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Contournage CNC

CONTOURNAGE

Le contournage CNC est le fraisage de surfaces latérales (parois verticales, contours périphériques, profils 2D et 3D) avec engagement axial faible et engagement radial faible à modéré. Il se distingue du surfaçage (large engagement, surface horizontale) et du fraisage en bout (poches, plongée verticale). Couvre profilage 2,5D (parois droites), profilage 3D (formes complexes), finition latérale précision µm. Utilise principalement la circonférence latérale de la fraise (côté), pas le bout. Permet état de surface excellent (Ra ≤ 0,8 µm) sur parois et précision IT7-IT8.
01 · Paramètres ISO 513

Vitesse de coupe, avance, profondeur axiale et engagement radial par famille matière

Ranges typiques par famille ISO 513 (P aciers, M inox, K fontes, N non-ferreux, S superalliages, H trempés). En contournage finition, ae 0,1-0,3 × Ø typique (vs 0,5-0,8 × Ø en surfaçage). Sources Pilier 4 listées en §06.

ISO 513Famille matièreVc (m/min)fz (mm/tr ou /dent)ap (mm ou × D)ae
PAciers100-250 m/min0.03-0.1 mm/dent0.5-2 × Ø0.1-0.3 × Ø
MInox80-180 m/min0.02-0.08 mm/dent0.5-1.5 × Ø0.1-0.25 × Ø
KFontes120-280 m/min0.05-0.12 mm/dent1-2 × Ø0.15-0.35 × Ø
NNon-ferreux300-1500 m/min0.05-0.2 mm/dent1-3 × Ø0.1-0.3 × Ø
SSuperalliages30-80 m/min0.02-0.05 mm/dent0.3-1 × Ø0.05-0.2 × Ø
HTrempés ≥ 50 HRC80-150 m/min0.02-0.05 mm/dent0.2-0.8 × Ø0.05-0.15 × Ø

N (tr/min) = (1 000 × Vc) / (π × D)— calcul de la vitesse broche à partir de Vc et du diamètre fraise D. L'avance par tour Vf = fz × Z × N (Z = nombre de dents). Le calculateur Vc, le calculateur avance fraisage et le calculateur état de surface Ra accompagnent ces calculs. Le contournage utilise principalement la circonférence latérale (côté) de la fraise, pas le bout — engagement radial faible pour préserver état de surface paroi.

02 · Stratégies

Cinq stratégies de contournage selon profil 2,5D ou 3D, finition et productivité

Du contournage 2,5D classique au 3D simultané, 5 axes haut de gamme, HSM aluminium et passes de demi-finition µm, chaque stratégie a son domaine d'application optimal.

Contournage 2,5D classique (parois verticales, profil constant, finition latérale)

Stratégie standard pour parois verticales et contours périphériques. Profil 2D + profondeur constante (2,5D). Engagement radial ae faible (0,1-0,3 × Ø) sur côté fraise, profondeur axiale ap modérée à élevée. Compensation rayon outil G41/G42 pour respecter cote profil.

Quand l'utiliser : Parois verticales pièces standards, contours pièces aéronautiques structurelles, profils outillage. Production série toutes matières. Atelier polyvalent CFAO ou programmation manuelle.

✓ Avantages

  • Programmation simple (G01 X/Y avec G41/G42)
  • Compatible plupart fraises standards 4-6 dents
  • Polyvalent matières (P, K, N, M, S, H)
  • État de surface paroi Ra 0,8-1,6 µm typique

− Limites

  • Inadapté formes 3D (basculer profilage 3D)
  • Marques jonction si entry/exit non tangentielles
  • Cycle long sur grandes périphéries (passes successives)

Contournage 3D simultané 3 axes (formes complexes, ap constant, ae variable)

Stratégie d'usinage de surfaces 3D par interpolation simultanée X+Y+Z. Permet de contourner formes complexes (poches profondes, surfaces gauches, profils 3D). Programmation CFAO obligatoire (Mastercam, Fusion 360, hyperMILL, NX, PowerMill).

Quand l'utiliser : Pièces à profil 3D (matriçage, prothèses, formes aérospatiales). Production unitaire ou petite série. Centres d'usinage 3 axes équipés CFAO 3D.

