Pour calculer les vitesses de la fraiseuse CNC, il faut respecter un ensemble de paramètres, généralement établis par les fabricants de machines-outils ; prenant en compte la vitesse d'avance, la vitesse de coupe, le nombre de tours par minute, les caractéristiques de la pièce à usiner, etc.

Paramètres d'usinage des machines-outils

Avant de calculer les vitesses de fraisage pour l'usinage du métal, du bois et d'autres matériaux, il est important de comprendre les différents paramètres nécessaires à des calculs précis. La vitesse de fraisage appropriée dépend des paramètres décrits ci-dessous.

Vitesse avant

La vitesse d'avance (VA) est un terme utilisé en mécanique des machines-outils qui désigne la vitesse instantanée relative à laquelle l'outil de coupe (ici, la fraise) se déplace vers la surface du matériau pour enlever de la matière ; il s'agit de la vitesse du mouvement de coupe (à ne pas confondre avec la vitesse de coupe). Ce paramètre est calculé à partir de la trajectoire suivie par l'outil de coupe dans le sens d'avance sur une minute.

La vitesse d'avancement est exprimée en mètres par minute.

vitesse de coupe

La vitesse de coupe (VC) est la vitesse à laquelle l'arête de coupe de la fraise tourne sur la pièce à usiner. Ce paramètre, exprimé en mètres par seconde, détermine la distance parcourue par la dent de l'outil de coupe. La vitesse de coupe est généralement fournie par le fabricant de l'outil ; celui-ci indique la vitesse recommandée et la vitesse maximale de la machine à ne pas dépasser.

Cette vitesse varie en fonction du matériau de la pièce et de l'opération d'usinage. Pour calculer la vitesse de coupe, il est important de tenir compte du fait qu'un diamètre de fraise plus important entraîne une vitesse de coupe plus élevée. Il en va de même pour la vitesse de rotation (tours par minute) : une vitesse de rotation plus élevée se traduit également par une vitesse de coupe plus élevée.

Tours par minute

Cette valeur exprime la vitesse de rotation de la broche, c'est-à-dire la vitesse à laquelle la broche tourne et le nombre de tours complets qu'elle effectue en une minute. Les fraiseuses CNC fonctionnent généralement entre 6 000 et 24 000 tours par minute (tr/min).

Chargement de puce

Également appelée avance par dent, elle correspond à l'épaisseur de matière enlevée par chaque dent de l'outil de coupe sur la surface de la pièce lors d'une rotation complète. Un chargement correct des copeaux permet de contrôler la température de la fraise et d'éviter la surchauffe. L'avance par dent dépend de la vitesse de rotation et de l'avance.

Profondeur axiale

La profondeur de passe influe sur la vitesse de la fraiseuse. Une faible profondeur de passe rend le fraisage plus sûr, mais nécessite plusieurs passes, ce qui augmente le temps d'usinage. Lorsqu'on augmente la profondeur de passe, et donc la taille des copeaux, il faut réduire l'avance de la machine.

Profondeur radiale

La profondeur ou la largeur de passe radiale varie selon la robustesse de la machine-outil CNC. Pour un fraisage latéral correct, il est important de réduire l'avance jusqu'à 25 %.

Importance des vitesses de la fraiseuse

La vitesse de rotation de la fraiseuse est essentielle pour obtenir de bons résultats d'usinage. Un déséquilibre entre l'avance et la vitesse de broche (tr/min) entraîne une mauvaise finition et peut, dans certains cas, déstabiliser la machine-outil et provoquer la rupture de la fraise. Il est donc important que tous les paramètres de coupe mentionnés ci-dessus soient adaptés à la rigidité, à la puissance et aux autres caractéristiques de la fraiseuse.

Il convient également de noter que les fraises utilisées sur les machines CNC peuvent être fabriquées en acier rapide (HSS), en carbure de tungstène, en diamant PCD, ou en d'autres matériaux. Ainsi, plus la dureté de l'outil est élevée, plus la vitesse de coupe augmente ; toutefois, il peut être nécessaire de réduire l'avance.

La vitesse d'une fraiseuse dépend non seulement de la machine elle-même et de ses différents paramètres, mais aussi du type d'usinage effectué et des caractéristiques de la pièce (matériau, conception, forme, etc.). Ainsi, la vitesse varie selon qu'il s'agisse de fraisage, de rainurage ou d'autres procédés similaires. Quel est l'impact de la vitesse d'une fraiseuse sur les opérations d'usinage ? Par exemple, une avance plus importante permet un meilleur contrôle de la production de copeaux, ce qui réduit les temps de coupe et l'usure de l'outil. Cependant, cela augmente également le risque de casse de la fraise et la probabilité d'une rugosité de surface. À l'inverse, une avance réduite produit des copeaux plus longs, améliorant ainsi la qualité d'usinage ; les inconvénients sont une usure accrue de la fraise, un temps d'usinage plus long et des coûts d'usinage plus élevés.