fraise

Une fraise est un outil en acier trempé ou en carbure monté sur une broche qui tourne à grande vitesse pour enlever de la matière d'une pièce. Contrairement à un outil de tour à pointe unique, une fraise possède plusieurs arêtes de coupe sur son périmètre, ce qui lui permet d'effectuer des coupes successives pendant qu'elle tourne. L'outil est maintenu rigide dans la broche tandis que la pièce se déplace sous lui sur une table, ou la fraise se déplace vers une pièce stationnaire, selon le type de machine.

Les fraises se présentent sous plusieurs formes de base. Une fraise en bout a des cannelures (arêtes de coupe) sur ses côtés et sa pointe, coupant dans plusieurs directions simultanément; c'est l'outil de prédilection pour le rainurage et le profilage. Une fraise à surfacer est un outil de grand diamètre avec des plaquettes en carbure brasées ou serrées mécaniquement à sa surface, idéal pour surfacer de grandes surfaces planes à des cadences de production élevées. Une fraise à rainurer ou fraise-perceuse ressemble à une fraise en bout mais peut plonger verticalement. Une fraise latérale coupe uniquement sur son bord cylindrique. Les fraises à surfacer et les fraises de forme sont des géométries spécialisées pour des profils spécifiques. Le nombre de cannelures, l'angle d'hélice et l'angle de dépouille affectent tous la vitesse de coupe, l'évacuation des copeaux et la finition de surface.

L'importance du matériau et du revêtement

Les fraises en acier rapide (HSS) sont robustes et tolérantes, acceptant les coupes interrompues et les avances manuelles; elles coûtent moins cher mais nécessitent des vitesses de broche plus faibles. Les fraises en carbure sont plus dures et conservent leur dureté à des températures élevées, permettant des avances et des vitesses beaucoup plus rapides, mais elles sont fragiles et exigent des montages rigides. De nombreuses fraises de production sont revêtues de nitrure de titane, de carbure de titane ou d'oxyde d'aluminium pour prolonger la durée de vie de l'outil en réduisant le frottement et l'oxydation. Des fraises en céramique et en diamant polycristallin existent pour des applications spécialisées à grande vitesse ou ultra-dures.

La défaillance de la fraise se produit généralement par l'usure en dépouille (arrondissement progressif de l'arête de coupe), l'usure en cratère (déformation de la surface supérieure) ou l'écaillage. Les fraises émoussées génèrent de la chaleur, une mauvaise finition de surface et des vibrations; elles doivent être retirées et soit réaffûtées, soit jetées. Les configurations de production surveillent la durée de vie de l'outil par le temps, par le nombre de pièces ou par la force de coupe afin de minimiser les temps d'arrêt dus à une rupture inattendue.

La fraise appropriée pour un travail dépend du matériau à couper (l'aluminium nécessite des vitesses et des géométries différentes de la fonte ou de l'acier), de la profondeur et du type de coupe, et de la rigidité de la machine. Une broche rigide, un fluide de coupe correctement refroidi et un faux-rond précis de l'outil déterminent si une fraise fonctionne à sa capacité nominale ou tombe en panne prématurément. Dans les ateliers d'outillage et les ateliers de mécanique générale, il est pratiquement nécessaire de maintenir un large inventaire de fraises de tailles et de matériaux courants.