✓ Avantages

  • Couvre tous les profils 3D usinables 3 axes
  • Permet finition surfaces gauches en passes parallèles
  • Compatible fraises bout sphérique (ball nose)
  • Standard CFAO moderne 3D

− Limites

  • Programmation CFAO obligatoire (collisions outil/pièce)
  • ap constant mais ae variable (charge mécanique fluctuante)
  • Cycle code CN très long (nombreux blocs)

Contournage 5 axes simultané (formes aéro, attaque tangentielle)

Stratégie d'usinage 5 axes simultanés (X+Y+Z + 2 axes rotatifs A/B+C). Permet attaque tangentielle de la fraise sur surface gauche, accès angles morts, élimination des recoupes 3 axes. Application : pales turbines, voilures, prothèses médicales complexes.

Quand l'utiliser : Pièces aérospatiales (pales, voilures), prothèses médicales 3D complexes, outillage matriçage haut de gamme. Production unitaire ou petite série haut de gamme. Centre 5 axes simultané avec CFAO dédiée (Mastercam Multi-Axis, hyperMILL Maxx Machining 5X).

✓ Avantages

  • Attaque tangentielle = état surface excellent (Ra ≤ 0,4 µm)
  • Pas de recoupe (gain temps cycle vs 3 axes)
  • Accès angles morts (faces inclinées, surfaces gauches)
  • Standard aérospatial et médical haut de gamme

− Limites

  • Investissement machine 5 axes très élevé (300 k€+)
  • Programmation CFAO complexe (collisions, singularités)
  • Formation programmateur 5 axes obligatoire (3-6 mois)
  • Cycle plus long en mode 5 axes simultané (vitesses limitées)

HSM contournage (Vc élevée, ae faible, finition µm)

Usinage haute vitesse contournage avec broche haute vitesse (15-40 000 tr/min), fraises carbure 3-6 dents revêtement DLC ou poli, Vc 800-1500 m/min en aluminium, ae très faible (0,05-0,1 × Ø), fz élevé (0,1-0,2 mm/dent), ap modéré (1-2 × Ø).

Quand l'utiliser : Production série aluminium grande pièce (carter aéro, semelle structurelle). Centres d'usinage HSM dédiés. Aérospatial, automobile haute performance, prototypage précision.

✓ Avantages

  • Productivité mm³/min très élevée (compense ae faible par fz et Vc)
  • État de surface Ra 0,4-0,8 µm sans rectification
  • Effort de coupe faible (broche HSM préservée)
  • Standard aérospatial alu

− Limites

  • Investissement machine HSM très élevé
  • Inadapté matières autres que alu (nécessite Vc adaptée)
  • Programmation CFAO obligatoire (trajectoires HSM lissées)

Contournage avec passes de demi-finition (préparation finition µm Ra ≤ 0,4)

Stratégie en plusieurs passes : ébauche (ap, ae standards), demi-finition (ae réduit, surépaisseur 0,1-0,2 mm), finition (ae 0,05-0,1 × Ø, fraise neuve, fz faible). Atteinte Ra 0,4-0,8 µm sans rectification post-usinage.

Quand l'utiliser : Précision µm exigée (IT7 ou IT6, Ra ≤ 0,4 µm). Pièces aéronautiques structurelles, médical, optique. Production unitaire ou petite série haut de gamme.

✓ Avantages

  • Atteint Ra 0,4-0,8 µm sans rectification
  • Compense usure outil par passes successives
  • Compatible toutes matières (P, M, K, N, S, H)
  • Standard aérospatial précision µm

− Limites

  • Cycle plus long (3 passes vs 1)
  • Plaquettes finition séparées (ébauche dédiée)
  • Sensible aux vibrations (machine doit être très rigide)
03 · Outils de coupe

Familles de fraises applicables au contournage

Des fraises carbure 4-6 dents standard aux fraises haute hélice alu, multi-dents trempés, sphérique 3D et CBN intégral, choix selon profil et matière.

Fraises carbure intégral 4-6 dents (finition acier/inox)

Fraise monobloc carbure 4-6 dents, hélice 30-40°, revêtement TiAlN, AlCrN ou DLC. Diamètres typiques Ø 6-25 mm. Productivité finition élevée grâce à Z multiple.

