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Fraisage

Résolution des problèmes de fraisage

Les solutions possibles aux problèmes de vibrations, de bourrages de copeaux, de recoupe des copeaux, de mauvais états de surface, de bavures, de puissance machine et d'usure des outils sont présentées dans le tableau ci-dessous.

Cause Solution

Vibrations

  • Serrage faible
  • Evaluer la direction des forces de coupe et mettre en place un soutien adéquat ou améliorer le bridage
  • Réduire les forces de coupe en réduisant la profondeur de coupe, ap
  • Choisir une fraise à grand pas différentiel avec une action de coupe plus positive
  • Choisir une géométrie avec un petit rayon d'angle et un petit biseau plan
  • Choisir une plaquette à grain fin, sans revêtement ou avec revêtement mince
  • Eviter l'usinage dans les zones de la pièce mal soutenues ou incapables de supporter les forces de coupe
  • Pièce faible dans le sens axial
  • Essayer une fraise à surfacer-dresser (angle d'attaque de 90 degrés) avec une géométrie positive
  • Sélectionner une plaquette avec la géométrie L
  • Réduire la force de coupe axiale – profondeur de coupe plus petite, rayon d'angle et biseau plan plus petits
  • Choisir une fraise avec un grand pas différentiel
  • Vérifier l'usure de l'outil
  • Vérifier le faux-rond du porte-outil
  • Améliorer le serrage de l'outil
  • Trop grand porte-à-faux de l’outil
  • Réduire le porte-à-faux
  • Choisir une fraise avec un grand pas différentiel
  • Equilibrer les forces de coupe axiales et radiales – angle d'attaque de 45 degrés, grand rayon d'angle ou plaquette ronde
  • Augmenter l'avance à la dent
  • Utiliser une plaquette avec une géométrie de coupe légère
  • Réduire la profondeur de coupe axiale, af
  • Utiliser le fraisage en opposition pour la finition
  • Utiliser des fraises de grande taille et des adaptateurs Coromant Capto®
  • Pour les fraises carbure monobloc en bout et les fraises à têtes interchangeables, essayer des versions avec un moins grand nombre de dents et/ou un plus grand angle d'hélice
  • Surfaçage-dressage avec broche faible
  • Choisir le plus petit diamètre de fraise possible
  • Choisir une fraise avec des plaquettes positives pour coupe légère
  • Essayer le fraisage en opposition
  • Vérifier si la déflexion de la broche est acceptable pour la machine
  • Avance de table irrégulière
  • Essayer le fraisage en opposition
  • Serrer le mécanisme d'avance de la machine : régler la vis d'avance sur les machines CNC
  • Régler la vis de verrouillage ou remplacer la vis à bille sur les machines conventionnelles
  • Conditions de coupe
  • Réduire la vitesse de coupe, vc
  • Augmenter l’avance, fz
  • Modifier la profondeur de coupe, ap
  • Stabilité insuffisante
  • Réduire le porte-à-faux.
  • Améliorer la stabilité
  • Vibrations dans les angles
  • Programmer un grand rayon d'angle avec une avance réduite

Bourrages copeaux
Obstacle courant lors de l'usinage de rainures dans le plein –
surtout dans les matières à copeaux longs
  • Angles des plaquettes endommagés
  • Ecaillage et rupture des arêtes
  • Recoupe des copeaux
  • Améliorer l'évacuation des copeaux en appliquant un arrosage abondant ou l'air comprimé
  • Réduire l’avance, fz
  • Pour les profondeurs de coupe importantes, faire plusieurs passes
  • Essayer le fraisage en opposition dans les rainures profondes
  • Utiliser des fraises à grand pas
  • Utiliser des fraises carbure monobloc en bout ou des fraises à têtes interchangeables avec deux ou trois dents au maximum et avec un grand angle d'hélice

Recoupe des copeaux
Appraraît en cas d'usinage de rainures ou poches dans le plein –
surtout avec le titane. Courant aussi lors du fraisage de cavités ou poches profondes sur machine verticale.
  • Ruptures d'arêtes
  • Effet négatif sur la durée de vie d'outil et la sécurité
  • Bourrages copeaux
  • Evacuer les copeaux avec efficacité à l'aide d'un arrosage abondant, de préférence par l'intérieur de l'outil, ou de l'air comprimé
  • Modifier la position de la fraise et la stratégie de la trajectoire d'outil
  • Réduire l’avance, fz
  • Pour les profondeurs de coupe importantes, faire plusieurs passes

