I. Qu'est-ce que le fraisage à grande avance ?
Le fraisage à grande avance (HFM) est une technique de fraisage avancée utilisée dans l'usinage CNC moderne. Sa principale caractéristique est une faible profondeur de coupe et une avance élevée. Comparée aux méthodes de fraisage traditionnelles, cette technologie utilise une profondeur de coupe axiale extrêmement faible (généralement comprise entre 0,1 et 2,0 mm) et une avance par dent extrêmement élevée (jusqu'à 5 à 10 fois supérieure à celle du fraisage traditionnel), combinées à une vitesse de broche élevée, pour atteindre une avance exceptionnelle.
La nature révolutionnaire de ce concept d'usinage réside dans la transformation complète de la direction de la force de coupe, transformant la force radiale néfaste générée par le fraisage traditionnel en force axiale bénéfique, permettant ainsi un usinage rapide et efficace. La tête de fraisage à avance rapide est un outil spécialisé conçu pour mettre en œuvre cette stratégie et est devenue un outil d'usinage indispensable dans les industries modernes de fabrication de moules, de l'aéronautique et de l'automobile, entre autres.
II. Le principe de fonctionnement duFraise à grande avance
Le secret de la fraise à grande avance réside dans sa conception unique à faible angle principal. Contrairement aux fraises traditionnelles avec un angle principal de 45° ou 90°, la tête de fraise à avance rapide adopte généralement un angle principal faible de 10° à 30°. Ce changement de géométrie modifie fondamentalement la direction de l'effort de coupe.
Processus de transformation mécanique : lorsque la lame entre en contact avec la pièce, le faible angle de coupe principal dirige l'effort de coupe principalement dans la direction axiale (le long de l'axe du corps de l'outil) plutôt que dans la direction radiale (perpendiculaire à l'axe) comme en fraisage traditionnel. Cette transformation produit trois effets principaux :
1. Effet anti-vibratoire : L'importante force axiale tire le disque de coupe vers l'arbre principal, ce qui tend l'ensemble outil de coupe-arbre principal. Cela supprime efficacement les vibrations et les vibrations, permettant une coupe fluide, même en cas de porte-à-faux important.
2. Protection de la machine : La force axiale est supportée par le palier de butée de l'arbre principal de la machine. Sa capacité portante est bien supérieure à celle des paliers radiaux, ce qui réduit les dommages à l'arbre principal et prolonge la durée de vie de l'équipement.
3. Amélioration de l'avance : élimine les vibrations, permettant à l'outil de gérer des avances par dent extrêmement élevées. La vitesse d'avance peut atteindre 3 à 5 fois celle du fraisage conventionnel, avec une vitesse maximale dépassant 20 000 mm/min.
Cette conception mécanique ingénieuse permet à la tête de fraisage à alimentation rapide de maintenir un taux d'enlèvement de métal élevé tout en réduisant considérablement les vibrations de coupe, posant ainsi les bases d'un traitement de surface de haute qualité.
III. Les principaux avantages et caractéristiques duFraise à grande avance
1. Usinage haute efficacité : L'avantage le plus notable de la fraise à grande avance est son excellent taux d'enlèvement de matière (TEM). Bien que la profondeur de coupe axiale soit relativement faible, la vitesse d'avance extrêmement élevée compense totalement ce défaut. Par exemple, lorsqu'une fraiseuse à portique classique utilise une tête de fraisage à avance rapide pour usiner de l'acier à outils, la vitesse d'avance peut atteindre 4 500 à 6 000 mm/min, et le taux d'enlèvement de matière est 2 à 3 fois supérieur à celui des fraises traditionnelles.
2. Excellente qualité de surface : Grâce à un processus de coupe extrêmement fluide, le fraisage à avance rapide permet d'obtenir un excellent état de surface, atteignant généralement un Ra de 0,8 µm ou plus. Dans de nombreux cas, les surfaces traitées par les têtes de fraisage à avance rapide peuvent être directement utilisées, éliminant ainsi le processus de semi-finition et réduisant considérablement le processus de production.
3. Économies d'énergie remarquables : Des études montrent que la consommation d'énergie du fraisage à avance rapide est de 30 à 40 % inférieure à celle du fraisage traditionnel. La force de coupe est utilisée efficacement pour l'enlèvement de matière plutôt que pour les vibrations de l'outil et de la machine, ce qui permet un usinage véritablement écologique.
4. Il peut prolonger considérablement la durée de vie de l'outil : la fluidité de la coupe réduit les chocs et l'usure de l'outil, augmentant sa durée de vie de plus de 50 %. La faible force radiale réduit également la charge sur la broche de la machine-outil, ce qui le rend particulièrement adapté aux machines anciennes présentant une rigidité insuffisante ou aux usinages de grande portée.
5. Avantages de l'usinage de pièces à parois minces : Grâce à sa force radiale extrêmement faible, la fraise à grande avance est idéale pour l'usinage de pièces à parois minces et facilement déformables (telles que les composants de structure aéronautique et les pièces moulées pour carrosserie automobile). La déformation de la pièce est réduite de 60 à 70 % par rapport au fraisage traditionnel.
Référence pour les paramètres de traitement typiques de la fraise à grande avance :
Lors de l'utilisation d'une fraise à grande avance d'un diamètre de 50 mm et équipée de 5 lames pour usiner de l'acier à outils P20 (HRC30) :
Vitesse de broche : 1 200 tr/min
Vitesse d'avance : 4 200 mm/min
Profondeur de coupe axiale : 1,2 mm
Profondeur de coupe radiale : 25 mm (alimentation latérale)
Taux d'enlèvement de métal : Jusqu'à 126 cm³/min
IV. Résumé
La fraise à grande avance n'est pas un simple outil ; elle représente un concept d'usinage avancé. Grâce à une conception mécanique ingénieuse, elle transforme les inconvénients de la force de coupe en avantages, offrant une combinaison parfaite de vitesse élevée, d'efficacité élevée et de haute précision d'usinage. Pour les entreprises d'usinage mécanique qui doivent accroître leur efficacité et satisfaire aux exigences de qualité, l'application rationnelle de la technologie de la tête de fraisage à avance rapide constitue sans aucun doute un choix stratégique pour renforcer leur compétitivité.
Grâce au développement continu de la technologie CNC, des matériaux d'outillage et des logiciels de FAO, la technologie de fraisage à avance rapide continue d'évoluer, offrant un soutien technique solide pour la transformation et la modernisation intelligentes de l'industrie manufacturière. Intégrez sans tarder la tête de fraisage à avance rapide à votre processus de production et découvrez l'effet transformateur d'un usinage efficace !
Date de publication : 03/09/2025
