Comprendre les différences entre le fraisage en montée et le fraisage conventionnel : un guide complet pour les machinistes

Les opérations de fraisage posent constamment un dilemme aux machinistes et aux professionnels de la fabrication : choisir entre le fraisage en avalant et le fraisage conventionnel. Bien que les deux procédés semblent à première vue identiques, ils diffèrent en termes de durée de vie de l'outil, de finition de surface, de forces de coupe et d'efficacité. Le choix de la technique appropriée est crucial pour garantir l'optimisation du processus et de la qualité de la pièce finale. Ce guide aborde les différences, les avantages et les utilisations les plus importants du fraisage en avalant et du fraisage conventionnel afin que vous soyez prêt à prendre les mesures appropriées dans vos tâches d'usinage. Tout le monde, du maître machiniste au novice, pourra tirer profit de cet article, qui explique les complexités et les subtilités de deux procédés de fraisage importants.

Qu'est-ce que le fraisage en montée et en quoi est-il différent du fraisage conventionnel ?

Définition du fraisage en montée

Le fraisage en montée, ou fraisage en descente, est une stratégie d'usinage dans laquelle l'outil de coupe se déplace dans la même direction que la pièce. Cela signifie que la partie la plus épaisse du copeau est engagée en premier, puis réduite progressivement au fur et à mesure que l'outil de coupe se déplace. Le procédé est réputé pour sa surface très lisse et uniforme, sa faible usure de l'outil et sa meilleure finition de surface que le fraisage en torsion standard. Cependant, il n'est pas aussi efficace dans toutes les situations, comme lorsque la machine-outil présente un jeu important, car cela entraîne une stabilité et une précision moindres pendant le fonctionnement.

Définition de la mouture conventionnelle

Le fraisage conventionnel, également appelé fraisage ascendant, est un procédé d'usinage dans lequel le matériau est séparé de la pièce à usiner par rotation de la fraise. Il comporte également le mouvement de l'outil vers la pièce à usiner, mais dans un mouvement de va-et-vient. De cette façon, le tranchant engage le matériau de l'angle le plus fin à l'angle le plus épais, créant l'effet souhaité. Les outils conventionnels sont plus puissants que les outils ascendants, ce qui permet de couper à un rythme plus agressif. Cette méthode illustre une rigidité de la machine plus faible en cas de jeu et présente plus de frottements, ce qui entraîne à son tour une plus grande usure des outils et une rugosité accrue des surfaces de polissage par rapport à la destruction des surfaces lors de la récupération.

Principales différences entre le fraisage en montée et le fraisage conventionnel

1. Sens de coupe : Lors du fraisage d'un moulin, si je comprends bien, la fraise se déplace dans le même sens que le flux d'alimentation. Avec le fraisage conventionnel, la fraise se déplace dans le sens opposé du flux d'alimentation.
2. Surface de finition : Dans le fraisage en montée traditionnel, j'ai remarqué que la surface résultante est plus lisse à mesure que la fraise coupe progressivement la surface du matériau, contrairement à l'utilisation d'un fraiseur conventionnel qui produit une surface plus rugueuse en raison d'un degré de frottement plus élevé.
3. Érosion des outils : J'ai constaté qu'avec un frottement plus faible, les outils excellent dans le fraisage en montée, tandis que des difficultés surviennent avec les méthodes traditionnelles, car la longévité de l'outil diminue en raison d'un frottement plus important.
4. Stabilité de la machine : Contrairement au fraisage en montée, qui peut aspirer la pièce dans la fraise et provoquer des vibrations, le fraisage conventionnel n'est pas aussi sujet à ce mouvement. Ainsi, je comprends que les systèmes avec jeu puissent utiliser le fraisage traditionnel, car ils sont plus stables.
5. Enlèvement des copeaux : Alors que les grimpeurs primitifs ont tendance à enlever les copeaux derrière la fraise, maintenant ainsi un passage libre, les grimpeurs traditionnels ont tendance à pousser les copeaux vers l'avant, ce qui pourrait bloquer la coupe.