Etat de surface insatisfaisant​​
  • Avance par tour trop élevée
  • Régler la fraise axialement ou classer les plaquettes. Vérifier la hauteur avec un appareil de mesure
  • Vérifier le faux-rond de la broche et les surfaces d'appui de la fraise
  • Réduire l'avance par tour au maximum à 70% de la largeur du biseau plan
  • Utiliser des plaquettes de planage si possible (finition)
  • Vibrations
Voir la rubrique sur les vibrations ci-dessus
  • Formation d'arêtes rapportées
  • Augmenter la vitesse de coupe, vc, pour augmenter la température de coupe
  • Travailler à sec
  • Utiliser des arêtes de coupe vives avec une face de coupe lisse
  • Privilégier une géométrie de plaquette positive
  • Essayer une nuance cermet avec des conditions de coupe plus élevées
  • Talonnage
  • Vérifier l'inclinaison de la broche (approx. 0.10 mm/1000 mm (0.004 pouce/39.370 pouces))
  • Le faux-rond axial de la broche ne doit pas dépasser 7 microns pour la finition
  • Réduire les forces de coupe radiales en réduisant la profondeur de coupe, ap
  • Choisir un plus petit diamètre de fraise
  • Vérifier le parallélisme des biseaux plans et de la plaquette de planage (elle ne doit porter ni sur la pointe, ni sur la base)
  • Vérifier si la fraise n'oscille pas – régler les surfaces d'appui
  • Ecaillage de la pièce
  • Réduire l’avance, fz
  • Choisir une fraise à pas réduit ou à pas fin
  • Repositionner la fraise pour obtenir des copeaux plus fins en sortie de coupe
  • Choisir un angle d'attaque mieux adapté (45 degrés) et une géométrie de coupe plus légère
  • Choisir des arêtes vives
  • Surveiller l'usure en dépouille pour éviter une usure excessive

Formation de bavures
  • Caractéristiques de la matière – superalliages réfractaires, aciers inoxydables
  • Principalement usure en entaille
  • Utiliser un grand rayon avec angle d'attaque faible
  • Utiliser une profondeur de coupe inférieure au rayon
  • ap = 0.5 x rayon

Puissance de la machine
Tenir compte de la courbe de puissance de la machine. Une vitesse de rotation trop faible peut affecter le rendement de la machine.
La puissance requise en fraisage varie en fonction de :
  • la quantité de matière à enlever
  • l'épaisseur moyenne des copeaux
  • la géométrie de la fraise
  • la vitesse de la fraise
  • Réduire le nombre de dents (grand pas)
  • Préférer les fraises positives qui demandent moins de puissance que les négatives
  • Réduire la vitesse de coupe avant l'avance de la table
  • Utiliser une fraise plus petite et faire plusieurs passes
  • Réduire la profondeur de coupe, ap
 

Usure des plaquettes

Pour pouvoir appliquer des conditions de coupe optimisées, obtenir une bonne qualité de pièce et profiter d'une longue durée de vie d'outil, il est important de vérifier les arêtes de coupe systématiquement après l'usinage. Utilisez cette liste de problèmes et solutions pour différentes formes d'usure des plaquettes comme référence pour réussir le fraisage.

Cause Solution

Usure en dépouille
Usure rapide provoquant un mauvais état de surface ou des cotes hors tolérances.
  • Vitesse de coupe trop élevée
  • Résistance à l'usure insuffisante
  • Avance, fz, trop faible
  • Réduire la vitesse de coupe, vc
  • Sélectionner une nuance plus résistante à l’usure
  • Augmenter l’avance, fz

Usure en dépouille
Usure excessive ayant un impact négatif sur la durée de vie de l'outil.
  • Vibrations
  • Recoupe des copeaux
  • Bavures sur la pièce
  • Mauvais état de surface
  • Chaleur excessive
  • Bruit excessif
  • Augmenter l’avance, fz
  • Utiliser le fraisage en avalant
  • Faciliter l'évacuation des copeaux à l'aide d'air comprimé
  • Vérifier les conditions de coupe recommandées

