fraisage (suite)

Fraisage frontal

L’axe de la fraise est placé perpendiculairement à la surface travaillée, l’avance se faisant perpendiculairement à cet axe et parallèlement à la surface à usiner. La fraise travaille non seulement par ses tranchants périphériques, mais aussi avec la partie frontale de ses dents. Ce type d’outil est appelé fraise deux tailles. La profondeur d’attaque d’une dent étant constante, l’effort sur chaque dent l’est aussi. De plus, par rapport au fraisage cylindrique, le nombre de dents en prise est plus grand : la fraise tourne plus régulièrement, avec moins d’à-coups. Aussi les surfaces obtenues présentent-elles un meilleur état de surface et la capacité d’enlèvement de matière est-elle en général augmentée de 20 p. 100 environ.

Types de fraises

Que l’on travaille en sens direct ou en avalant, les contraintes que subit la fraise sont variables. Pour diminuer ces à-coups, on a d’abord cherché à augmenter le nombre de dents en prise, en utilisant une fraise à denture plus rapprochée. Mais, si le nombre de dents augmente, les tranchants sont nécessairement plus rapprochés, ce qui augmente les difficultés d’affûtage. De plus, l’entredent devient trop petit et ne peut plus contenir le copeau. Il faut donc réduire l’avance, et l’on arrive à des épaisseurs inférieures au copeau minimal, ce qui rend le fraisage impossible.

Une autre méthode consiste à utiliser des fraises à denture en hélice. L’outil est plus cher, mais la coupe est continue. Son emploi présente néanmoins des inconvénients. D’abord, ces fraises donnent naissance sur la broche de la machine à une réaction axiale que l’on annule en associant deux fraises dont les dentures sont opposées. D’autre part, il se produit un frottement supplémentaire du copeau sur la face d’attaque, qui accélère l’usure des dents de l’outil. Il existe une très grande variété de fraises, chacune conçue pour un cas particulier d’usinage. Aussi le prix des fraises nécessaires pour exécuter sur une machine la plupart des opérations classiques d’usinage représente-t-il une fraction importante du coût de cette machine.

Machines à fraiser ou fraiseuses

Dans la conception et la réalisation des machines à fraiser, le plus couramment appelées fraiseuses, dont le prix d’achat est relativement plus élevé que celui des autres machines-outils, on s’est efforcé de construire des ensembles aux possibilités très variées, ayant une durée de vie plus longue, une plus grande capacité de production par réduction des temps morts, une simplification des modalités d’utilisation et une amélioration de la qualité du travail quant à la précision obtenue et à l’état de surface des pièces fraisées par suppression de toute vibration. Les fraiseuses sont classées soit en fonction de la conception d’ensemble de la structure, soit en fonction de la position de l’axe de la broche.

Classement en fonction de la conception d’ensemble de la structure

• Fraiseuse à console mobile. Elle est encore actuellement la plus répandue parmi les petites machines ; la table de travail est à mouvements croisés et se déplace horizontalement sur la face supérieure d’une console qui est fixée à la face avant du montant (du bâti) par des glissières verticales. La broche peut alors être montée dans une tête d’usinage fixe, car les trois mouvements (longitudinal, transversal et vertical) peuvent être obtenus par déplacement de la pièce. Il existe également des fraiseuses à console mobile dont la tête d’usinage, qui est montée sur un coulisseau appelé bélier, peut se déplacer automatiquement dans le sens transversal. Dans ce cas, la table ne se déplace que longitudinalement ; sa construction en est simplifiée et l’ensemble d’autant plus rigide.

• Fraiseuse à banc fixe. Elle est essentiellement constituée par un banc comportant des glissières longitudinales, sur lesquelles est placée la table, et un bâti (ou montant) comportant des glissières verticales. Le mouvement vertical est obtenu par déplacement d’un ensemble, soit porte-tête, soit console-bélier-tête de fraisage, ces ensembles étant fixés latéralement au bâti. Les mouvements transversal et longitudinal sont obtenus, dans le premier cas, par la table par l’intermédiaire d’un chariot à mouvements croisés se déplaçant sur le banc ; dans le second cas, le mouvement longitudinal est réalisé par déplacement du chariot sur le banc exclusivement longitudinal, et le mouvement transversal se fait par déplacement du bélier porte-tête sur les glissières horizontales de la console. De conception assez récente, la fraiseuse à banc fixe répond aux besoins du travail en grande série, spécialement pour usiner des pièces lourdes. Un tel travail, qui oblige à de grandes vitesses de coupe et à des passes importantes, réclame de la machine une rigidité à toute épreuve. Or, dans les fraiseuses classiques, cette rigidité est partiellement compromise par la console en porte à faux et les glissières transversales du support de table, et c’est pour pallier ces inconvénients que l’on réalise des machines à banc fixe.

Classement en fonction de la position de l’axe de la broche

• Fraiseuse horizontale à console mobile. Elle est essentiellement constituée par un bâti, une console de hauteur variable, qui supporte une table à mouvements croisés, une broche, avec son mécanisme d’entraînement à vitesse variable, et une fraise fixée dans le nez de broche.

Le bâti, en fonte stabilisée, est fortement nervure à l’intérieur pour être quasi indéformable. Il comporte en général deux boîtes de vitesses, l’une pour la rotation de la broche, l’autre pour les mouvements d’avance des différents chariots. Son socle est aménagé en double réservoir : d’une part pour le liquide d’arrosage de la fraise, en général un mélange d’eau et d’huile soluble ; d’autre part pour le lubrifiant nécessaire au graissage des organes mobiles de la machine.

La console glisse verticalement sur la face avant du bâti et est soutenue par un support de console, à l’intérieur duquel se trouve la vis permettant les déplacements verticaux. Pour éviter les vibrations, elle est immobilisée en période de fraisage par un double serrage : d’une part sur le support de console ; d’autre part contre la glissière verticale du bâti. Cette console porte un chariot, qui se déplace transversalement et qui supporte à son tour la table, quelquefois par l’intermédiaire d’une semelle orientable.