Quels sont les avantages du fraisage en montée CNC par rapport au fraisage conventionnel ?

Avantages des machines CNC utilisant des techniques de fraisage en montée CNC

1. Meilleures finitions de surface : La finition de surface du composant sera de meilleure qualité grâce à l'action de la fraise ascendante pendant le processus de coupe, car elle tire les fibres du matériau au lieu de les pousser. Cette action entraîne moins de déchirures et de pertes de formes géométriques.
2. Moins de force de coupe : Avec la fraise grimpante, la force de poussée vers le bas utilisée lors de la coupe minimise la déflexion de l'outil ainsi que les vibrations, ce qui crée un usinage plus précis.
3. Durée de vie plus longue : Avec moins de force de coupe et de chaleur générée ou accumulée, la durée de vie de l'outil est prolongée car l'usure du tranchant est atténuée.
4. Meilleure éjection des copeaux : Les copeaux sont retirés du côté œil du coupeur, ce qui signifie que le côté pouce est libre de toute obstruction du coupeur pour une prise ferme.
5. Economique: Le fraisage en montée consomme moins d'énergie que le fraisage ordinaire, car la friction est moindre, tout comme les forces de coupe.

Utilisations standard du fraisage conventionnel

1. Ebauche : Lors du fraisage conventionnel, la coupe et l'ébauche peuvent être réalisées en une seule passe. Le taux d'enlèvement de matière est supérieur à la finesse avec laquelle la finition est effectuée pour laisser une bonne surface.
2. Matériaux durs : Il est courant d'effectuer un fraisage en montée sur des matériaux plus durs avec un risque de déviation de l'outil/de claquement de la broche.
3. Machines manuelles : Le travail est effectué sur des machines manuelles ou plus anciennes sans dispositifs de compensation du jeu, car cela élimine la possibilité que l'outil soit endommagé par le jeu de la machine.
4. Coupes interrompues : Le fraisage conventionnel, par opposition au fraisage en montée, permet d'opérer efficacement pendant les processus de coupe interrompus, comme par exemple l'usinage de surfaces brutes ou moulées avec des inclusions volumétriques.

Quand le fraisage en montée doit être préféré au fraisage conventionnel

L'engagement et le désengagement de la fraise à travers les surfaces verticales de la pièce, en particulier dans les métaux plus tendres comme l'aluminium, nécessitent un mouvement plus contrôlé assisté par des machines CNC fiables. Le fraisage en montée est envisagé pour les matériaux plus tendres nécessitant une précision et une productivité élevées, mais une finition de surface fine est nécessaire. Il est également important d'avoir une bonne construction de la machine pour éviter les problèmes dus aux phénomènes de recoupe des copeaux et d'entraînement de l'outil.

Quels sont les impacts du fraisage en montée sur les résultats du fraisage CNC ?

Quels sont les impacts du fraisage en montée sur la durée de vie de l'outil et l'usure de la fraise ?

L'utilisation du fraisage en avalant dans les bonnes conditions augmente la durée de vie de l'outil et réduit l'usure de la fraise. Les conditions améliorées sont le frottement de gonflement des copeaux, la chaleur ➔ la traînée abrasive dans ces termes, de sorte que l'accumulation de chaleur pendant l'usinage est beaucoup moins importante. En particulier, la durée de vie de l'outil sur A1 est considérablement augmentée, en raison de l'accumulation de chaleur réduite pendant l'usinage. Cependant, si les machines sont mal réglées ou si la rigidité de la structure n'est pas suffisante, une usure excessive et des dommages à la fraise deviennent possibles en raison de la facilité d'insertion de l'outil. Pour maximiser ces avantages positifs sur la longévité de l'outil, la stabilité de la machine et de l'avance doit être plus que réglée dans les limites prescrites.

