Qu’est-ce qu’une fraise à bout sphérique ?
Une fraise à bout sphérique est une fraise, un outil de coupe utilisé dans les machines-outils, dont l’extrémité est de forme sphérique.
La forme de la section transversale de la surface de coupe est à angle droit en raison de la forme plate des fraises à bout sphérique, alors que la forme de la section transversale peut être incurvée lors de la coupe avec une fraise à bout sphérique.
L’utilisation d’une fraise à bout sphérique permet de former librement des surfaces incurvées tant que le rayon de courbure est supérieur au rayon de la sphère de la fraise à bout sphérique, sans avoir recours à un centre d’usinage à 5 axes doté d’un mécanisme d’inclinaison de l’outil de coupe.
Utilisations de la fraise à bout sphérique
La fraise à bout sphérique convient à l’usinage de surfaces courbes. Il est particulièrement utilisé pour la copie et l’usinage R sur les machines-outils à commande numérique. Outre les surfaces courbes, la fraise à bout sphérique peut également être utilisé pour les surfaces planes, les poches et diverses autres formes. Cependant, comme la pointe de la lame est sphérique, l’usinage sans R n’est pas possible.
Les fraiseuses à 4 et 5 axes permettent de découper une grande variété de formes, ce qui les rend adaptées à la fabrication de pièces et de moules pour l’automobile et l’aéronautique, qui requièrent des formes complexes. De plus, le point zéro de la vitesse périphérique de la pointe de l’outil peut être contré, ce qui augmente la durée de vie de la lame et la vitesse de la pièce à usiner.
Principe de la fraise à bout sphérique
La fraise à bout sphérique est une méthode d’usinage permettant de découper des surfaces courbes en trois dimensions. Elle est devenue indispensable pour les moules et les composants de plus en plus complexes. Pour les surfaces courbes, la surface de coupe peut être finie avec une grande précision et, si elle est finie avec une grande précision, le temps nécessaire au processus de polissage manuel pour la finition peut être réduit.
L’inconvénient du fraisage en bout de bille est que la pointe de la lame est sphérique, ce qui laisse une cuspide lors de la coupe de surfaces planes. Par conséquent, la finition de la surface n’est pas très bonne. Pour améliorer la rugosité de la surface, les trajectoires d’usinage doivent se chevaucher, ce qui augmente le temps de coupe. La précision de la surface usinée dépend également du point de contact entre la fraise à billes et le matériau à couper. Par conséquent, en inclinant la fraise à billes et en coupant au point où la lame peut bien couper, il est possible de couper avec une grande précision et d’éviter la rupture de l’outil. Cependant, l’angle doit être ajusté pour s’adapter à la surface incurvée du matériau, ce qui augmente la difficulté de la programmation.
L’inclinaison des fraises n’est pas possible avec les machines à 3 axes, alors que les machines à 5 axes permettent de gagner du temps et d’obtenir une coupe de haute précision.
Autres informations sur les fraises à bout sphérique
1. Comment utiliser les fraises à bout sphérique
La forme ronde et sphérique de l’arête de coupe signifie que les fraises à bout sphérique peuvent être utilisées pour couper n’importe quelle forme, y compris les surfaces planes, les surfaces latérales et les surfaces sphériques, ainsi que pour arrondir les angles à l’aide du rayon de la fraise à bout sphérique. En raison de la nature sphérique de l’arête de coupe, le diamètre de l’outil augmente progressivement de la pointe vers l’extérieur et la vitesse de rotation change également.
Comme le diamètre de l’outil à la pointe est nul, la vitesse de rotation reste nulle quelle que soit la vitesse de rotation de l’outil. Par conséquent, l’usinage uniquement à la pointe, où la rotation est nulle, ne produit pas de bons résultats pour la fraise ni pour la pièce, comme des surfaces sales ou des arêtes déversées. Pour obtenir de bons résultats d’usinage avec une fraise à bout sphérique, il est important d’utiliser la plus grande partie possible de l’extérieur de la face de coupe et d’entrer en contact avec la pièce à une vitesse de rotation élevée.
Sur les machines à 5 axes dont les angles de la table et de la broche sont librement variables, la fraise ou la table peut être inclinée à n’importe quel angle pour obtenir une bonne précision. Il n’est pas impossible d’usiner des surfaces planes avec une fraise à billes. Bien que cela prenne plus de temps qu’avec une fraise, il est possible d’usiner une surface plane en la décalant de moitié (10 mm pour 20 mm) par rapport au diamètre de la bille et en remplissant la surface plane.
Dans ce cas, la surface sera sensiblement irrégulière et non propre. Bien qu’elle soit limitée aux utilisations d’ébauche, une seule fraise à billes peut être utilisée universellement pour tout, des formes de surface complexes à l’usinage de surfaces planes avec usinage latéral.
2. Fraises à billes à pointe
Pour les fraises à billes de grand diamètre, supérieur à 20 mm, il existe des modèles pleins et des modèles à deux arêtes de coupe amovibles et interchangeables. Les plaquettes interchangeables ne peuvent pas être réaffûtées et réutilisées, comme c’est le cas pour les modèles pleins.
En revanche, elles sont faciles à remplacer en cas de détérioration du tranchant, ce qui est simple et réduit le temps nécessaire pour changer les lames. Selon le type de pointe, il en existe deux : l’une pour l’ébauche et l’autre pour la finition ; pour l’ébauche, une pointe est symétrique en haut et en bas.
Dans de nombreux cas, une pointe peut être utilisée pour deux opérations d’usinage si elle est retournée et ajustée après utilisation. Les billes pour la finition sont des plaquettes monoblocs en forme de demi-lune et ne peuvent pas être réusinées en remontant les arêtes de coupe comme c’est le cas pour l’ébauche.
3. Machines utilisées
Les principaux types de machines utilisées avec les fraises à billes sont les toupies CNC à 3 axes, les toupies CNC à 4 axes et les toupies CNC à 5 axes. Chaque défonceuse CNC lit les données 3D créées par un logiciel de CAO/FAO et les traite à l’aide de fraises à billes.
La précision de l’usinage peut être ajustée en fonction du rayon de l’arête de coupe de la fraise à billes, du nombre de tours et de la vitesse de progression. Récemment, des machines dotées d’une fonction de coupe à grande vitesse ont également été introduites spécifiquement pour l’usinage à grande vitesse.
- Défonceuses CNC à 3 axes
Les fraiseuses CNC à 3 axes sont commandées par trois axes – X, Y et Z – et conviennent pour le fraisage plan et le rainurage à faible profondeur. - Défonceuses CNC à 4 axes
Les défonceuses CNC à 4 axes possèdent un axe rotatif en plus des axes X, Y et Z. Elles conviennent à l’usinage tridimensionnel et à la gravure, car elles peuvent tourner pendant l’usinage. - Défonceuses CNC à 5 axes
Les défonceuses CNC à 5 axes disposent d’un axe de basculement en plus de l’axe 4 axes, ce qui permet d’usiner des formes plus complexes.