Aller au contenu 
Avances et vitesses de coupe d'une fraise à queue à 4 dents : une méthode axée sur le réglage initial
Le réglage des avances et des vitesses de rotation d'une fraise à quatre cannelures ne se résume pas à choisir une seule valeur correcte de régime et d'avance. Le point de départ utile dépend de l'outil précis, du matériau à usiner et de l'opération à réaliser. Une fois ces données connues, le calcul est simple : calculez la vitesse de rotation de la broche, multipliez le régime par le nombre de cannelures (quatre) et par l'avance choisie par dent, puis vérifiez si la coupe et la machine peuvent supporter le résultat obtenu.
Cette dernière vérification est essentielle. Une fraise à queue à quatre cannelures effectue quatre coupes par tour, mais l'espace entre ses cannelures est plus réduit que celui d'une fraise de diamètre similaire comportant moins de cannelures. Un calcul d'avance peut s'avérer correct, alors même que le processus entraîne une accumulation de copeaux dans une rainure, provoque un frottement lors d'une passe de finition trop prudente ou surcharge un dispositif long et flexible.
Vérifiez les paramètres spécifiques à l'outil
Commencez par les données relatives à l’outil concerné. Un tableau général des matériaux peut expliquer les variables, mais il ne peut pas tenir compte du substrat de la fraise, de son revêtement, de la préparation de ses arêtes, de la géométrie de ses cannelures ou de sa longueur utile. Les recommandations des fabricants d’outils fournissent généralement une plage de vitesses de coupe et une avance par dent pour les matériaux et les conditions de coupe indiqués. Considérez ces valeurs comme un point de départ, et non comme une norme applicable à toutes les fraises à quatre cannelures.
| Valeur | Vous pouvez vous le procurer auprès de | Ce qu'il contrôle |
|---|---|---|
Diamètre de la lame, D | Outil réel ou dessin de l'outil | Convertit la vitesse de coupe en tours par minute |
Vitesse de coupe, Vc ou SFM | Données relatives à l'outil et au matériau à usiner précis | Vitesse de démarrage de la broche |
Avance par dent, fz ou IPT | Données précises sur l'outil, y compris les conditions d'engagement | Épaisseur prévue du copeau avant les corrections d'engagement |
Nombre de flûtes, z | Couteau proprement dit | Quatre pour ce calcul |
| Engagement radial et axial | Opération de FAO et trajectoire d'outil vérifiée | Espace des copeaux, charge, déformation et chaleur |
| Limites de régime, d'avance et de puissance de la machine | Documentation relative à la machine et configuration actuelle | Vérification de la possibilité d'exécuter la commande calculée |
| Faux-rond, saillie et état du porte-outil | Contrôle des mesures et de la configuration | Si les quatre arêtes partagent toutes la même coupe |
Le Série de fraises à queue à quatre dents S650 à haute dureté permet d'identifier les familles d'outils potentielles. Cela ne remplace toutefois pas la vérification de la géométrie, des dimensions et des données d'application de l'outil sélectionné avant sa programmation.
Pour une comparaison générale des produits, consultez le Série de fraises à queue à quatre dents à usage général S550, puis vérifiez bien le diamètre, la géométrie et l'application indiquée avant de saisir une valeur initiale.
Pour comparer la gamme plus large de géométries de fraises avant de restreindre votre choix à une série spécifique à quatre cannelures, utilisez le fraise en carbure de tungstène page, puis revenez aux données précises de l'outil pour le calcul final.
Il convient également de définir l'opération. Une rainure pleine largeur entoure davantage la fraise avec la matière et impose aux copeaux un trajet de sortie plus difficile qu'une coupe latérale légère. Une passe de finition avec un engagement radial faible pose un problème différent lié à l'épaisseur des copeaux. Une même fraise nominale nécessite donc des conditions de départ différentes pour ces coupes.
Calculez d'abord le régime, puis l'avance de la table
Pour les unités en pouces, la vitesse de rotation de la broche peut être calculée à partir de la vitesse de déplacement de la surface en pieds par minute :
RPM = (SFM × 3,82) ÷ D (pouces)
Pour les unités métriques :
RPM = (1 000 × Vc) ÷ (π × D (mm))
Utilisez une vitesse de coupe issue des données d'outil sélectionnées, en respectant les conditions adaptées au matériau à usiner et à l'opération. Vérifiez ensuite le résultat par rapport à la plage de régime admissible de la broche de la machine. Si le régime calculé dépasse la limite de la machine, utilisez le régime réalisable et recalculez l'avance de la table. Ne laissez pas la commande d'avance inchangée.