Effets sur la finition de surface et la largeur des copeaux formés

Les effets de la finition de surface ainsi que de la largeur des copeaux sont régis à la fois par le fraisage en montée et par le fraisage conventionnel. L'engagement de l'outil dans le processus de fraisage en montée entraîne un mouvement unidirectionnel du copeau. Cette coupe de balayage garantit que les copeaux sont produits à une épaisseur constante qui varie d'un maximum pendant la phase initiale de la coupe ainsi que d'un minimum vers le stade du plateau. Ces facteurs suggèrent que la finition de surface sera meilleure en utilisant le fraisage en montée car les forces de coupe sont constantes et l'outil n'est pas exposé à des forces qui provoquent des fluctuations. De plus, la résistance à tous les facteurs susmentionnés augmente la visibilité de la surface et diminue les risques de bleuissement du matériau lors de l'exécution de travaux d'usinage précis sur des types de matériaux plus tendres. Grâce à des techniques et des instruments d'usinage supérieurs qui permettent une manipulation quasi instantanée de la direction des pôles et un réglage des arêtes de coupe, la valeur de la surface usinée peut être augmentée ainsi que la cohérence de la largeur des copeaux lors de l'exécution des opérations. Cela garantit des processus de fabrication productifs et efficaces.

Quels sont les enjeux liés au fraisage conventionnel et au fraisage par montée ?

Comprendre le jeu dans les fraiseuses

Le jeu dans les fraiseuses est le « jeu » mineur qui se produit dans les instruments des systèmes mécaniques lors de l'exécution d'un mouvement inverse. Ce phénomène se produit généralement en raison du désengagement des vis mères et/ou de pièces usées de la machine. Le jeu, dans son sens absolu, peut nuire à la précision de l'usinage en positionnant les composants de manière imprécise, en particulier lors de travaux délicats. La précision lors de plusieurs opérations est essentielle et cela peut grandement souffrir du jeu. Les machines d'aujourd'hui sont aidées contre ces problèmes par la mise en œuvre de systèmes d'entraînement direct, de vis à billes à grande vitesse ou de réglages logiciels plus avancés qui tiennent compte de ces problèmes en temps réel. Une maintenance régulière et un étalonnage approprié permettent également d'éviter que les performances d'usinage ne souffrent du jeu.

Contrôle de l'engagement des composants des machines et des outils de coupe

Le contrôle de toutes les pièces de la machine et de l'engagement de la fraise est essentiel pour obtenir la précision de l'usinage, ainsi que pour préserver l'outil et la machine pendant une période plus longue. Il convient de vérifier réellement la position des pièces de la machine, y compris les pièces de la broche, le guide et les porte-outils, qui sont nécessaires à la précision du travail. L'engagement de la fraise affecte considérablement la force de coupe, l'usure de l'outil et la finition de surface obtenue ; par conséquent, une sélection appropriée de ces facteurs, de la profondeur de coupe, de la vitesse d'avance, de la vitesse de la broche et des propriétés du matériau, est nécessaire. Des méthodes plus récentes telles que les stratégies de trajectoire d'outil adaptative et les systèmes de surveillance en temps réel permettent de modifier l'engagement de la fraise en temps réel, augmentant ainsi la productivité et minimisant les risques d'endommagement de l'outil ou de surmenage du matériau. De plus, la mise en œuvre de ces systèmes de maintenance prédictive permet d'estimer l'étendue de l'usure des pièces importantes des machines, permettant un fonctionnement complet tout en minimisant le temps d'inactivité de la machine.

Meilleures pratiques pour améliorer les techniques de fraisage à l'aide d'approches de fraisage par ascension et conventionnelles

Comment améliorer les processus de fraisage conventionnels et de montée dans leur ensemble

Pour optimiser les performances d'une fraiseuse, je concentre toujours mes efforts sur quelques pratiques. Pour commencer, je décide du choix entre le fraisage en montée et le fraisage en selle en fonction de la nature du matériau et du résultat souhaité, car les deux techniques ont leurs points forts. Dans la plupart des cas, le fraisage en montée est mieux utilisé sur des matériaux plus tendres, car il offre une meilleure finition de surface et réduit l'usure des outils, tandis que le fraisage conventionnel coupe des matériaux plus durs ou même des configurations instables et grossières. De plus, l'utilisation d'outils de coupe tranchants et de haute qualité, ainsi qu'un strict respect des vitesses d'avance, des révolutions de broche et des profondeurs de coupe recommandées sont également des priorités. L'étalonnage de la machine à intervalles réguliers et l'entretien des composants comme la lubrification sont impératifs pour garantir la précision requise et éviter les temps d'arrêt inutiles. De plus, je profite des dernières technologies telles que les stratégies de parcours d'outils adaptatifs et les systèmes de surveillance des performances en temps réel pour augmenter l'efficacité pendant le processus d'usinage.

