Dans le monde complexe de la machinerie de précision, ces rainures fines et apparemment insignifiantes jouent souvent un rôle essentiel dans les fonctions de connexion, de guidage ou d'étanchéité, assurant le fonctionnement stable de systèmes entiers. La création de ces fentes repose sur un processus d'usinage essentiel connu sous le nom de fraisage de rainures. Mais qu'est-ce qui rend exactement le fraisage de rainures unique ? En quoi diffère-t-il du fraisage en bout ou du fraisage de face conventionnels ? Cet article explore les différents aspects du fraisage de rainures pour vous aider à maîtriser cette compétence cruciale.

Le fraisage de rainures, comme son nom l'indique, est une méthode d'usinage qui utilise des outils de coupe rotatifs pour créer des formes de rainures spécifiques sur des pièces. Ces fentes servent à des fins diverses, telles que la fixation d'éléments de fixation, le guidage de composants mécaniques ou la facilitation de l'assemblage. Les géométries des fentes varient considérablement : elles peuvent être fermées, linéaires (rectangulaires), courbes (circulaires) ou apparaître comme des éléments uniques ou appariés. Le fraisage de rainures n'est pas un processus universel ; différents outils et techniques sont sélectionnés en fonction des caractéristiques et des applications des fentes.

Les fraiseuses en bout sont les outils les plus couramment utilisés pour le fraisage de rainures, avec des arêtes de coupe sur leurs faces d'extrémité et leurs côtés. Elles s'alimentent axialement le long de la pièce pour créer des fentes correspondant à la largeur de l'outil. Leur polyvalence leur permet d'usiner des trajectoires non linéaires, des profondeurs variables et même des fentes fermées (par exemple, des cavités de moule).

Principalement conçues pour l'usinage de surface, les fraiseuses de face peuvent également produire des fentes linéaires peu profondes sur de grandes pièces planes. Contrairement aux fraiseuses en bout, elles excellent dans l'enlèvement rapide de matière sur de grandes surfaces, comme l'ébauche de canaux de liquide de refroidissement dans les blocs-moteurs. Leurs grands diamètres de coupe assurent la stabilité, mais sacrifient la précision, ce qui les rend inappropriées pour les fentes étroites et profondes.

Ces outils spécialisés créent des fentes en forme de T, fréquemment utilisées dans les tables de machines-outils ou les systèmes de fixation pour fixer des brides. L'usinage des rainures en T implique généralement deux étapes : tout d'abord, une fraise en bout standard coupe une fente verticale, suivie d'une fraise à rainure en T (avec un profil de coupe horizontal) pour former la contre-dépouille.

Ces petits outils en forme de disque avec des dents de coupe périphériques produisent des rainures semi-circulaires. Ces arcs accueillent les clavettes Woodruff, qui fixent les composants de transmission de puissance ou de support de charge, comme les engrenages, aux arbres.

Cette technique consiste à monter plusieurs fraises sur un seul arbre pour usiner plusieurs fentes simultanément. Une application courante est la coupe de fentes parallèles, telles que les ailettes de dissipateur thermique. Bien que le fraisage en groupe offre des taux d'enlèvement de matière élevés pour la production de masse, il génère des forces de coupe importantes, nécessitant des montages rigides pour éviter les vibrations ou les défauts d'alignement.

L'approche la plus simple, où l'outil entre dans la pièce par un côté et se déplace linéairement le long de l'axe de la fente. Adaptée aux fentes peu profondes et à la plupart des outils standard, cette méthode simplifie la programmation, mais elle est difficile avec les fentes profondes (dépassant 3 fois le diamètre de l'outil) en raison des risques de vibrations et de forces radiales.

Semblable au perçage, l'outil plonge axialement dans la pièce. Bien que la qualité de la finition de surface puisse en souffrir, cette méthode excelle dans l'usinage de fentes profondes en réduisant les forces radiales et en minimisant la déflexion de l'outil, ce qui la rend idéale pour les matériaux durs comme le titane.

Ici, l'outil suit une trajectoire en spirale ou circulaire, permettant l'usinage avec un seul outil de fentes plus larges que le diamètre de la fraise. Cette technique réduit les forces radiales et améliore l'évacuation des copeaux, ce qui est particulièrement bénéfique pour l'acier inoxydable ou l'Inconel. Cependant, la programmation complexe de la trajectoire de l'outil exige souvent un logiciel de FAO avancé, et une finition secondaire peut être nécessaire pour éliminer les marques en spirale.

• Entrée progressive : Évitez les engagements brusques qui risquent d'écailler ou de déformer l'outil. Utilisez plutôt des entrées en rampe (approches à angle progressif) ou des plongées axiales à 180° pour les matériaux profonds/durs.
• Gestion des copeaux : Utilisez plusieurs passes ou des fraises en bout à arêtes dentelées pour casser les copeaux, combinées à un liquide de refroidissement/air haute pression pour éliminer les débris, en particulier dans les fentes fermées.
• Sélection du diamètre de l'outil : Les diamètres plus grands contrecarrent la déflexion dans les fentes profondes, mais doivent être équilibrés avec les exigences de largeur de la fente.
• Préférence pour le fraisage en opposition : Cette méthode (la rotation de l'outil correspond au sens d'avance) réduit l'usure et améliore la finition en appuyant la pièce vers le bas, minimisant les vibrations.
• Coupe continue : Assurez-vous qu'au moins une dent reste engagée pour éviter les imperfections de surface et les inefficacités.

Alors que les fraiseuses en bout sont des outils polyvalents capables de profiler, de contourner et de dresser sur plusieurs axes, les fraiseuses de rainures sont spécialisées pour la coupe de rainures et de rainures de clavettes. Les fraiseuses de rainures présentent généralement des arêtes de coupe droites optimisées pour les engagements sur toute la largeur. Le choix de l'outil dépend de la géométrie de la rainure et du matériau : les fraiseuses en bout gèrent les rainures standard, tandis que les outils dédiés comme les fraiseuses à rainure en T ou les fraiseuses Woodruff traitent des profils spécifiques.

Le fraisage de rainures s'adapte à divers matériaux, notamment les métaux (aluminium, acier, titane), les plastiques (ABS, nylon) et les alliages trempés (aciers à outils). La maîtrise de ce processus garantit la précision dans la création de caractéristiques fonctionnelles qui sous-tendent la fiabilité mécanique dans tous les secteurs.