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Outils de fraisage
Savoir quel outil de fraisage utiliser en usinage est un aspect très important et nous avons souvent du mal à comprendre ce qu'il faut utiliser.
Beaucoup, après tous les hauts et les bas pour le choix ou la construction de la fraise CNC, se retrouvent devant les premiers processus, et ici les premiers problèmes et doutes surgissent :
Quel outil j'utilise ?
A quelle vitesse vais-je ?
Combien de tours dois-je faire à l'outil électrique ?
Normalement tu fais le test avec le premier outil que tu as sous la main, tu essaies l'usinage qui sort généralement mal et puis tu passes la nuit sur internet à chercher des nouvelles utiles entre forums et catalogues d'outils en ligne, le matin là on veille avec des idées confuses et avec mille tests à faire.
C'est normal, on a vécu ça et on va tous le traverser comme ça.
Ce qui suit sont de petits conseils et considérations basés sur mon expérience.
Commençons par la terminologie courante, souvent l'outil qui effectue physiquement l'usinage est indiqué avec le nom "fraisage", mais la machine qui effectue l'usinage à l'aide de l'"outil de fraisage" est également indiquée avec le même nom "fraisage".
Si vous lisez quelque part: "J'ai utilisé une fraise de 2 millimètres avec deux tranchants", cela signifie l'utilisation d'un "outil de coupe", si à la place vous trouvez écrit: "J'ai utilisé une fraise manuelle (ou CNC) à trois axes pour le traitement », désigne l'utilisation d'une fraiseuse manuelle ou CNC.
Dans la suite de mon exposé, j'appellerai l'outil de fraisage "cutter", mais dans tous les cas, ce que je veux dire doit être clair (j'espère ..).
Avant d'entrer dans les spécificités des outils de fraisage, je fais un petit passage sur la machine sur laquelle sont montées les fraises, car il est important de comprendre quelles peuvent être les limites mécaniques de celle-ci, qui déterminent ensuite des erreurs ou des problèmes dans le traitement phase, ce que je veux dire est bientôt dit.
Si la structure du cutter est en bois et avec des guides obtenus à partir de ceux des tiroirs, on est probablement en présence d'une structure peu rigide et avec un peu de jeu dans la main, si vous sentez le jeu, il va être difficile d'avoir des usinages très précis même sur du bois ou du plastique, et ce quel que soit le type d'outil de fraisage monté.
Les écarts lors de l'usinage génèrent des vibrations lors de la coupe et par conséquent un usinage mal réalisé.
« Pas de problème pour ça », me direz-vous, « j'ai une fraise à métaux avec un système de guidage prismatique et un outil électrique à haute fréquence géré par un onduleur », une fraise typiquement chinoise.
Attention, cela ne veut pas dire qu'il n'y a pas de jeux ou de faiblesses.
Je vois souvent des modèles de fraises cnc chinoises avec des guides prismatiques cependant, montés sur une structure en tôle (faible rigidité), ou des douilles à recirculation de billes monté en porte-à -faux (horreur mécanique), même les supports d'outils électriques trop minces (donc fléchissent).
Sur l'électrobroche alors il y aurait beaucoup à écrire, je vénère le modèle chinois typique avec refroidissement par eau, souvent ces modèles n'ont pas de roulements pour les charges axiales, ils ne supportent donc pas beaucoup d'opérations comme le perçage.
Moralité : touchez, tirez, déplacez et vérifiez votre machine pour comprendre sa cohérence (évidemment lorsqu'elle est éteinte !!!_), savoir si elle a ou non des jeux vous permettra alors de mieux évaluer les causes de mauvais traitements.
Et maintenant les coupeurs.
Il existe des milliers de types de fraises, comprendre comment les choisir en fonction de la matière à usiner demande beaucoup d'expérience, une myriade de facteurs peuvent changer même de manière radicale, la coupe finale, je n'entrerai pas dans le détail de comment un cutter fonctionne pendant la coupe, cependant quelques informations de base sont nécessaires.
