Les procédés d'usinage et la coupe
Module 2 / 5
Sommaire
2.2 Le fraisage et le perçage
Après le tournage, le fraisage est le second grand procédé d'enlèvement de matière de l'atelier. Le principe s'inverse : ce n'est plus la pièce qui tourne, mais l'outil. Le fraisage ouvre la porte aux pièces prismatiques — surfaces planes, rainures, poches, contours — et s'accompagne d'opérations voisines incontournables : le perçage, l'alésage et le taraudage. Ce chapitre pose les bases du procédé et des gestes qui l'entourent.
Tournage ou fraisage : qui tourne, qui avance ?
Tournage
Pièces de révolution
Fraisage
Pièces prismatiques
Le principe du fraisage
En fraisage, c'est l'outil — la fraise — qui est animé du mouvement de rotation (le mouvement de coupe). La pièce, fixée sur la table de la machine, se déplace pour présenter la matière à l'outil : c'est elle qui porte le mouvement d'avance.
C'est exactement l'inverse du tournage, où la pièce tourne et l'outil avance. Cette inversion change tout : on ne se limite plus aux formes de révolution. Le fraisage usine surtout des pièces prismatiques, c'est-à-dire des pièces à formes planes — surfaces, rainures, poches, contours, épaulements.
La fraiseuse et ses éléments
La machine se décompose en quelques éléments essentiels à connaître :
- La broche : elle entraîne la fraise en rotation. Elle peut être verticale ou horizontale selon le type de fraiseuse.
- La table : elle porte la pièce et assure les déplacements selon les trois axes X, Y et Z.
- Le système de bridage : étau, brides ou montage d'usinage qui maintient fermement la pièce.
On distingue la fraiseuse conventionnelle (déplacements pilotés manuellement par l'opérateur) et le centre d'usinage à commande numérique (MOCN), où les déplacements sur les axes sont commandés par un programme. Le centre d'usinage permet d'enchaîner automatiquement plusieurs opérations et d'usiner des formes complexes.
Les principales opérations de fraisage
Le fraisage couvre une grande variété d'opérations selon la forme recherchée :
| Opération | Ce qu'elle réalise |
|---|---|
| Surfaçage | Planer une surface pour la rendre plane et lisse. |
| Contournage (fraisage de profil) | Usiner un contour, le pourtour d'une pièce. |
| Rainurage | Réaliser des rainures (logements de clavette, glissières...). |
| Poches | Évider une cavité fermée dans la matière. |
| Perçage / alésage / taraudage | Réaliser et finir des trous, créer des filetages intérieurs. |
On parle de fraisage en bout lorsque l'usinage se fait avec le bout de la fraise (face frontale), et de fraisage en roulant lorsqu'il se fait avec la périphérie (le flanc) de l'outil.
Fraisage en avalant ou en opposition
Selon le sens relatif de l'avance de la pièce et de la rotation de la fraise, on distingue deux modes de travail :
- Le fraisage en opposition : la dent de la fraise attaque la matière dans le sens contraire de l'avance. Le copeau commence fin et finit épais.
- Le fraisage en avalant : la dent attaque dans le même sens que l'avance. Le copeau commence épais et finit fin.
Le choix influence l'état de surface, l'usure de l'outil et les efforts de coupe. Le fraisage en avalant est souvent privilégié sur les centres d'usinage à commande numérique, dont la rigidité et l'absence de jeu permettent d'en tirer parti.
Les opérations de fraisage et de perçage en un coup d'œil
Surfaçage
Planer une surface.
Rainurage
Creuser une rainure.
Perçage
Réaliser un trou au foret.
Taraudage
Filetage intérieur.
Contournage
Usiner un contour.
Perçage, alésage et taraudage
Autour du fraisage gravitent trois opérations de réalisation et de finition de trous :
- Le perçage : réaliser un trou à l'aide d'un foret. C'est l'opération de base pour créer un trou.
- L'alésage : reprendre un trou existant pour obtenir une précision de diamètre et un bon état de surface — plus fins que ce que donne le simple perçage.
- Le taraudage : réaliser un filetage intérieur dans un trou, pour y visser une vis ou un goujon. Il nécessite un pré-perçage au bon diamètre.
Quelques points de vigilance : soigner le pré-perçage (diamètre adapté avant taraudage), assurer la lubrification pour limiter l'échauffement, et veiller au débourrage des copeaux en remontant régulièrement le foret hors du trou pour évacuer la matière et éviter le bourrage.
Le serrage de la pièce et la sécurité
Une pièce mal tenue ruine l'usinage et devient dangereuse. Le maintien de la pièce repose sur plusieurs moyens :
- L'étau : pour les pièces de forme simple et régulière.
- Le bridage sur table : brides et cales pour les pièces plus grandes ou de forme particulière.
- Le montage d'usinage : dispositif dédié, conçu pour positionner et serrer une pièce de série.
La rigidité du serrage est indispensable : une pièce mal bridée vibre, dégrade l'état de surface, peut casser l'outil et devient un danger pour l'opérateur.
Mes réflexes terrain
- Je vérifie que la pièce est solidement bridée avant de lancer la broche : pas de jeu, pas de vibration.
- Pour un taraudage, je contrôle le diamètre de pré-perçage et je lubrifie ; je débourre les copeaux en perçage profond.
- Je mets mes lunettes et je retire mes gants avant d'approcher d'un outil en rotation.
À retenir
- En fraisage, c'est la fraise qui tourne (mouvement de coupe) et la pièce qui avance sur la table : l'inverse du tournage.
- Le fraisage usine surtout des pièces prismatiques : surfaces, rainures, poches, contours.
- La fraiseuse comprend broche (verticale ou horizontale), table (axes X, Y, Z) et système de bridage ; conventionnelle ou centre d'usinage MOCN.
- Opérations clés : surfaçage, contournage, rainurage, poches, perçage, alésage, taraudage ; fraisage en bout ou en roulant.
- Le mode avalant ou opposition influence état de surface, usure et efforts ; l'avalant est privilégié sur MOCN rigide.
- Un serrage rigide est vital : une pièce mal bridée vibre, casse l'outil et devient dangereuse. Lunettes obligatoires, pas de gants près des parties tournantes.