Qu'est-ce que le fraisage angulaire ? Guide complet de l'usinage CNC

En conception mécanique, rares sont les pièces parfaitement carrées. Les ingénieurs tracent souvent des lignes non perpendiculaires sur leurs plans. Ces lignes facilitent des opérations telles que le soudage, l'assemblage et la création de rainures spécifiques. Le fraisage angulaire CNC est un procédé clé qui permet de réaliser ces lignes angulaires sur les pièces métalliques.

Ce procédé est essentiel pour de nombreux secteurs, notamment l'aérospatiale, l'automobile, la fabrication de moules et les dispositifs médicaux. Le fraisage angulaire influe sur l'aspect et les performances d'une pièce. Il peut impacter la qualité des soudures, l'assemblage des pièces et leur durée de vie. Chez Yonglihao Machinery, le fraisage angulaire est au cœur de notre activité. Service d'usinage CNC. Nous combinons cette technique avec d'autres procédés comme le tournage CNC et la découpe laser. Cela nous permet de proposer à nos clients des solutions d'usinage complètes et précises.

Qu'est-ce que le fraisage angulaire ?

Le fraisage angulaire est un procédé qui enlève de la matière selon des angles différents de 90 degrés. Il diffère du fraisage traditionnel. fraisage de face, Le fraisage angulaire, qui fonctionne sur des surfaces planes, permet de créer des zones inclinées ou des angles spécifiques. On peut citer comme exemples courants les chanfreins à 45°, les rainures en queue d'aronde à 60° et les rainures en V.

Lors de la réalisation de ces caractéristiques, l'outil ne se déplace pas simplement verticalement ou horizontalement. Il pénètre dans la matière selon un angle précis. Plusieurs méthodes permettent d'y parvenir : ajuster la pièce, incliner la broche de la machine ou utiliser des fraises spéciales. L'essentiel est de créer un angle stable et contrôlable, facile à vérifier et à reproduire pour de nombreuses pièces.

Dans le secteur, les termes “ fraisage d'angle ” et “ fraisage angulaire ” sont souvent utilisés indifféremment. Certains affirment que le fraisage d'angle concerne un angle fixe, tandis que le fraisage angulaire implique plusieurs angles. En atelier, cependant, les deux termes désignent généralement le fraisage de formes angulaires.

Différences par rapport au fraisage conventionnel

En fraisage en bout classique, la broche de la machine est soit parallèle, soit perpendiculaire à la pièce. Les trajectoires d'outil sont principalement des lignes droites et des plans. L'objectif principal est de contrôler les dimensions, la planéité et l'état de surface.

Le fraisage angulaire modifie cette relation simple. Un angle fixe existe entre la direction de coupe et la pièce. Cela modifie la direction des forces de coupe. La charge sur l'outil devient plus complexe. Pour les pentes longues et les grands angles, la machine doit être très rigide. Les dispositifs de serrage, les outils et les systèmes de refroidissement sont également soumis à des exigences plus élevées. Les ingénieurs doivent aller au-delà des dimensions correctes. Ils doivent également s'assurer de la précision de l'angle, de la régularité de la pente et de la reproductibilité de l'opération pour de nombreuses pièces.

Une erreur fréquente consiste à croire que le meulage manuel peut remplacer le fraisage d'angle. Une meuleuse d'angle peut convenir pour des chanfreins simples avec des tolérances larges. Cependant, elle n'est pas assez précise pour des pièces fonctionnelles telles que les biseaux de soudure ou les cônes d'étanchéité. Le travail manuel ne garantit pas la régularité. Le fraisage d'angle CNC intègre l'angle, la largeur et la position dans un programme. Ces paramètres deviennent ainsi des éléments contrôlables du processus de qualité.

Comment se déroule concrètement le fraisage angulaire ?

Il existe plusieurs façons de créer une pente ou une rainure angulaire. En production, on distingue trois méthodes principales, qui peuvent être utilisées seules ou combinées.

