FRAISES À RAINURER

Une fraise à rainurer est utilisée le plus souvent sur une défonceuse CNC, une encolleuse de chants, une tenonneuse, une corroyeuse quatre faces ou un module de fraisage pour réaliser une rainure droite dans une plaque ou le bois massif.

DÉfinition fraise À rainurer

Une fraise à rainurer est un outil de coupe spécialement conçu, monté sur une machine d'usinage (du bois), qui pratique une rainure totalement rectiligne dans un matériau, comme le bois massif, les plaques de bois et le plastique. Un rabat ou course est aussi régi par la définition d'une 'rainure', telle qu'appliquée par une fraise à rainurer. Les fraises à rainurer sont équipées de lames interchangeables, de dents de coupe en carbure ou en diamant. Certaines fraises à rainurer sont composées de plusieurs éléments afin de créer différentes largeurs de rainure en transformant la fraise. Lorsqu'on utilise une CNC avec imbrication, on choisit de plus en plus souvent des défonceuses pour le fraisage des rainures. Cela va moins vite mais on n'a pas de dépassement comme avec une scie à rainurer, donc on ne fraise pas dans la pièce adjacente.

Pour éviter les problèmes, il faut choisir le bon type de fraise à rainurer pour le bon matériau

MatEriaux usinables

Bois massif

Dans le bois massif, dur ou tendre, des rainures peuvent être pratiquées avec un module de fraisage (toupie), une encolleuse de chants, une tenonneuse, une corroyeuse à quatre faces ou une machine CNC pour usinages ronds ou en combinaison avec le calibrage et le perçage de trous.

Usinage de plaque

L'application de rainures dans l'usi­nage de plaques s'effectue sur une machine CNC, une encolleuse de chants et une toupie. Un usinage typique sur les plaques est l'application de rainures pour dos d'armoire.

ProblÈmes

Los de l'utilisation de fraises à rainurer, quelques problèmes peuvent surgir. Ces problèmes peuvent découler d'un choix erroné du type de fraise en fonction du matériau à usiner ou de l'utilisation de dents de coupe usées.

Les problèmes sont fréquents lors du retrait de la lame

Sortie de la lame

Les éventuels problèmes dans l'utilisation des fraises à rainurer sont l'éclatement, l'effilochage et la cassure des fibres du bois de la rainure. Sur le bois massif, ceci ne pose pas de problème en général, parce qu'on travaille avec des
préinciseurs. Mais sur la mélamine, le stratifié ou le placage, c'est un gros problème. Ce problème se pose couramment à la sortie de la lame du matériau, donc au moment où la fraise à rainurer sort du maté­riau. Plus la rainure est profonde, plus la cassure des fibres se produira. Ce problème peut être contrôlé par le fraisage en accompagnement. Le problème avec les rainures profondes est aussi un problème d'évacuation efficace des copeaux, en raison de la grande quantité de copeaux. C'est une cause possible d'un risque accru d'éclatement.

Accompagnement ou sens contraire

En accompagnement, on peut toujours fraiser net. Cependant, ceci n'est sûr que sur une machine CNC avec amenée automatique. Sur un module de fraisage, donc avec amenée manuelle, le fraisage accompagnant est théoriquement possible, mais dans la pratique, il est très insécurisant pour l'opérateur. L'opérateur détermine le sens de rotation de la fraise et programme un fraisage en accompagnement ou en sens contraire.

Les règles d'accompagnement et de sens contraire

Il vaut mieux travailler en sens contraire, parce que c'est moins dangereux et que cela offre une tenue d'outil bien plus longue et une meilleure évacuation des copeaux. Cependant, le travail en sens contraire n'est possible que dans les machines à amenée manuelle. Si le bois massif n'est pas fraisé assez net avec les préinciseurs, l'accompagnement peut être une solution sur certaines machines (avec amenée automatique). Les préinciseurs sont indispensables en sens contraire et n'ont généralement pas envie d'accompagner. Les préinciseurs n'ont pas de sens avec le lamellé- collé! Car il n'y a pas de fibres à couper, on doit travailler en accompagnement (ou avec une forme de dent (creuse) spéciale).

Accompagnement: avantages

Le fraisage accompagnant procure une qualité de finition irréprochable des rainures. Dans l'usinage de plaques (plaques collées), on optera autant que possible pour le fraisage accompagnant. Ceci, parce que la densité des fibres vers le noyau de la plaque augmente sur certains lamellés-collés ligneux. Ceci accroît le risque de cassure des fibres. Le bois massif est sen­sible aux échardes et on peut opter pour le fraisage en accompagne­ment pour les rainures dans le bois massif. Mais le fraisage en sens contraire du bois passif est aussi possible, parce que les préinciseurs évitent les éclats.

