Les méthodes d’évidement des poches

Introduction

 En mécanique industrielle, la fabrication d’une pièce à partir d’une quantité de matière livrée sous forme de produits semi-finis (tôles, barres, etc.) requiert la mise en œuvre d’un ensemble de techniques. L’une d’entre elles est l’usinage, c’est-à-dire un enlèvement de matière par un outil coupant. L’usinage d’une pièce se décompose en une succession d’opérations, définie par la gamme d’usinage établie par le bureau des méthodes à partir du dessin de définition issu du bureau d’études. L’usinage traditionnel s’effectue, en respectant les règles de la coupe des métaux, sur des machines-outils classiques ou automatisées. L’usinage des poches nécessite en général l’enlèvement d’un important volume de matière en ébauche ou en ébauche et finition combinées. D’un point de vue géométrique, une poche est constituée d’un fond et d’une surface latérale s’appuyant sur un contour ouvert ou fermé. Le contour et par suite la surface latérale comprend un contour externe et aucun ou plusieurs contours internes . Les portions de surface latérale s’appuyant sur des contours internes sont appelées îlots. Dans ce chapitre nous présenterons les méthodes d’évidement des poches après une introduction sur le fraisage. 

Le fraisage 

Le fraisage est un procédé d’usinage réalisé au moyen d’un outil multiple (à plusieurs arêtes de coupe) qui est animé d’un mouvement de rotation.  Mouvement de rotation de la fraise qui est entraîné par la broche de la machine, Mc (mouvement rapide circulaire de coupe).  Mouvement de translation de la pièce qui est fixée sur la table de la machine,Ma (mouvement lent rectiligne uniforme d’avance). Le mouvement de translation est orienté de façon à pousser la pièce contre la fraise suivant une direction généralement perpendiculaire par rapport à son axe.

Les machines de fraisage 

Les machines à fraiser servent à réaliser des surfaçages ainsi que l’usinage des surfaces de différentes formes ; elles permettent aussi de tailler les dents et l’usinage des surfaces de forme complexe. Les fraiseuses doivent leur appellation à la fraise, outil de coupe à dents multiples utilisée sur ces machines. Le principe de travail de la fraiseuse est la combinaison d’un mouvement de coupe (rotation de la fraise sur la broche) avec un mouvement auxiliaire (translation de la table portant la pièce par rapport à la fraise) comme le montre la figure I.2 .Les machines à fraiser les plus répandues en construction mécanique et dans l’usinage des métaux sont de trois types : la fraiseuse horizontale, la fraiseuse verticale et la fraiseuse universelle. 

Les fraiseuses d’outillage (universelles)

 Cette machine sert principalement à usiner des pièces prismatiques. La pièce est fixée dans l’étau. L’outil est mis en rotation par le moteur de broche, il suit une trajectoire qui interfère avec la pièce. L’outil est muni d’une arête coupante, il en résulte un enlèvement de matière : les copeaux. Ces petits éléments de matière sont appelés les copeaux .

Fraiseuse horizontale 

Il y a des fraiseuses horizontales dont la table est mobile en translation selon les trois directions (mouvement latéral, transversal et vertical), peut aussi pivoter d’un certain angle, ce pivotement lés classe dans la catégorie des fraiseuses universelles. Dans ce cas, l’angle de rotation de la table est lu directement sur une échelle spéciale. Il y a des fraiseuses universelles qui offrent une possibilité d’inclinaison de la broche par rapport à la pièce pour donner plus de souplesse dans la réalisation des pièces par l’opérateur.

Fraiseuse verticale 

Dans la fraiseuse verticale : l’axe de la broche est perpendiculaire à la table.

Fraiseuses à commande numérique 

Le déplacement de l’outil sur la trajectoire d’usinage est décrit par l’opérateur à l’aide d’un programme. On utilise pour cela les coordonnées des différents points de passage de l’outil par rapport à la pièce. Les mouvements sont possibles sur plusieurs axes simultanément. Les mouvements sur les axes sont générés par des moteurs qui permettent aussi de choisir des vitesses d’avance. Le choix de ces vitesses s’effectue par un variateur. On dispose donc d’un large choix des vitesses.

Les procédés de fraisage

Le fraisage en bout 

L’axe de la fraise est placé perpendiculairement à la surface à usiner. La fraise coupe avec son diamètre, mais aussi avec sa partie frontale. Les copeaux sont de même épaisseur, ainsi la charge de la machine est plus régulière. La capacité de coupe est supérieure à celle réalisée par le fraisage en roulant. La qualité de l’état de surface est meilleure.

Le fraisage en roulant 

L’axe de la fraise est placé parallèlement à la surface à usiner. La fraise coupe avec son diamètre. La charge de la machine en est irrégulière, surtout lors de l’emploi de fraises à denture droite. Les à-coups provoqués par cette façon de faire donnent une surface ondulée et striée. Pour pallier ces défauts, on utilisera une fraise à denture hélicoïdale.L’amélioration enregistrée s’explique ainsi: la denture est chargée et déchargée Progressivement.

Les directions de fraisage

 La fraise effectue un mouvement de rotation tandis que la pièce avance dans sa direction. La coupe est donc ainsi définie par les paramètres impliqués. Il existe deux manières de procéder, selon le sens de rotation de l’outil par rapport à la pièce. Cette différence joue un rôle fondamental et affecte le processus de fraisage sous divers aspects. La pièce peut avancer, selon le cas, dans le sens de la rotation ou dans le sens opposé, ce qui a tout spécialement son importance en début et en fin de coupe. 

Fraisage en opposition 

Le mouvement d’avance de la pièce à fraiser est opposé au sens de rotation de la fraise. Cette dernière attaque le copeau au point d’épaisseur minimal. Dans ce cas, les dents glissent sur la surface usinée avant rotation de la fraise. Cette façon de faire provoque un grand frottement d’où une usure plus rapide des tranchants de la fraise. De plus, l’effort de coupe en fraisage horizontal tend à soulever la pièce à usiner. Les copeaux peuvent également être entraînés par la fraise et se coincer entre la pièce et les arêtes de coupe, endommageant la pièce et la fraise