1. Incliner la pièce à usiner : Vous pouvez utiliser des outils comme des étaux d'angle ou des plateaux tournants. Ceux-ci maintiennent la pièce à l'angle souhaité. Ensuite, une fraiseuse standard suit une trajectoire rectiligne. Cette méthode est flexible et convient parfaitement aux pièces uniques ou aux essais. Son principal inconvénient est que le bridage nécessite davantage d'étapes. Le montage peut être moins rigide et le positionnement plus difficile à reproduire. Les pièces fines ou longues peuvent nécessiter un support supplémentaire.
2. Réglage de la tête de fraisage de la machine ou utilisation d'une tête angulaire : Certains centres d'usinage sont équipés de têtes de fraisage pivotantes. Il est également possible d'y monter une tête d'angle externe. Celle-ci permet à la broche de pivoter selon un angle précis. La pièce reste à plat sur la table, ce qui simplifie le bridage et améliore la rigidité. Cette solution est idéale pour la fabrication de nombreuses pièces avec le même angle. Son principal inconvénient réside dans la nécessité d'utiliser des machines spécifiques. Le réglage de l'angle peut s'avérer long. Un étalonnage et un verrouillage précis sont également essentiels.
3. Utilisation de fraises spéciales à arêtes de coupe angulaires : Parmi les exemples, citons les fraises à angle unique, les fraises à double angle et les fraises à queue d'aronde. Avec ces outils, il n'est pas nécessaire d'incliner la pièce ni la broche. L'angle est créé par la forme des dents de la fraise. Cette méthode est très efficace pour la production en série de pièces présentant le même chanfrein ou la même rainure en V. Elle facilite également l'homogénéité des pièces. Le principal inconvénient réside dans le coût de l'outillage. Une fraise à angle fixe n'est pas adaptée à tous les projets.

Chez Yonglihao, nous commençons par analyser le dessin, la taille du lot et le matériau. Ensuite, nous choisissons la méthode d'usinage la plus adaptée. Pour certaines pièces, nous pouvons combiner plusieurs méthodes. Par exemple, une machine 3 axes avec un dispositif de réglage d'angle et une fraiseuse à chanfreiner. Cette approche permet d'optimiser la précision, l'efficacité et le coût.

Fraises à angle commun

Le choix judicieux des outils est essentiel à la réussite du fraisage angulaire. Les fraises à un angle et à deux angles sont deux des types les plus courants.

• Fraises à angle unique : Ces fraises possèdent un tranchant conique sur une seule face. Les angles courants sont de 30°, 45° et 60°. Elles sont idéales pour réaliser des chanfreins ou des biseaux sur une seule face. Lorsqu'une pièce nécessite un angle sur une seule face, une fraise à angle unique est un excellent choix. Elle permet un contrôle précis de la position et de la direction du biseau. Ces fraises sont disponibles dans une large gamme d'angles et de diamètres pour répondre à tous les besoins.
• Fraises à double angle : Ces fraises possèdent des arêtes de coupe coniques des deux côtés. Vues de profil, elles ressemblent à un “ V ” inversé. Elles sont idéales pour l'usinage de rainures en V et de chanfreins symétriques. Elles sont particulièrement utiles pour réaliser une forme symétrique en une seule passe, réduisant ainsi le nombre de trajectoires d'outil. Par exemple, il est possible de réaliser les chanfreins supérieur et inférieur d'un trou en une seule passe, ce qui permet de gagner du temps en évitant les changements d'outils.

D'autres outils sont également utilisés pour le fraisage angulaire, notamment les fraises à chanfreiner, les fraises à queue d'aronde et les fraises à fraiser. Leurs arêtes de coupe ont un angle fixe. En choisissant les trajectoires d'outil appropriées, il est possible de créer des pentes ou des chanfreins contrôlés sur une pièce. L'utilisation judicieuse de ces outils est souvent plus économique et plus simple que le recours à des montages spéciaux.