L'alimentation de la table est la suivante :
Vf = n × z × fz
où :
Vfest-il exprimé en pouces par minute ou en millimètres par minute ? ;ncorrespond à la vitesse de rotation de la broche, exprimée en tours par minute ;zc'est le nombre de cannelures, qui est ici de 4 ;fzL'avance par dent est exprimée en pouces par dent ou en millimètres par dent.
Ces unités permettent de vérifier rapidement s'il y a des erreurs :
(tr/min) × (dents/tr) × (longueur/dent) = longueur/min
Si la vitesse de rotation (tr/min) varie alors que l'avance par dent est censée rester constante, l'avance de la table doit varier dans les mêmes proportions. Réduire de moitié la vitesse de rotation tout en laissant l'avance par dent inchangée double l'avance par dent programmée. Réduire de moitié l'avance tout en maintenant la vitesse de rotation peut priver l'arête de matière et provoquer un frottement. Chacun de ces changements peut se justifier lors du diagnostic, mais il doit être intentionnel.
La présence de quatre cannelures explique également pourquoi une vitesse d'avance copiée à partir d'un outil à deux cannelures ne peut pas être reprise telle quelle. À régime et vitesse d'avance par dent identiques, l'outil à quatre cannelures nécessite une vitesse d'avance de la table deux fois plus élevée. Ce simple calcul ne prouve toutefois pas qu'il puisse évacuer les copeaux deux fois plus vite. L'engagement et l'espacement entre les cannelures imposent toujours des limites pratiques.
Vérifier si le nombre correspond au seuil
Cette formule décrit l'engrènement des dents. Elle ne couvre pas l'ensemble de la plage de fonctionnement. Avant d'exécuter les commandes calculées, vérifiez qu'elles respectent les conditions suivantes.
Rainurage ou fraisage latéral
Dans une rainure pleine largeur, chaque dent passe plus de temps dans la coupe et le copeau doit s'échapper par un espace restreint. Une géométrie à quatre dents peut donner de bons résultats avec un matériau et une conception d'outil adaptés, mais une rainure qui recoupe les copeaux ou retient la chaleur nécessite des conditions de départ différentes de celles du fraisage à flancs ouverts.
En cas de profondeur d'engagement radiale faible, l'épaisseur du copeau peut être inférieure à ce que laisse supposer l'avance programmée par dent. Il s'agit là d'un amincissement radial du copeau, un calcul distinct qui dépend du diamètre de la fraise et de la profondeur d'engagement radiale. Ne compensez pas en appliquant un pourcentage sans justification. Suivez les recommandations du fabricant d'outils en matière de profondeur d'engagement ou utilisez un calcul validé d'amincissement du copeau pour cette trajectoire d'usinage.
Faux-rond et charge sur les rainures
L'avance par dent suppose que les arêtes de coupe se répartissent le travail. Le faux-rond peut faire en sorte qu'une arête supporte une charge supérieure à celle prévue, tandis qu'une autre ne coupe pratiquement pas. Un outil à quatre cannelures se comporte alors moins comme quatre dents égales que comme une ou deux arêtes surchargées. Inspectez le porte-outil, la pince de serrage, le cône et l’outil, et mesurez le faux-rond lorsque le processus est sensible ou qu’une défaillance répétée des arêtes suggère une répartition inégale de la charge.
Dépassement, support et réponse de la machine
Une saillie excessive augmente le risque de déviation. Un outil, un porte-outil, une pièce à usiner ou une machine trop souples peuvent transformer une charge par dent raisonnable en vibrations, en conicité ou en mauvaise qualité de finition des parois. La limite de régime de la broche n’est pas la seule contrainte de la machine ; la puissance disponible sur toute la plage de régimes et l’avance de table réalisable sont également des facteurs importants.
La solution ne consiste pas toujours à réduire toutes les valeurs. Une coupe qui frotte peut nécessiter une plus grande épaisseur de copeaux. Une coupe qui vibre peut nécessiter un engagement radial moindre, une saillie plus courte, un support plus solide de la pièce ou une plage de vitesse différente. Identifiez la cause du problème avant de modifier le programme.
Testez la configuration sans tout modifier d'un seul coup
Considérez la première coupe comme un essai contrôlé.
- Vérifier l'identification de l'outil, son diamètre, le nombre de cannelures, sa longueur utile et son état.
- Vérifiez la propreté du porte-outil, son serrage, sa saillie, le serrage de la pièce et la trajectoire d'outil programmée.