Usure en dépouille
Usure inégale à l'origine de dommages sur l'arête.
  • Faux-rond de l'outil
  • Vibrations
  • Faible durée de vie d'outil
  • Mauvais état de surface
  • Beaucoup de bruit
  • Forces radiales excessives
  • Réduire le faux-rond à moins de 0.02 mm (0.0008 pouce)
  • Vérifier le mandrin et la pince
  • Réduire l'extension de l'outil
  • Réduire le nombre de dents en coupe
  • Choisir un plus grand diamètre d'outil
  • Pour les fraises carbure monobloc en bout et les fraises à têtes interchangeables, choisir un plus grand angle d'hélice (gp ≥45°)
  • Réduire la profondeur de coupe axiale, ap, et faire plusieurs passes
  • Réduire l’avance, fz
  • Réduire la vitesse de coupe, vc
  • L'UGV requiert des passes peu profondes
  • Améliorer le bridage de la pièce et le serrage de l'outil

Usure en cratère
Usure excessive qui affaiblit l’arête de coupe. La dégradation, voire la rupture de l’arête secondaire entraîne de mauvais états de surface.
  • Usure par diffusion due à des températures de coupe trop élevées sur la face de coupe de la plaquette
  • Sélectionner une nuance à revêtement Al2O3
  • Sélectionner une géométrie de plaquette positive
  • Réduire la vitesse pour obtenir une température plus basse, puis réduire l’avance

Déformation plastique
Déformation plastique de l'arête, dépression ou
renflement latéral entraînant un mauvais contrôle des
copeaux, un mauvais état de surface, voire la rupture de la plaquette.
  • Température et pression de coupe trop élevées
  • Choisir une nuance plus résistante à l’usure
  • Réduire la vitesse de coupe, vc
  • Réduire l’avance, fz

Écaillage
La partie de l’arête qui n’est pas engagée en coupe subit un écaillage dû au martèlement des copeaux. La face supérieure et le support de la plaquette peuvent être endommagés, ce qui génère de mauvais états de surface et une usure en dépouille excessive.
  • Les copeaux sont déviés en direction de l’arête de coupe
  • Choisir une nuance plus tenace
  • Sélectionner une plaquette avec une arête plus résistante
  • Augmenter la vitesse de coupe, vc
  • Sélectionner une géométrie positive
  • Réduire l’avance au début de la coupe
  • Améliorer la stabilité

Écaillage​
Petites fractures de l’arête de coupe entraînant un état
de surface médiocre et une usure en dépouille excessive.
  • Nuance trop friable
  • Géométrie de plaquette trop fragile
  • Arête rapportée
  • Choisir une nuance plus tenace
  • Sélectionner une géométrie plus résistante
  • Augmenter la vitesse de coupe, vc, ou sélectionner une géométrie positive
  • Réduire l’avance au début de la coupe​

Usure en entaille​
Usure en entaille entraînant un état de surface médiocre et un risque de rupture de l’arête.
  • Matières sujettes à l'écrouissage en coupe
  • Croûte
  • Réduire la vitesse de coupe, vc
  • Choisir une nuance plus tenace
  • Utiliser une géométrie plus résistante
  • Utiliser un angle de coupe proche de 45 degrés
  • Utiliser des plaquettes rondes pour améliorer les résultats
  • Appliquer une ap variable pour ralentir l'usure

​​Fissures thermiques
Petites fissures perpendiculaires à l’arête de coupe causées par
des variations de température provoquant un écaillage et une dégradation de l’état de surface.
  • Coupes intermittentes
  • Adduction irrégulière de liquide de coupe
  • Sélectionner une nuance plus tenace offrant une meilleure résistance aux chocs thermiques
  • Si l'arrosage est utilisé, il doit être abondant, sinon travailler à sec

Arête rapportée​
Arête rapportée produisant un état de surface médiocre et l’effritement de l’arête lorsque la matière soudée sur l’arête se détache.
  • La température de la zone de coupe est trop basse
  • Matières très collantes telles que les aciers bas carbone, les inox et l'aluminium.
  • Augmenter la vitesse de coupe, vc
  • Sélectionner une plaquette avec une géométrie mieux adaptée

Arête rapportée​
De la matière de la pièce à usiner se soude sur l'arête de coupe.
  • Vitesse de coupe insuffisante, vc
  • Faible avance, fz
  • Géométrie négative
  • Mauvais état de surface
  • Augmenter la vitesse de coupe, vc
  • Augmenter l’avance, fz
  • Sélectionner une géométrie positive
  • Appliquer un brouillard d'huile ou l'arrosage
 
 
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