Méthode d'exécution du fraisage angulaire

Chez Yonglihao Machinery, le fraisage d'angles est un processus complet, et non une simple étape. Il commence dès réception du dessin et se déroule en plusieurs étapes :

Étape 1 : Planification des processus et analyse des dessins

Nous commençons par identifier tous les angles présents sur le dessin. Nous repérons les simples chanfreins et vérifions ceux qui influent sur le soudage, l'étanchéité ou le transfert de charge. Ces derniers nécessitent un contrôle de tolérance spécifique. Ensuite, nous réfléchissons à leur usinage. Est-il possible de le réaliser en une seule opération ? De combien de systèmes de coordonnées avons-nous besoin ? Quels outils de contrôle sont les plus adaptés pour les mesurer ultérieurement ?

Étape 2 : Fixation de la pièce et établissement du point de référence

Nous choisissons le dispositif de fixation approprié en fonction de la forme de la pièce. Il peut s'agir d'un étau, d'une équerre ou d'un indexeur. Lors du serrage, nous devons utiliser correctement les surfaces de positionnement. Cela garantit un positionnement précis de la pièce, et non un simple maintien. Nous utilisons ensuite des outils tels que des comparateurs à cadran et des jauges d'angle. Nous alignons la pièce sur le système de coordonnées de la machine. Cet alignement constitue la base de tous les calculs d'angles.

Étape 3 : Sélection de l’outil et paramétrage de la coupe

Nous examinons le matériau et le type d'angle. Nous décidons d'utiliser une fraise droite avec un dispositif de fixation ou une fraise d'angle spéciale. Nous commençons généralement par des paramètres prudents : nous réduisons légèrement la vitesse de broche et la profondeur de passe. Cela garantit un usinage correct de la première pièce. Nous vérifions le bon fonctionnement du système et les copeaux. Ensuite, nous optimisons progressivement les paramètres.

Étape 4 : Essais de découpe, ajustements et production en série

Nous effectuons des essais de coupe sur des chutes de métal ou une pièce témoin. Nous vérifions que les angles, les largeurs et la qualité de surface sont conformes aux exigences. Nous ajustons la compensation d'outil, les décalages et les paramètres de coupe si nécessaire. Une fois tous les réglages validés, nous lançons l'usinage en série. Nous surveillons l'usure des outils, l'état de la machine et l'évacuation des copeaux.

Étape 5 : Inspection et contrôle de la qualité

Les chanfreins simples peuvent être contrôlés à l'aide de rapporteurs, de comparateurs d'angles et de pieds à coulisse. Les angles critiques nécessitent des outils plus précis, tels que des comparateurs optiques ou des machines à mesurer tridimensionnelles. Pour la production en série, nous appliquons une stratégie bien définie.

• Nous inspectons minutieusement la première pièce.
• Nous prélevons des échantillons de pièces au cours du processus.
• Nous confirmons également la dernière pièce.

Cela garantit que tous les angles sont dans les limites de tolérance pour chaque lot.

Quels sont les facteurs qui influencent le plus la qualité du fraisage angulaire ?

Pour assurer la stabilité du fraisage angulaire, il est essentiel de maîtriser trois éléments principaux : les paramètres, la rigidité et le refroidissement.

En matière de paramètres, les forces de coupe sont plus complexes à gérer qu'en fraisage à plat. Cela est particulièrement vrai sur les pentes raides et longues. Utiliser des paramètres trop agressifs, comme pour le fraisage à plat, peut engendrer des problèmes : fortes vibrations, erreurs d'angle et écaillage. La stratégie courante consiste à privilégier plusieurs passes superficielles plutôt qu'une seule passe profonde. Une vitesse de coupe plus lente permet également d'obtenir une coupe plus stable.