Caractéristiques principales
Voyons maintenant le principales caractéristiques de la fraise, et en particulier les angles qui se forment entre elle et la pièce, plus précisément ces angles sont également appelés "buts":
Tranchant : c'est le tranchant qui coupe la matière
Poitrine : C'est la surface antérieure au tranchant de l'outil (a).
Déshabillé devant (γ) : est l'angle qui se forme dans la partie avant du tranchant, où il se détache les copeaux. L'angle est défini par l'axe vertical et le coffre avant de l'outil. Un outil est dit POSITIF lorsque cet angle crée une "rampe" pour la puce. Si au contraire le coffre a tendance à s'incliner vers l'avant de l'outil, et dépasse la ligne verticale, alors on parle d'outils NEGATIFS, c'est un angle très important que nous reprendrons plus tard, dans l'image l'angle de dépouille est POSITIF.
Feuille inférieure (α) : est l'angle entre l'axe horizontal et le dos de l'outil (b). c'est la partie arrière de l'outil qui laisse derrière elle la zone enlevée, elle doit toujours être positive, sinon on dit que "l'outil perle la matière"
Angle de coupe (β) : est la partie de l'outil entre le fond et le râteau avant. c'est un angle important, parfois si cet angle est trop petit, on dit que "l'outil est trop gourmand", c'est-à -dire qu'il se coince dans la matière.
Puce : (d) est le matériau enlevé.
Sens de coupe de l'outil : (c) dans le cas de nos fraises, il s'agit d'un mouvement de rotation normalement à droite.
Direction de l'avance axiale : (e) est le déplacement qui détermine la profondeur de coupe.
Outil positif (a) et négatif (b)
Des outils positifs
Les outils positifs sont utilisés lorsque nous avons besoin d'une grande capacité de coupe et de l'absence de bavures sur les bords. Plus l'outil est positif, plus ces caractéristiques augmentent, au détriment de la durée de vie de l'outil et de sa stabilité. Il est utilisé dans les matériaux non ferreux et mous tels que le bois, le plastique, le laiton et l'aluminium. Plus le matériau est tendre, plus nous aurons besoin d'outils positifs, l'un des effets des outils positifs est la réduction de la température dans la zone de coupe. L'utilisation d'outils négatifs sur du plastique, par exemple, génère beaucoup de chaleur et le plastique a tendance à fondre, annulant ainsi le succès du traitement.
Outils négatifs
Les outils négatifs se distinguent par leur grande résistance et certains cas par leurs finitions (en fonction du matériau à usiner). Ils génèrent beaucoup de chaleur, ce qui peut poser un gros problème. Mais leur robustesse les rend très utiles pour les matériaux ferreux et les aciers en général. Un autre petit inconvénient est dû à l'effort de coupe qui demande de la force et de la puissance de coupe.
Dans nos fraises, nous n'irions guère «délibérément» utiliser un outil à râteau négatif.
Revenir au "sol à sol" sur le choix de l'outil et pour passer à des exemples simples, banals mais compréhensibles, essayons de voir quel type de couteau nous devrions utiliser pour trois types d'aliments :
Salami: couteau très tranchant, très petit angle de coupe (β), grande habileté de l'opérateur à garder un angle de coupe avant positif.
Pain: couteau très similaire à celui du salami, pas forcément tranchant mais certainement avec un bord dentelé.
Fromage Grana : couteau émoussé, très grand angle de coupe.
Vous comprenez que comme pour l'alimentation, même avec nos emporte-pièces et pour tout type de matière, il faut utiliser des outils de coupe adaptés, si on essaie de couper le salami avec le couteau à parmesan, il sera difficile de faire un bon sandwich.
Matériaux principaux
De retour sérieux essayons de comprendre dans quel matériau les fraises peuvent être fabriquées.
D'une manière générale, ils peuvent être réalisés en HSS ou en Widia.