Accompagnement: inconvénients

Les forces de fraisage sont nettement plus grandes dans l'accompagnement que dans le sens contraire. Une pièce peut être lancée avec une force mortelle. Aussi le fraisage accompagnant du bois massif avec une amenée manuelle est impossible et non autorisé, pour des raisons de sécurité. Par ailleurs, on note une perte de tenue, parce que la coupe s'émousse plus vite dans le fraisage accompagnant.

Combiné

Si l'on veut combiner une rainure et un profilé, autour d'un panneau par exemple, on pourrait exécuter tout l'usinage en un seul passage avec une fraise à profiler, dans le sens contraire. Idéalement, la rainure devrait toutefois être fraisée en accompagnement. Il est aussi préconisé de scinder le fraisage et de combiner fraisage à profiler et fraisage à rainurer. Une fraise à profiler en sens contraire et une fraise à rainurer en accom­pagnement suivent toutes deux un trajet identique sur la pièce.

profondeur de rainure maximale

La profondeur de rainure maximale dépend du diamètre de la fraise à rainurer. Plus le diamètre de la fraise à rainurer est grand, plus la profondeur de rainure est grande. Cette valeur est un paramètre d'une fraise à rainurer indiqué par le fabricant.

Nombre de surfaces de coupe

Un facteur important est le nombre de surfaces de coupe (valeur Z). Dans le fraisage à rainurer avec plaquettes, on travaille couramment avec quatre à huit dents, mais tou­jours combinées avec deux à quatre préinciseurs des deux côtés. Les scies rainureuses ont couramment douze à dix-huit dents. Tout est fonction du matériau à travailler, mais surtout de la vitesse de l'amenée. Si nous parlons de fraises à éléments identiques, le nombre de dents dépend e.a. des paramètres suivants: le matériau à usiner, le régime combiné avec le diamètre et la vitesse de passage de la machine.

largeur de coupe

Sur une fraise équipée de douilles de réglage, la largeur de coupe peut être ajustée à l'aide d'une clé hexagonale

Fixe

Les fraises à rainurer fixes ou en une seule partie ont une largeur de coupe fixe qui n'est pas ajustable. Sur les machines CNC, on choisira couramment des fraises à rainurer fixes. Sur ces machines program-mables, il est possible, si la largeur de la rainure à fraiser est plus grande que la largeur de coupe de la fraise à rainurer fixe, d'utiliser un des trajets parallèles ou recouvrants.

Avec bagues intermédiaires

Pour les modules de fraisage ou les machines manuelles, on utilise couramment des fraises à rainurer dont la largeur de coupe est réglable à l'aide de bagues inter­médiaires. Ces fraises à rainurer munies de bagues intermédiaires existent en exécutions à deux ou plusieurs parties. Les exécutions à deux ou trois parties sont les plus courantes. Les versions en quatre parties (et plus) sont difficiles à régler. Un inconvénient de ce type de fraise à rainurer est qu'il faut retirer la fraise à rainurer de l'axe pour régler la largeur de coupe. Un réglage courant est 0,10 mm.

Avec douilles de réglage

Sur ce type de fraise à rainurer réglable, la largeur de coupe peut être réglée à l'aide d'une clé hexagonale. Une seule course de 360° avec la clé peut, selon le sens de rotation choisi, augmenter ou diminuer de 1/10 mm la largeur de coupe. Le grand avantage de ce type de fraise à rainurer réglable est qu'il ne faut pas retirer la fraise à rainurer de l'axe pour régler la largeur de coupe, ce qui signifie un grand gain de temps. Avec par exemple un pied à coulisse, on peut déterminer la largeur de coupe, tandis que la fraise à rainurer reste fixée sur la machine.

AUTOMATIQUE

Les fraises à rainurer à réglage automatique sont une nouveauté. Elles permettent de modifier la largeur de coupe sur un seul agrégat lorsque la machine est en marche.

dÉfonceuses

Des rainures peuvent être pratiquées dans le bois et le plastique avec une défonceuse. La largeur de coupe de la rainure est identique au diamètre de la défonceuse, mais des rainures plus larges sont possibles en plusieurs passages.

Inconvénients

Lors du fraisage de rainures avec une défonceuse, la vitesse du fraisage est limitée. De plus, il est bien plus difficile d'évacuer les copeaux produits.

Avantages

Le grand avantage de cette méthode de travail est naturellement qu'on peut obtenir des rainures avec des trajets aléatoires, tandis qu'une fraise à rainurer ne peut suivre que des trajets droits totalement linéaires. Le fraisage de rainures à l'aide d'une défonceuse est uniquement conseillé pour ces formes aléatoires.