Pour garantir la rigidité, la force de coupe en pente pousse souvent la pièce latéralement. L'ensemble du système doit donc être parfaitement stable. Si une pièce est simplement maintenue dans un étau standard sans support latéral, elle risque de bouger. Ce mouvement peut engendrer des erreurs d'angle et de dimension. Pour les pièces fines ou longues, nous utilisons souvent des supports spéciaux ou des montages sur mesure afin d'améliorer la rigidité.

Pour le refroidissement et l'évacuation des puces, différents matériaux de fraisage Les besoins en liquide de refroidissement varient selon les matériaux. L'acier et la fonte nécessitent une quantité suffisante de liquide pour évacuer la chaleur et éviter la surchauffe du tranchant. L'acier inoxydable et les alliages de titane peuvent durcir sous l'effet de la chaleur, ce qui les rend plus difficiles à usiner. L'aluminium et le cuivre peuvent présenter une accumulation de résidus sur l'outil si les copeaux ne sont pas correctement évacués, ce qui risque de rayer la surface. L'espace étant restreint autour des zones angulaires, les buses de refroidissement doivent être parfaitement orientées.

Avantages et limites du fraisage angulaire

Le fraisage angulaire présente des avantages indéniables, mais aussi certaines limites. Comprendre ces deux aspects vous permettra de faire des choix de procédés plus judicieux.

Voici un résumé simplifié :

Pour les fabricants, les principaux avantages sont la constance et la réduction des coûts globaux. Pour les concepteurs, il est important de connaître les limites. Tous les angles complexes que l'on peut dessiner ne sont pas faciles à usiner. Pour certains angles extrêmes, d'autres procédés comme… affûtage L'usinage par électroérosion pourrait aussi être préférable. Parfois, une modification de la conception est la meilleure solution.

Considérations de sécurité

Le fraisage angulaire présente des risques supplémentaires par rapport au fraisage classique. La trajectoire des copeaux est plus difficile à prévoir et les forces latérales exercées sur l'outil sont plus importantes.

Lors de la découpe de pentes ou de rainures en V, les copeaux rebondissent souvent sur la surface inclinée. Leur trajectoire est irrégulière et ils peuvent même être projetés de manière inattendue. Les opérateurs doivent porter un écran facial complet, et non de simples lunettes de sécurité, afin de se protéger des projections de copeaux à grande vitesse.

Les forces latérales sont plus importantes lors de la coupe en angle. Si la pièce n'est pas correctement fixée, elle risque de se déplacer ou d'être éjectée de la machine. L'outil pourrait également s'ébrécher ou se casser. Après l'inclinaison de la pièce ou de la tête de fraisage, tous les axes doivent être correctement verrouillés. Tout mouvement de ces axes pendant la coupe peut endommager la pièce et présenter un risque pour la sécurité.

Pour les matériaux comme l'aluminium, qui produisent de longs copeaux, une bonne protection est indispensable. Utilisez un système d'arrosage haute pression et des protections contre les copeaux. Cela empêche les longs copeaux de s'enrouler autour de l'outil ou du dispositif de fixation.

Erreurs courantes et recommandations

On peut éviter bien des leçons difficiles. Voici quelques erreurs courantes et comment les éviter :

Erreur 1 : Copie directe des paramètres de fraisage à plat

• Problème: On constate immédiatement de fortes vibrations et des marques d'outils. Les angles et les dimensions sont incorrects.
• Cause: Les paramètres d'origine sont trop agressifs pour la découpe en angle.
• Recommandation: Dans un premier temps, réduisez la vitesse, la profondeur de coupe et l'avance de 30% à 50%. Ensuite, optimisez-les progressivement en fonction des essais de coupe.

Erreur 2 : Serrage sans positionnement angulaire précis

• Problème: L'angle semble correct, mais les mesures montrent un écart de 0,5° ou plus. Les pièces d'un même lot présentent des angles différents.
• Cause: La pente a été réglée à l'œil, sans référence précise.
• Recommandation: Pour les angles critiques, utilisez des outils comme des plaques sinus ou des équerres. Vérifiez la première pièce avec un rapporteur d'angle ou une machine à mesurer tridimensionnelle.