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RSS (acier rapide) ou acier super rapide , est un matériau très utilisé dans la fabrication d'outils de travail des métaux (couteaux et outils pour le tour, forets, disques pour découper des pièces métalliques, etc.). Les propriétés de coupe des outils HSS sont excellentes, il convient de noter que l'acier HSS n'est pas un type d'acier unique, mais une catégorie d'aciers, c'est-à -dire qu'il existe des dizaines d'aciers qui peuvent être appelés génériquement HSS.
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Widia ou encore métal dur ou Carboloy, est un matériau composé de particules dures de carbure de tungstène noyées dans une matrice métallique (souvent du cobalt).
Il est produit par le processus de frittage, c'est-à -dire que les poudres fines des composants sont mélangées, pressées puis chauffées tout en maintenant une pression élevée afin que les granulés des poudres se rassemblent pour former une seule pièce. Cela signifie que les métaux durs ne sont pas de vrais métaux, mais des carbures (80-95%) liés par un métal.
Les métaux durs sont utilisés pour fabriquer des outils pour les procédés industriels avec enlèvement de copeaux (tournage, fraisage, perçage, taraudage). Les outils en carbure sont plus durs que les outils en acier à très haute vitesse (HV 1500 vs HV 1000) et résistent à des températures de coupe plus élevées (1000 ° C vs 600 ° C) permettant donc des vitesses de traitement plus élevées. Un inconvénient du carbure est sa ténacité inférieure à celle de l'acier rapide (ils sont plus cassants).
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Ainsi dit, deux conclusions peuvent être tirées :
La première est que si mes procédés sont principalement liés à des matériaux tendres comme le bois ou le plastique, je peux utiliser des fraises HSS (moins chères), la seconde est que si je travaille plus l'aluminium, le laiton ou encore le carbone, j'utilise des fraises Widia.
En réalité cependant, les matériaux comme l'aluminium ou même le laiton, sont mieux travaillés avec des fraises HSS, alors le bois, notamment MDF ou multicouche, est mieux travaillé avec des fraises Widia car ils durent plus longtemps, le bois semble un matériau facile, mais use la coupe tranchant de la fraise prématurément, en effet les entreprises qui travaillent le bois utilisent presque toujours même des outils diamantés (plaquettes en diamant synthétique industriel).
Comment reconnaître si un cutter est en HSS ou Widia : Je vais vous expliquer deux méthodes simples, la première est basée sur le poids, un cutter Widia pèse toujours plus d'un en HSS, cela est dû au poids spécifique plus important du matériau, la deuxième méthode, probablement la plus pratique, est que d'utiliser un simple aimant, les fraises HSS sont très attirées par l'aimant car elles sont essentiellement en acier, tandis que celles en Widia sont très peu attirées par l'aimant, précisément parce qu'elles sont constituées de carbures et très peu de fer.
Revêtement des outils : Vous avez peut-être remarqué que certains fraises ont une couleur or, d'autres sont d'un gris foncé.
Ce sont des revêtements de surface qui rendent la surface de l'outil beaucoup plus dure et augmentent considérablement sa résistance à l'usure.
Ces revêtements sont de plusieurs types, ils sont à base de nitrure de titane, de carbo-nitrure de titane ou encore de nitrure de chrome et ainsi de suite, ils sont réalisés à la fois sur des fraises HSS et Widia.
Eh bien, nous sommes arrivés à un bon point mais il reste encore les conclusions et les choses les plus importantes que chacun de nous veut savoir.
Quels cutters j'utilise pour mon travail, où les trouver, combien ils coûtent et comment je les utilise, je parie que vous auriez aimé lire cette partie tout de suite.
Choix de l'outil
« Quels couteaux dois-je utiliser pour mon travail ? » quand on me pose cette question, je donne normalement ce petit modèle
Fraises Widia type "Diamant"
Utile pour : Balsa, carbone, dépron, bois très tendres, contourage des bases de vétronite
Vitesse Kress environ 5, vitesse de coupe environ 400 mm/min, vitesse de plongée environ 300 mm/min
Fraise "Diamant" ainsi appelée en raison de sa forme, diamètre recommandé 3,17 - 2,4 - 1,8 mm
Fraise hélicoïdale avec deux tranchants en métal dur (Widia)
Utile pour: bois dur, contreplaqué plastique, aluminium également.
