Fraise boule, torique et conique — usinage de forme en CNC

La fraise boule (ball nose), la fraise torique (bull nose / coin radius) et la fraise conique sont les trois outils de forme fondamentaux pour l'usinage 3D. Choisir le bon outil et calculer correctement la vitesse de coupe effective (souvent très différente du diamètre nominal) détermine la qualité de surface et la durée de vie outil. Ce guide couvre les trois familles, la formule Vc effective, la hauteur de crête et les stratégies FAO associées.

Les 3 familles d'outils de forme

Vitesse de coupe effective — fraise boule (Ø effectif)

En fraise boule, le diamètre réellement en contact dépend de la profondeur axiale ap. Utiliser le diamètre nominal dans le calcul de N conduit à une Vc effective bien inférieure à l'objectif.

; Fraise boule Ø10 mm (R = 5 mm)
; Profondeur axiale ap = 0.3 mm (finition surface courbe)

; Ø effectif = 2 × √(R² − (R − ap)²)
; Ø_eff = 2 × √(5² − (5 − 0.3)²)
; Ø_eff = 2 × √(25 − 22.09)
; Ø_eff = 2 × √2.91 ≈ 2 × 1.706 ≈ 3.41 mm

; Si Vc cible = 150 m/min :
; N = 1000 × Vc / (π × Ø_eff)
; N = 1000 × 150 / (π × 3.41) ≈ 14 000 tr/min
;
; Calculer TOUJOURS sur Ø_eff — sinon Vc réelle << objectif
; Erreur courante : calculer sur Ø nominal 10 mm → N = 4 775 tr/min
; → Vc effective = 150 × (3.41/10) = 51 m/min seulement !

Hauteur de crête (cusp height) — lien avec Ra

La hauteur de crête est la "vague" laissée entre deux passes adjacentes. Elle conditionne directement le Ra de la surface usinée en 3D.

; Hauteur de crête (cusp height) — fraise boule Ø10, R = 5 mm
; Pas latéral ae = 1 mm

; h = R − √(R² − (ae/2)²)
; h = 5 − √(5² − 0.5²)
; h = 5 − √(25 − 0.25)
; h = 5 − √24.75
; h = 5 − 4.975 ≈ 0.025 mm = 25 µm

; Pour atteindre Ra ≈ 0.8 µm → ae ≈ 0.2 mm (cusp ≈ 1 µm)
; Plus ae est petit, meilleur est le Ra — mais le temps cycle × 5

Stratégies FAO pour l'usinage de forme