FRAISE A SURFACER

Mise en situation

Une fraise à surfacer est constituée d'un corps de fraise sur lequel viennent se fixer des inserts, appelés également plaquettes de coupe. La mise en place des inserts sur le corps de fraise passe par trois étapes.

• Le corps de fraise est préalablement installé sur un banc de réglage, équipé d'un micromètre.
• Les inserts sont ensuite montés avec les vis de serrage, en utilisant une clé dynamométrique réglée à 14 Nm.
• Les arêtes de coupe sont positionnées au micron près en agissant sur les vis de réglage, la plage de réglage étant de 1 mm. Les vis de réglage agissent sur des vés possédant une surface oblique en contact direct avec l'insert de fraisage.

La rotation de la fraise en conditions UGV (Usinage Grande Vitesse) doit s'effectuer sans vibration. Le degré d'équilibrage très élevé (G 2,5 selon ISO 1940/1 pour la vitesse de rotation demandée) est assuré par des vis d'équilibrage latérales.

On souhaite évaluer la force centrifuge exercée sur un insert en conditions extrêmes.

Hypothèses et données

• Le corps de fraise a un diamètre d₁ de 200 mm (voir l'extrait de catalogue ci-dessous).
• La masse d'un insert est de 36 g.
• Dans une première partie, on étudiera la fraise tournant à sa vitesse maximale.
• Dans une deuxième partie, la fraise tournant à sa vitesse maximale, la broche est freinée avec une décélération constante. La fraise met 5 s pour s'arrêter.
• La force centrifuge se calcule avec la relation : F = m . ∂ _n
  • F : Force centrifuge en N
  • m : Masse en kg
  • ∂ _n : Accélération normale en m/s²

Etude demandée

La fraise tourne à vitesse constante

1. A l'aide de l'extrait de catalogue ci-dessous, retrouver :
   • Le nombre de dents de la fraise.
   • Le matériau dans lequel est fabriqué le corps de fraise.
   • La vitesse de rotation maximale que peut atteindre la fraise, en tr/min.
2. Convertir cette vitesse de rotation en rad/s.
3. L'insert étant de petites dimensions, il est assimilé à un point G, situé à la périphérie du corps de fraise. Quelle est la vitesse tangentielle du point G, en m/s?
4. Convertir cette vitesse en m/min.
5. Déterminer l'accélération normale du point G, en m/s².
6. Quelle force centrifuge, en N, s'exerce sur un insert?

La fraise tournant à 10000 tr/min s'arrête en 5 s

1. Proposer un graphique donnant la vitesse angulaire de la broche, en rad/s, en fonction du temps, en s.
2. Quel nombre de tours a parcouru la broche pour s'arrêter?
3. Calculer la décélération angulaire de la broche, en rad/s².
4. Proposer une équation permettant de calculer la vitesse angulaire de la broche, en rad/s, fonction du temps, en s.
5. Proposer une équation permettant de calculer l'abscisse angulaire de la broche, en rad, en fonction du temps, en s. L'abscisse angulaire est supposée nulle à l'instant initial.
6. Proposer un graphique donnant l'abscisse angulaire de la broche, en rad, en fonction du temps, en s.
7. Calculer l'accélération tangentielle du point G, en m/s². Est-elle négligeable par rapport à l'accélération normale maximale?