MatEriaux de coupe

Carbure métallique (HW)

Pour les lames en carbure métallique, il existe les plaquettes brasées et les lames inter­changeables (plaquettes ou lames réversibles). Sur les lames brasées, on parle de fraises à rainurer à éléments fixes HW, dans l'autre cas de fraises ou têtes à lames avec plaquettes ou lames interchangeables.

Diamant (DIA)

Les versions diamantées sont presque toujours brasées et s'utilisent uniquement avec une amenée mécanique! Dans les grandes séries, l'outil de coupe en diamant polycristallin (PKD, PD selon les nouvelles normes) est conseillé, les tenues d'outil atteintes étant de trente à cinquante fois supérieures que celles sur l'outil en carbure métallique correspondant.

Lames réversibles

Avec deux, trois ou quatre arêtes. L'utilisateur peut retourner les lames réversibles, si elles sont usées. Un élément triangulaire, carré ou trapézoïdal, qui est pourvu d'une surface de coupe sur chaque côté, peut être repositionné par l'utilisateur.

Sortes de coupes

Sur une fraise à rainurer, deux types de dents sont montés. Des préinciseurs et des alésoirs sont séparés ou combinés dans une seule dent de coupe.

• Alésoirs. Ce type de lame élargit la rainure. Les alésoirs ont deux arêtes différents.
• Préinciseurs. Les préinciseurs coupent les flancs de la rainure.

Dents planes ou interchangeables

Dents planes

Les dents planes (FZ) ont une surface de coupe parallèle à l'axe de la fraise à rainurer. Elles exercent une pression de coupe plutôt élevée et la qualité des flancs de la rainure n'est parfois pas optimale.

Dents interchangeables

Les surfaces de coupe des dents interchangeables, vues de face, présentent un angle avec l'axe de la fraise à rainurer. Cette valeur est généralement connue comme l'angle de sommet (voir aussi plus loin). Elles sont alternées autour de la circonférence, avec une inclinaison vers la droite suivie par une inclinaison vers la gauche. Ces dents coupent de façon plus homogène et entraînent moins de pression de coupe, ce qui résulte en une meilleure qualité de finition des flancs de la rainure. L'inconvénient est que le fond de la rainure n'est pas fraisé 100% plan, mais présente une surface bombée. Toutefois, ceci ne pose aucun problème dans de nombreuses applications, mais avec certaines fraises à rainurer, on utilise une denture groupée pour éviter ce phénomène. Il s'agit d'une dent plane qui suit la denture alternée gauche et droite.

GEomEtrie de coupe

La forme, la position et les dimensions des dents de coupe sont des caractéristiques techniques importantes pour l'obtention d'un bon résultat final, ceci dans le fraisage, aussi bien le fraisage à rainurer que le fraisage supérieur, mais tout autant avec les lames de scie par exemple.

Angle de copeau et angle de dépouille

L'angle de copeau et l'angle de dépouille sont examinés latéralement. Un grand angle de copeau est nécessaire pour obtenir une surface de coupe plane avec une usure minimale de l'embout. Un large angle de dépouille évite que le dos de la lame frotte contre le matériau déjà usiné. Comme on doit garder une épaisseur de métal suffisante, l'augmentation constante de ces deux angles n'est pas possible. La dépouille sur les flancs assure un meilleur résultat.

Angle de sommet et angle d'axe

• Vue de face: les surfaces de coupe, vues de face, présentent un angle avec l'axe de la fraise à rainurer. Cette valeur est généralement connue comme l'angle de sommet (une autre valeur importante est l'angle de dépouille variable).
• Vue d'en haut: les surfaces de coupe des dents interchangeables montrent, vus d'en haut, un angle avec l'axe de la fraise à rainurer. Cette valeur est généralement connue comme l'angle d'axe (une autre valeur importante est l'angle de dépouille latéral).

Optimisation

Sur une géométrie de coupe optimisée, le producteur combinera l'angle d'axe et l'angle de sommet optimaux avec une forme de dent adaptée. Cette sorte de géométrie de coupe optimisée est plutôt usuelle avec le diamant parce que le rapport prix-tenue ne procure un réel avantage qu'avec ce type plus coûteux de dent de coupe.

revÊtements

L'application de revêtements sur les matériels de coupe est possible, donc aussi sur les fraises à rainurer. L'avantage majeur des dents revêtues est l'augmentation de la tenue. Le revêtement sur carbure (HW) peut augmenter la durée de vie de l'outil de 30 à 300% par rapport à un outil en carbure non revêtu. Cependant, le revêtement n'est pas une pratique courante lors du fraisage de rainures dans des panneaux. A cause des fragments de fer, de pierre et de sable, entre autres, les panneaux d'aggloméré font que le revêtement est endommagé et donc peu utile.