Effets des différentes stratégies de fraisage sur la qualité de la surface

Le fraisage en montée et le fraisage conventionnel diffèrent nettement dans la qualité des surfaces produites. Le fraisage en montée est connu pour fournir de meilleures finitions sur les surfaces par rapport au fraisage conventionnel, car la fraise coupe le matériau avec peu de déflexion, ce qui minimise les déchirures et améliore la précision. Cette méthode est plus adaptée que les autres aux matériaux plus tendres ainsi qu'aux matériaux qui nécessitent une intégrité structurelle élevée. Cependant, bien que le fraisage conventionnel n'ait pas besoin d'être très utile en termes de qualité de surface, il fonctionne mieux sur les matériaux plus durs ou sur les machines plus anciennes, sujettes au jeu, qui ont une plus grande force, mais coupent de manière plus stable. Dans les deux types, les conditions de l'outil doivent être respectées, telles que le tranchant et l'alignement correct, ainsi que le respect des paramètres de fraisage stipulés afin d'obtenir la finition de surface souhaitée.

Comment utiliser au mieux le Climb et le fraisage conventionnel sans perdre en efficacité

1. Technique adaptée au matériau : Le fraisage en montée est la meilleure option pour la fabrication de matériaux plus tendres ou lorsqu'une finition de surface supérieure est nécessaire. Il est également recommandé d'utiliser le fraisage conventionnel pour les matériaux plus durs, car des coupes plus dures peuvent entraîner une usure et des dommages de l'outil, et la finition de surface peut être dégradée.
2. État et tranchant de l'outil:Les outils doivent être bien affûtés et vérifiés pour déceler tout dommage avant d'effectuer toute tâche. Des outils bien affûtés et non endommagés permettent d'obtenir des coupes plus précises, tandis que des outils émoussés ne serviront qu'à réduire l'efficacité de la surface.
3. Vitesse de coupe et taux d'alimentation : Il est recommandé aux opérateurs de suivre les guides fournis pour les coupes et les avances ainsi que les spécificités de l'outil et du matériau afin de réduire l'amortissement de l'outil et d'augmenter l'efficacité des mesures.
4. Réduire le jeu de la machine : Les pièces les plus anciennes des machines sont susceptibles de subir une certaine forme de jeu lors de leur utilisation, ce qui entraîne des coupes imprécises et des parties de matériau restant en excès. Pour atténuer ce problème, les opérateurs sont mieux adaptés au fraisage conventionnel, car il élimine le risque de jeu.
5. Montage approprié : Utilisez des pinces et des dispositifs de fixation stables pour saisir et positionner le matériau avant la découpe ; toute forme de mouvement peut entraver la précision ainsi que les indicateurs de finition de surface, quelles que soient les méthodes appliquées.

Si les opérateurs réfléchissent bien à ces conseils, la productivité augmente considérablement, garantissant que tous les besoins définis avec la plus grande gamme de types de besoins sont satisfaits pour différents aspects du fraisage avec l'ensemble.

Foire Aux Questions (FAQ)

Q : Quelles sont les principales différences entre le fraisage en montée et le fraisage conventionnel ?

