  4 mm​

Comparaison entre CoroMill^® 390 et CoroMill^® Plura

• Dans les aciers inoxydables, CoroMill 390 est 140% plus rapide que CoroMill Plura.
  Dans les aciers inoxydables, CoroMill 390 fonctionne sans bourrage des copeaux dans les goujures, ce qui autorise une coupe radiale plus rapide, a_e, et une avance à la dent, f_z, plus élevée que CoroMill Plura.
• Dans les superalliages réfractaires, CoroMill Plura est 120 % plus rapide que CoroMill 390.
  Dans les superalliages réfractaires, qui sont plus durs, le plus grand nombre de dents et l’hélice plus élevée de CoroMill Plura permet des opérations plus régulières.

Effeuillage - fraisage d’angles​

Champs d'applications
L'effeuillage est une technique de semi-finition utilisée dans les angles que les outils de plus grand diamètre utilisés dans les opérations précédentes ne peuvent pas atteindre.

Définition
Contrairement au fraisage trochoïdal, il n’y a pas d’interpolation circulaire en entrée ni en sortie. La coupe radiale part d’une profondeur nulle, atteint la profondeur maximale au milieu et retrouve une profondeur nulle en sortie.
Des passes successives permettent de retirer la matière en conservant une immersion radiale et un angle d’engagement faibles et constants ainsi que des forces de coupe faibles.

Points importants :
Réduction de l’avance dans les angles :

• Comme toujours en cas de contournage, si l'avance programmée est celle du centre de l'outil, v_f, elle doit être réduite pour compenser l'avance périphérique, v_fm, et conserver une avance à la dent constante.
• La profondeur de coupe peut être trop importante pour pouvoir conserver une avance aussi élevée que dans une coupe rectiligne. Ceci dépend du rapport entre le diamètre de la fraise et le rayon de l'angle.
• Le ratio entre le diamètre de la trajectoire programmée, D_vf, et le diamètre du trou, D_m, augmente à l'approche du rayon de l'angle fini, il faut donc que l'avance soit progressivement réduite à chaque passe successive.
• Le risque est que le process devienne instable et que des vibrations apparaissent.
• Pour réussir le fraisage des angles intérieurs, il est essentiel d'avoir une machine avec une bonne stabilité dynamique et un contrôle de la réduction de l'avance centrale.​

Conditions de coupe

Valeurs typiques pour une fraise CoroMill Plura R216.24-xxx50-xxK xxP

• Diamètre de fraise maximum D_c = 1.75 x rad_m
• Saut radial w = 10% D_c
• Grande profondeur de coupe axiale a_p = jusqu'à 2 x D_c
• Avance à la dent de départ f_z = 0.1 mm
• Vitesse de coupe – approx. 3 à 6 fois les valeurs recommandées.

Même si le rayon de départ et le rayon final sont identiques, le nombre de passes varie en fonction de l'angle.
Pour les angles de moins de 60°, il peut être utile d’utiliser le tréflage avec CoroMill 390 ou avec un foret à tréfler.

Angle​