Vitesse Kress environ 5, vitesse de coupe environ 400 mm/min, vitesse de plongée environ 300 mm/min
Diamètres de 3,17 à 6 ou 8 mm
Fraise hélicoïdale à un tranchant en métal dur (Widia)
Aluminium, bois dur, contreplaqué plastique.
Vitesse Kress environ 4, vitesse de coupe environ 400 mm/min, vitesse de plongée environ 300 mm/min.
Pour aluminium 1 mm d'épaisseur, vitesse de coupe environ 120 mm/min, vitesse de plongée environ 80 mm/min, lubrifier légèrement la coupe avec du spray "Svitol" ou de l'huile silicone
diamètre recommandé 3,17 - 3 mm
Coupe-burin
Création de pistes PCB, traitement de gravure de texte sur bois, plastique, aluminium
Vitesse Kress environ 4, vitesse de coupe environ 200 mm/min, vitesse de plongée environ 100 mm/min.
Fraise dite "burin" avec un tranchant en métal dur (Widia), diamètre recommandé de 3,17, angle 60° et pointe de 0,2 mm
Ensemble de fraises
Ensuite, il y a ce kit de fraises disponibles dans de nombreux centres commerciaux, ils sont de chez Valex, ils ont un faible coût, je les utilise pour aplatir, couper ou profiler, le roulement de pointe doit être retiré si utilisé avec des machines CNC.
Ils sont utilisés sur du bois, du MDF ou du contreplaqué.
Informations utiles
Où puis-je trouver les cutters : je les trouve normalement sur les magasins en ligne chinois, ils sont bon marché, de mauvaise qualité et de consistance mais ils répondent à mes besoins, si j'ai besoin de quelque chose de plus efficace, je me tourne vers les magasins de fournitures mécaniques spécialisés, ici les coûts se multiplient par 10, mais la qualité est beaucoup plus élevée.
Ces magasins sont difficiles à trouver, ils vendent directement aux entreprises mécaniques par l'intermédiaire de représentants, ils ne vendent souvent pas aux particuliers ou du moins à ceux qui ne sont pas immatriculés à la TVA.
J'ai de la chance car je travaille dans le monde de la mécanique, mais ne me contactez pas pour les achats !!!
L'idéal est d'avoir l'ami ou l'ami de l'ami représentant de ces entreprises, qui en quelque sorte pourra vous conseiller et vous fournir le cutter adapté à vos besoins.
Il existe également des boutiques en ligne italiennes qui vendent des cutters « professionnels » pour les loisirs, mais revendent souvent des produits chinois à des prix plus élevés.
Sur Ebay, vous pouvez parfois trouver de bonnes affaires, même sur Subito.il vous arrive de voir de nouveaux outils à des prix abordables.
Combien coûtent les fraises : maintenant vous avez lu la réponse entre les lignes ci-dessus, si vous prenez les fraises de Chine, les prix passent à environ 1,5 euros pour les fraises Widia avec deux tranchants diamètre 3,17 mm, pour les plus gros diamètres oui ça peut atteindre 5-10 euros, compte tenu des frais de port inclus, je dirais que ce sont d'excellents prix, mais allez lire ma note sur les perceuses chinoises.
Comment utiliser les fraises : c'est-à -dire à quelle vitesse de rotation, vitesse d'avance et profondeur de coupe.
Sur ce sujet, il existe des traités entiers sur la façon de définir les valeurs, ils sont généralement fabriqués par les fabricants de tels outils, spécifiques à un certain type, avec des dimensions, le matériau avec lequel il est fabriqué, le type de revêtement, le matériau à traiter, finition requise et bien plus encore. Par exemple, si je dois réaliser un moule de découpage en acier trempé et que je dois effectuer quelques opérations d'ébauche, le catalogue du fabricant de fraises m'indique quel type de fraise utiliser et quels paramètres de coupe je dois utiliser avec l'usinage.