R : Les différences entre ces deux méthodes sont mieux illustrées par la direction de la coupe et les copeaux qui en résultent. Lors du fraisage en montée, les dents de l'outil de coupe concerné se déplacent dans la même direction que l'avance, ce qui leur permet d'être en contact avec la surface de la pièce. Ce mouvement particulier de l'outil contribue à générer des surfaces améliorées et à réduire les coûts de durée de vie de l'outil. En revanche, lors du fraisage conventionnel, également appelé fraisage en montée, l'outil se déplace dans le sens inverse de l'avance. Le fraisage en montée permet à une grande partie de l'outil de frotter contre la surface de la pièce, ce qui signifie qu'il endommagerait ou userait les surfaces brutes. De ce fait, il produit une surface plus rugueuse par rapport au fraisage en montée.

Q : Quels sont les avantages du fraisage en montée par rapport au fraisage conventionnel ?

R : L'utilisation de méthodes de fraisage en avalant présente de nombreux avantages, notamment une amélioration des finitions de surface, une réduction du coût des outils, une diminution des besoins en force et une meilleure évacuation des copeaux. De plus, on constate que le fraisage en avalant produit moins de chaleur en raison d'un frottement plus faible et, en raison des vitesses d'avance accrues, il est plus utile dans de nombreux services CNC.

Q : Y a-t-il des problèmes associés au fraisage en montée ?

R : Oui, le fraisage en avalant présente certains problèmes. Le principal problème est que l'outil de coupe puisse se coincer dans la pièce. Cela est particulièrement problématique sur les machines sans éliminateur de jeu. Cela se produit sur les machines plus anciennes et moins rigides, et peut provoquer la rupture de l'outil et endommager la pièce.

Q : Quand est-il préférable d'utiliser le fraisage conventionnel plutôt que le fraisage en montée ?

R : Dans certaines conditions, le fraisage conventionnel est préférable. Il s'agit notamment de travailler avec des machines plus anciennes sans éliminateur de jeu, de travailler sur des matériaux aux surfaces dures ou écailleuses et d'effectuer des opérations d'ébauche lourdes. Le fraisage en avalant conventionnel est également utile lorsque l'on travaille avec ou sur des profondeurs de coupe variables, en particulier lorsqu'il s'agit de fonte. Le fraisage conventionnel est plus facile à utiliser car il n'a pas tendance à casser ou à surchauffer l'outil comme le fait le fraisage en avalant.

Q : Quelle est la différence d'épaisseur de copeaux entre le fraisage en montée et le fraisage conventionnel ?

R : Dans la conception du fraisage en montée, l'épaisseur du copeau est à son maximum, puis elle diminue progressivement. Cela facilite le processus de création et d'élimination des copeaux. Dans un processus de fraisage standard, l'épaisseur du copeau part de zéro et augmente lentement, ce qui provoque beaucoup de frottements et, en même temps, une finition de surface plus grossière que prévu.

Q : Peut-on réaliser à la fois un fraisage en montée et un fraisage conventionnel sur un fraiseur Bridgeport ?

R : Oui. Une fraiseuse Bridgeport peut effectuer les deux opérations, l'inclinaison conventionnelle et l'inclinaison par montée. Mais sachez que les anciens types de fraiseuses Bridgeport et d'autres machines similaires peuvent ne pas être équipés d'éliminateurs de jeu, ce qui peut rendre l'inclinaison conventionnelle plus dangereuse. N'essayez jamais d'effectuer un fraisage par montée à main levée au-dessus d'une machine sans vous assurer que votre machine est équipée pour supporter cette méthode.

Q : Quel est l’effet du fraisage conventionnel et du fraisage en avalant sur la durée de vie de l’outil ?

R : Dans les projections à long terme sur l'usure, la durée de vie de l'outil est plus longue avec le fraisage en montée qui est plus prédominant. Cela est dû au fait que les forces qui doivent être appliquées pour monter sont plus fortes que celles utilisées pour aller dans l'autre sens. La raison pour laquelle les outils doivent être poussés trop loin pour être trop près de la pièce pendant une longue période est la raison pour laquelle les dommages sont causés par le fait qu'ils restent trop près de la pièce.

Q : Existe-t-il un groupe de matériaux pour lesquels le fraisage par montée ou le fraisage conventionnel est plus avantageux que l'autre ?