Erreur 3 : Refroidissement insuffisant lors de l’usinage de l’aluminium

• Problème: Des copeaux adhèrent à l'outil. La surface inclinée présente des rayures. La finition de surface est médiocre.
• Cause: La chaleur n'est pas bien évacuée et de l'aluminium s'accumule sur le tranchant de l'outil.
• Recommandation: Utilisez une lubrification minimale (MQL) ou un liquide de refroidissement à base d'alcool. Évacuez rapidement les copeaux. Vous pouvez également réduire la vitesse de broche.

Erreur 4 : Aucun échantillonnage en cours de traitement

• Problème: Tout un lot de pièces présente des erreurs d'angle. Il faut les retravailler ou les mettre au rebut.
• Recommandation: Mettez en place des contrôles simples. Par exemple, vérifiez la courbure d'une pièce à l'aide d'un rapporteur d'angle toutes les 5 à 10 pièces. Si vous détectez un défaut, vous pouvez le corriger immédiatement.

Facteurs de coût

Le prix du fraisage angulaire est généralement supérieur de 20% à 80% à celui du fraisage à plat. Cela s'explique par la complexité accrue des montages, des outils et des contrôles. Les principaux facteurs de coût sont :

• Exigences de tolérance angulaire : Si la tolérance angulaire est très faible (±0,1° ou moins), cela implique davantage d'essais de coupe et un temps d'inspection plus long. Les coûts peuvent alors augmenter de 30% à 50%.
• Équipements et outillage : Si vous avez besoin de fraises spéciales, de têtes d'angle ou de machines 5 axes, des frais supplémentaires s'appliquent. Ce supplément, généralement compris entre 20% et 40%, couvre les coûts de la machine et de sa mise en service.
• Difficulté matérielle : Pour des matériaux comme le titane et l'acier inoxydable, les besoins en outillage et en refroidissement sont plus importants. L'utilisation des outils est également beaucoup plus rapide. Les ateliers appliquent souvent un supplément 50%–100% pour ces matériaux.
• Taille du lot : Pour les petites séries (moins de 10 pièces), il est difficile de répartir les coûts fixes. Le prix unitaire est souvent le double, voire plus. Pour les séries plus importantes, le fraisage angulaire peut s'avérer moins coûteux que le travail manuel.

Lors de la conception d'un angle complexe, tenez compte de sa fonctionnalité et de son coût. Consultez votre partenaire de fabrication. Demandez-lui si une modification de la tolérance angulaire ou de la structure peut réduire les coûts tout en répondant à vos besoins.

Tolérances et assurance qualité

Beaucoup de gens se demandent : “ Quelle précision peut atteindre le fraisage angulaire ? ” Il n'y a pas de réponse unique, mais nous pouvons donner une plage de référence.

• Sur une machine standard à 3 axes, obtenir une précision de ±0,3° à ±0,5° est un bon résultat.
• Avec des dispositifs de fixation angulaires de précision et une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT), les tolérances peuvent être poussées jusqu'à la plage de ±0,1°.
• Avec des machines 5 axes haut de gamme et des processus stables, il est possible de maintenir des angles à ±0,05° ou mieux.

Pour l'inspection, nous combinons généralement différents outils :

• jauges d'angle numériques : Idéal pour des contrôles rapides en atelier.
• Comparateurs optiques : Idéal pour analyser les profils et les points de vue locaux.
• Machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) : Utilisé pour les rapports officiels, notamment pour les points de vue critiques.

Chez Yonglihao, nous sélectionnons les outils de contrôle adaptés à chaque pièce. Nous fournissons des enregistrements CMM pour les angles critiques dans le cadre de notre traçabilité qualité. fraisage CNC sur mesure Les projets d'entreprises de prototypage rapide bénéficient tout particulièrement d'un contrôle qualité rigoureux, car ces pièces comportent souvent de multiples caractéristiques angulaires ou uniques.