Il s'agit de l'utilisation de machines à commande numérique professionnelles dans lesquelles sont utilisés des outils spéciaux d'un coût considérable et pour un usinage de précision typiquement mécanique.
Dans notre cas il est difficile d'aller travailler l'acier avec nos pantographes, prohibitif d'utiliser des fraises professionnelles (elles coûtent à partir de 50 euros), pour ensuite les monter sur des électrobroches à grande vitesse où il n'est pas possible de régler et de maintenir une rotation fixe la vitesse.
Il est peu probable qu'un vendeur de fraises chinois vous dise que sur le hêtre vous devez utiliser une fraise spécifique à tours totaux, mais que pour le bouleau il vaut mieux utiliser un autre type de fraise, que sur le plastique (mais quel type de plastique !!) il vaut mieux remonter une fraise à deux goujures avec des passes de 2 mm.
Aussi pour le travail du bois, il y aurait des coupeurs spécifiques professionnels adaptés, mais vous comprenez que les coûts sont très élevés et en tout cas ce sont des outils à utiliser sur de "vrais" pantographes.
Si vous allez sur les différents forums à la recherche d'infos, vous trouverez des avis très différents sur quoi et comment utiliser, peut-être trouverez-vous ceux qui vous donnent les bons conseils car peut-être qu'ils font ce type de travail par profession, comment trouver les conseils de ceux qui "croient" bien travailler avec un modèle de cutter spécifique.
​ La morale est que vous seul pouvez comprendre si un outil de fraisage fonctionne bien ou non, si vous avez fait quelque chose de mal ou si vous allez trop lentement ou trop vite avec la coupe, ce n'est qu'avec votre expérience, votre persévérance et votre raisonnement que vous pourrez comprendre comment travailler.
Cutters de Chine : La grande force est qu'ils sont bon marché et semblent être fabriqués par des professionnels.
Parfois, on se demande où est la différence entre ceux-ci et les professionnels vendus à un prix 10 à 15 fois plus élevé.
La différence est là , et ça se voit souvent.
Commençons par le matériau avec lequel ils sont fabriqués, principalement ils sont déclarés fabriqués en Widia, mais il existe des centaines de types de Widia en fonction de la qualité et des caractéristiques, inutile de dire que je ne pense pas que la qualité du matériau dont ils sont faits soit la meilleure , parfois je vois qu'ils s'écaillent prématurément et s'usent facilement même juste en coupant du bois.
Coins coupés ou nus, vous souvenez-vous de ce qui est écrit ci-dessus ? Ce sont des angles TRES importants et déterminent la bonne coupe de l'outil.
Selon la matière à découper, ces angles varient, mais dans les coupeuses chinoises ces angles ne sont pas indiqués ou en tout cas ils ne sont pas respectés lors de la fabrication des coupeuses.
Certains angles de coupe ne sont pas présents, voir photo sur le côté (l'outil perle latéralement).
J'ai pris la peine de photographier certains de mes coupeurs chinois au microscope et j'ai remarqué que l'angle de coupe avant était négatif, en effet lorsqu'on travaillait avec de la matière plastique, la coupe était très mauvaise et il préférait fusionner plutôt que se couper.
Les Chinois, quand ils fabriquent ces moulins, commencent avec les bonnes meules d'affûtage qui font les bons angles de coupe, mais ensuite ils fabriquent des milliers de moulins sans réaffûter les meules et donc la plupart des moulins ne coupent pas bien.
Le réaffûtage des roues, le contrôle dimensionnel et le contrôle qualité ont un coût .......
On trouve parfois des fraises chinoises revêtues de Titane pour une durée de vie plus longue, mais j'ai des doutes sur la qualité de tels revêtements.
J'utilise des cutters en provenance de Chine, dans 80% de mes processus, ils sont également bons, mais si j'ai parfois des problèmes, je comprends qu'ils ne sont peut-être pas dus au type de cutter, mais à sa qualité.
