Guide pratique des fraises à surfacer — Sélection, utilisation et entretien

1. Que sont les fraises à surfacer et quand les utiliser

Les fraises à surfacer sont des fraises à plaquettes multiples conçues principalement pour produire une surface plane (une « face ») sur une pièce à usiner. Contrairement aux fraises en bout qui coupent avec la pointe et les côtés, les fraises à surfacer coupent principalement avec des plaquettes indexables remplaçables disposées autour d'un corps de grand diamètre. Utilisez des fraises à surfacer lorsque vous avez besoin d'un taux d'enlèvement de matière élevé, d'un état de surface amélioré sur de grandes surfaces et d'une ébauche efficace ou d'une finition légère sur des surfaces planes.

2. Types de fraises à surfacer et plaquettes indexables courantes

2.1 Fraises à surfacer monobloc ou modulaires

Les fraises à surfacer monobloc sont plus simples, plus légères et souvent moins coûteuses pour les petits diamètres. Les fraises à surfacer modulaires vous permettent de changer le corps de la fraise ou les porte-plaquettes, pour s'adapter à des diamètres plus grands, à un nombre de plaquettes variable et à différentes options de cales ou de liquide de refroidissement. Choisissez des systèmes modulaires pour plus de flexibilité dans les environnements de production.

2.2 Géométries et nuances de plaquettes populaires

• Plaquettes d'ébauche (grand rayon, coupe positive) — pour des coupes lourdes et une meilleure évacuation des copeaux.
• Plaquettes de finition (petit rayon, coupe négative ou neutre) — pour une finition de surface et un contrôle dimensionnel élevés.
• Nuances de carbure revêtues (TiCN, Al2O3) — usage général, longue durée de vie sur les aciers et les aciers inoxydables.
• Plaquettes CBN ou céramique — pour les aciers trempés ou le surfaçage à sec à grande vitesse.

3. Comment sélectionner une fraise à surfacer : liste de contrôle étape par étape

• Déterminez le diamètre requis : les diamètres plus grands augmentent l'avance par tour (FPR) et réduisent le temps de cycle, mais nécessitent plus de puissance et de rigidité de la broche.
• Adaptez la taille et la qualité de la plaquette au matériau : choisissez des qualités plus résistantes pour les coupes interrompues et des qualités revêtues pour les matériaux abrasifs.
• Vérifiez les limites de la machine : vérifiez que le régime de la broche, la puissance et le cône du porte-outil peuvent prendre en charge la fraise à surfacer choisie à la vitesse de coupe et à l'avance cibles.
• Pensez au liquide de refroidissement et à l'évacuation des copeaux : le liquide de refroidissement interne traversant le corps de la fraise améliore la durée de vie des plaquettes et l'état de surface, en particulier sur l'acier inoxydable et le titane.
• Évaluez l'équilibre et la configuration : les fraises à surfacer de grand diamètre doivent être équilibrées et fonctionner avec un serrage approprié pour minimiser les vibrations.

4. Paramètres de coupe recommandés et exemples de calcul

Les paramètres de surfaçage sont généralement exprimés en vitesse de coupe (Vc, m/min ou SFM), vitesse de broche (RPM), avance par dent (fz) et profondeur de coupe (ap et ae). Utilisez la vitesse de coupe recommandée par le fabricant pour la qualité et le matériau de la plaquette, puis calculez le régime et l'avance comme indiqué ci-dessous.

4.1 Calculs de base

Pour calculer la vitesse de broche à partir de la vitesse de coupe :

RPM = (1 000 × Vc) / (π × D) — où Vc est en m/min et D est le diamètre de l'outil en mm.

Pour calculer la vitesse d'avance :

Avance (mm/min) = RPM × nombre de dents effectives × fz (mm/dent). Les dents efficaces peuvent être inférieures au nombre total d’inserts en cas d’entrée/sortie ou d’engagement partiel.

4.2 Exemple : fraise à surfacer 80 mm sur acier 1045

• Supposons que Vc = 200 m/min pour la plaquette en carbure revêtue choisie.
• RPM = (1000 × 200) / (π × 80) ≈ 795 RPM.
• Si vous utilisez 6 plaquettes et fz = 0,12 mm/dent, Avance = 795 × 6 × 0,12 ≈ 572 mm/min.
• La profondeur de passe (ap) pour l'ébauche peut être de 2 à 4 mm et l'engagement radial (ae) de 50 à 100 % en fonction de la rigidité de la fraise et de la machine.

5. Stratégies d'usinage et conseils de montage

Un surfaçage efficace nécessite une attention particulière au serrage, à la direction d'approche et au pas. Préférez le fraisage en montée pour un meilleur état de surface et une durée de vie plus longue des plaquettes lorsque votre machine et votre contrôleur le permettent. Utilisez un luminaire stable et minimisez le surplomb en porte-à-faux. Lors de l'usinage de pièces fines ou flexibles, réduisez l'engagement radial et utilisez plusieurs passages de lumière pour éviter les vibrations et le retour élastique.

5.1 Enjambements et passes

• Ebauche : ae plus grand (60 à 100 % du diamètre de la fraise) et ap plus profond avec fz conservateur pour maximiser l'enlèvement.
• Semi-finition : réduire ae et ap, augmenter légèrement fz pour préparer la passe de finition.
• Finition : petits ae et ap, fz fin et RPM plus élevé si la finition de surface est critique.

6. Entretien, inspection et dépannage

6.1 Contrôles quotidiens

• Inspectez les plaquettes pour déceler tout écaillage des bords, tout bord rapporté (BUE) ou toute fissuration thermique et remplacez-les avant qu'une usure importante ne provoque une mauvaise finition de surface.
• Vérifiez le faux-rond de la fraise avec un indicateur à cadran ; un faux-rond dépassant la limite indiquée par le fabricant de la plaquette peut provoquer une usure rapide ou une rupture.
• Nettoyez les canaux de liquide de refroidissement et assurez-vous que la pression et le débit du liquide de refroidissement sont adéquats pour le type d'insert choisi.

6.2 Problèmes courants et solutions

• Vibrations/bruitages : réduisez le porte-à-faux, diminuez l'avance par dent, augmentez la vitesse de broche ou passez à un outil plus rigide.
• Mauvaise finition — vérifiez la qualité des bords de la plaquette, utilisez le fraisage en avalant, augmentez le régime ou ajoutez une passe de finition légère avec un ap réduit.
• Durée de vie courte des plaquettes — confirmez la qualité correcte du matériau, vérifiez le liquide de refroidissement, réduisez la vitesse de coupe si une usure à haute température est observée.

7. Tableau de référence rapide : paramètres de démarrage suggérés