Applications courantes du fraisage angulaire

Le fraisage angulaire joue différents rôles selon les secteurs industriels. L'objectif principal reste toujours le même : répondre à un besoin géométrique tout en optimisant le coût et la fiabilité.

Dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile, Le fraisage angulaire permet de réaliser des détails liés aux charges et à l'écoulement des fluides, comme les pentes des nervures d'aile et des carters de moteur. Des angles corrects et une bonne qualité de surface réduisent les contraintes, améliorent l'écoulement et constituent une base solide pour l'assemblage.

Dans l'industrie du moule, Le fraisage angulaire sert à réaliser les angles de dépouille des moules en plastique et les chanfreins des matrices d'emboutissage. Des pentes appropriées facilitent le démoulage des pièces. Elles augmentent également la durée de vie du moule et simplifient le polissage.

Dans le domaine des équipements médicaux et de précision, Le fraisage angulaire élimine les arêtes vives tout en préservant la fonctionnalité. Les chanfreins des plaques osseuses et des instruments chirurgicaux ne doivent pas léser les tissus mous. Ils doivent également garantir un ajustement et un mouvement fluides des pièces. Les exigences en matière de régularité et de finition de surface sont très élevées.

Conclusion

Chez Yonglihao Machinery, nous considérons le fraisage angulaire comme une compétence clé. Il exige une conception soignée et une amélioration constante.

Grâce à nos machines 3 axes et multiaxes, à notre important stock de fraises d'angle et à notre expérience en conception de montages, nous pouvons vous aider avec :

• Solutions complètes de fraisage angulaire pour prototypes et production en série.
• Usinage stable de matériaux comme l'aluminium, l'acier au carbone et l'acier inoxydable.
• Conseils de processus pour les pièces angulaires critiques telles que les chanfreins de soudage et les cônes d'étanchéité.
• Méthodes de contrôle qualité, y compris les rapports CMM pour une traçabilité complète.
• Des services intégrés combinant fraisage, tournage, estampage et autres opérations. Cela permet de réduire vos coûts et vos risques.

Si vous avez des plans comportant des pièces angulaires, envoyez-les-nous. Nous pouvons vous conseiller sur la faisabilité, le coût et les améliorations de conception. Nous souhaitons vous aider à garantir que vos conceptions angulaires soient à la fois fonctionnelles et faciles à fabriquer, quel que soit l'usage prévu. entreprise de prototypage rapide projet ou commande de production importante

FAQ

Le fraisage en angle est-il la même chose que le “ fraisage en pente ” ?

Oui, il s'agit fondamentalement du même principe. Dès lors qu'on enlève de la matière selon un angle différent de 90 degrés pour former une pente, on parle de fraisage angulaire.

Peut-on usiner l'acier inoxydable en angle ?

Oui, c'est possible. Mais il faut bien maîtriser l'outillage et le refroidissement. Nous utilisons généralement des outils en carbure revêtus avec un liquide de refroidissement haute pression. Nous privilégions également les passes peu profondes et répétées pour éviter les problèmes.

Ai-je besoin d'une machine 5 axes pour le fraisage angulaire ?

Non. Une machine 3 axes peut réaliser la plupart des opérations de fraisage angulaire lorsqu'elle est associée à des dispositifs de montage angulaire ou à des fraises angulaires. Une machine 5 axes est idéale pour les surfaces complexes présentant de multiples angles, mais elle n'est pas toujours nécessaire.

Quelles informations dois-je préparer pour sous-traiter la fabrication de pièces angulaires ?

Il est préférable de fournir des plans 2D/3D complets, le type de matériau, les tolérances angulaires critiques, les exigences de finition de surface, la quantité et la date de livraison. Des informations claires permettent à nos ingénieurs de concevoir la solution optimale en termes de coût, de précision et de délai.