- Enregistrez la source des données relatives à la vitesse de coupe et à l'avance par dent, ainsi que les conditions d'engagement associées à ces données.
- Calculez la vitesse de rotation (tr/min) et l'avance de la table. Vérifiez les unités de mesure et les limites de la machine.
- Commencez par un engagement prudent ou par une condition d'essai validée. Respectez le rapport d'avance par dent prévu, sauf si l'épaisseur de copeau est la variable testée.
- Surveillez la charge de la broche et l'évacuation des copeaux. Écoutez si le bruit de coupe est régulier et vérifiez que les copeaux sont bien évacués et ne sont pas réusés.
- Arrêtez la machine si les copeaux s'accumulent dans la zone de coupe, si le bruit devient irrégulier, si la charge augmente brusquement, si le porte-outil ou l'outil présente une chaleur anormale, ou si la pièce commence à bouger ou à se déformer.
- Vérifiez la forme des copeaux, l'état des arêtes, la finition des murs ou du sol et les résultats dimensionnels avant d'augmenter la cadence de production.
- Modifiez une variable et notez le résultat.
Les réglages manuels d'avance et de vitesse sont utiles pendant les essais, mais ils peuvent masquer la relation entre le régime (tr/min) et l'avance de la table. Si ces deux réglages sont modifiés, notez les valeurs effectives et calculez l'avance par dent qui en résulte avant de les valider comme nouveau programme.
Lisez le message d'erreur avant de le corriger
| Signal | Vérifiez d'abord | Première direction de réglage |
|---|---|---|
| Poussières fines, traces de salissures, mauvaise définition des contours ou polissage rapide des contours | Avance réelle par dent, faux-rond et indication précisant si le régime a été augmenté sans modification de l'avance | Rétablissez la charge de copeaux prévue dans les limites de l'outil ; ne réduisez pas automatiquement l'avance. |
| Accumulation de copeaux dans une rainure, traces de réusinage ou élévation de la température | Alimentation en air ou en liquide de refroidissement, espace entre les cannelures, engagement radial et sortie des copeaux | Améliorer l'évacuation ou réduire l'engagement ; vérifier si cette géométrie à quatre cannelures est adaptée à la fente |
| Charge élevée, déformation, conicité ou ébréchure des arêtes | Identification de l'outil, matériau, profondeur de coupe, saillie, porte-outil et puissance de la machine | Réduisez les conditions génératrices de charge, une variable à la fois ; raccourcissez ou renforcez la configuration lorsque cela est possible. |
| Des grésillements répétitifs ou un son instable | Faux-rond, porte-outil, serrage de pièce, fréquence propre et plage de vitesse | Corrigez d'abord le jeu mécanique, puis effectuez un essai en modifiant délibérément la vitesse ou le rapport. |
| Une des flûtes s'use ou s'ébrèche avant les autres | Faux-rond, état des arêtes, pince de serrage et positionnement de l'outil | Veiller à un répartition correcte de la charge avant de réduire chaque paramètre |
La température à elle seule ne suffit pas à établir un diagnostic complet. Une surchauffe de l'outil peut être due à un frottement, à une vitesse de coupe excessive, à la recoupe de copeaux ou à un mauvais apport de liquide de refroidissement. Les mesures correctives à prendre varient selon les cas.
Contrôle de mise en service
Avant de valider le processus, la fiche de configuration doit répondre aux questions suivantes :
- Les valeurs de vitesse de coupe et d'avance par dent sont-elles spécifiques à l'outil et au matériau à usiner ?
- Le régime programmé, le nombre de cannelures et l'avance de la table permettent-ils d'obtenir l'avance prévue par dent ?
- L'engagement radial et axial est-il précisé ?
- Les copeaux peuvent-ils sortir de la coupe sans être recoupés ?
- Le faux-rond, la saillie, le porte-outil et le serrage de la pièce sont-ils adaptés au résultat recherché ?
- La machine atteint-elle le régime programmé et suit-elle la trajectoire d'usinage réelle ?
- La découpe d'essai a-t-elle permis d'obtenir un son stable, une charge gérable, des bords intacts et une pièce acceptable ?
- Chaque ajustement a-t-il été effectué pour une raison bien précise ?
Si l'on ignore une réponse, le processus est encore en cours de validation. Un tableau ou une calculatrice permet d'obtenir le premier chiffre. La machine, les copeaux et la pièce mesurée déterminent si ce chiffre est acceptable pour la production.