R : Certains matériaux sont considérés comme optimaux pour des processus de fraisage spécifiques. Par exemple, les matériaux plus tendres comme l'aluminium ont tendance à exceller avec la technique de fraisage en avalant en raison de la qualité de surface améliorée et de l'élimination efficace des copeaux. À l'inverse, les matériaux plus durs ou ayant des surfaces abrasives peuvent bien se comporter avec les processus de fraisage conventionnels car ils peuvent mieux absorber la force de la coupe initiale, ce qui réduit le risque de rupture de l'outil.

Sources de référence

1. Corrélation entre la force de coupe et la contrainte résiduelle dans le fraisage à sec de Inconel HX
   • Auteurs: Mohd Nor NA et al.
   • Date de publication: 2022-11-29
   • Résumé : Cette étude explore la corrélation entre la force de coupe et la contrainte résiduelle créée lors de l'usinage de l'Inconel HX avec un fraisage à sec, plus spécifiquement, pour l'approche de fraisage en avalant. L'étude illustre comment plusieurs paramètres tels que la vitesse de broche et l'avance par dent affectent à la fois la force de coupe et la contrainte résiduelle.
   • Méthodologie: Les auteurs ont mis en œuvre des techniques de fraisage à sec, en utilisant des fraises en céramique solides pour le fraisage en montée. Ils ont calculé les contraintes résiduelles et la répartition des forces de coupe, puis ont traité les données pour déterminer les relations entre les deux ainsi que les conditions qui minimiseraient les deux.
2. Effet de la surépaisseur de finition et de la méthode de fraisage sur la rugosité de surface dans le processus de finition de l'Al5052 et de l'Al7075
   • Auteurs: Burhanudin et al.
   • Date de publication: 2022-11-30
   • Résumé : Cette étude examine les effets de différents procédés de fraisage tels que le fraisage en montée ou le fraisage conventionnel sur la rugosité de surface des alliages d'aluminium Al5052 et Al7075. Les résultats montrent que, par rapport au fraisage conventionnel, le fraisage en montée, dans ses différentes tolérances de finition, produit des surfaces plus lisses.
   • Méthodologie: Les chercheurs ont mené des expériences avec différentes tolérances de finition ainsi qu'avec différentes rugosités de surface à l'aide de procédures acceptées. Une analyse statistique a été réalisée pour déterminer l'efficacité du processus de fraisage par montée.
3. Étude expérimentale des forces de coupe dans le fraisage à grande avance de Alliage de titane
   • Auteurs: J. Petrů et al.
   • Date de publication: 2020-03-01
   • Résumé : Cette recherche analyse les forces de coupe d'impact sur les alliages de titane avec un fraisage à grande avance tout en examinant à la fois le fraisage en montée et les méthodes de fraisage conventionnelles. L'objectif de la recherche est d'augmenter l'efficacité et de minimiser l'usure des outils dans le processus de fraisage en montée en affinant les paramètres de coupe.
   • Méthodologie: Les auteurs ont surveillé les forces employées pour la coupe dans les deux configurations de fraisage en montée et de fraisage conventionnel, en utilisant des conditions différentes pour chaque configuration. Les données ont été analysées pour déterminer les paramètres de coupe qui réduisent le mieux les forces tout en augmentant la durée de vie de l'outil.
4. Une étude sur les effets de la stratégie de fraisage sur la rugosité de surface
   • Auteurs: A. Etyemez, A. Baran
   • Date de publication: 2019-03-22
   • Résumé : Cette étude examine comment diverses opérations de fraisage, telles que le fraisage en montée, affectent la rugosité de surface de l'acier trempé pour travail à chaud. L'étude tente de montrer comment la direction du fraisage ainsi que les paramètres définis pendant l'opération de fraisage affectent la qualité de surface finale.
   • Méthodologie: Cette étude examine comment diverses opérations de fraisage, telles que le fraisage en montée, affectent la rugosité de surface de l'acier trempé pour travail à chaud. L'étude tente de montrer comment la direction du fraisage ainsi que les paramètres définis pendant l'opération de fraisage affectent la qualité de surface finale.
5. Fraise
6. Fraisage (usinage)