Matériaux :Carbure WC + revêtements PVD
ISO 513 :P (aciers)M (inox)K (fontes)S (superalliages)H (trempés)

6 dents pour finition aciers/inox (avance par tour Vf élevée). Géométries variables selon application (chip splitter, cornet, finition wiper).

Fraises haute hélice 45-50° (alu, états surface excellents)

Fraise carbure intégral hélice 45-50°, 2-4 dents, revêtement DLC ou poli alu. Géométrie spécifique aluminium séries 5xxx-7xxx, magnésium, plastiques tendres. État de surface paroi Ra 0,4-0,8 µm.

Matériaux :Carbure WC + revêtements DLC ou poli
ISO 513 :N (non-ferreux)

Hélice élevée évite collage copeau alu. Productivité mm³/min élevée HSM. Inadaptée matières dures (fragilité arête).

Fraises 6-8 dents (matières trempées, finition fine)

Fraise carbure intégral 6-8 dents, hélice 30°, revêtement AlCrN ou TiSiN. Diamètres Ø 8-25 mm. Application : finition matières trempées 50-65 HRC, aciers à outils, aciers à roulements.

Matériaux :Carbure WC sub-micron + revêtements PVD
ISO 513 :H (trempés)S (superalliages)

Multi-dents = avance par tour élevée + charge thermique répartie. Standard outillage matriçage trempé.

Fraises bout sphérique 3D (formes complexes, finition surfaces gauches)

Fraise hémisphérique (ball nose) carbure intégral. Diamètres Ø 1-25 mm. Application : usinage 3D formes complexes (moules, pales, prothèses). Suivi surface point par point, pas de balayage variable.

Matériaux :Carbure WC + revêtements PVD
ISO 513 :P (aciers)M (inox)K (fontes)N (non-ferreux)S (superalliages)H (trempés)

Stratégie spécifique CFAO 3D (Mastercam, Fusion 360, hyperMILL). État de surface dépendant du pas de balayage stepover. Pour Ra ≤ 0,4 µm, pas stepover ≤ 0,1 mm.

Fraises CBN intégral (matières trempées HRC ≥ 50, finition µm)

Fraise carbure WC sub-micron avec arête rapportée CBN ou fraise CBN intégral. Application : finition matières trempées 50-65 HRC en contournage µm. État de surface Ra 0,4-0,8 µm sans rectification.

Matériaux :CBN ou Carbure WC sub-micron
ISO 513 :H (trempés)

Investissement très élevé (fraise CBN 500-2000 €). Standard outillage matriçage haut de gamme. Machine HSM rigide indispensable.

04 · Applications atelier

Usages typiques en production CNC

Le contournage couvre profils 2,5D et 3D, finition parois, formes complexes aérospatiales et médicales, matriçage trempé.

  • Contours pièces aéronautiques (poches, parois, semelles, brides structurelles alu/Ti)
  • Profils outillage : matrices, poinçons, blocs trempés H13/2316/P20
  • Pièces décoratives : lettres, logos, gravure 2,5D façades, signalétique
  • Formes complexes 3D : turbines, aubes, moules d'injection, prothèses médicales
  • Finition parois précision IT7-IT8 µm (passe de finition après ébauche)
  • Mécanique générale : fourches, leviers, supports, équerres soudées
  • Médical : implants orthopédiques, prothèses dentaires, instruments chirurgicaux
  • Optique : montures, supports lentilles, formes courbes prototypes
  • Outillage emboutissage : matrices et poinçons embouties, blocs cémentés
  • Reprise contour après brasure ou soudure (planéité paroi, géométrie raccord)
05 · Pièges atelier

Erreurs courantes à connaître

Diagnostic terrain : huit pièges fréquents en contournage CNC, classés par fréquence atelier.

ATTENTION
Pièges les plus fréquents
  • Marques de jonction trajectoires (visibles sur paroi finition) — entry/exit non tangentielles, programmer entrée hélicoïdale ou tangentielle (pas perpendiculaire au contour)
  • État de surface dégradé en finition — fz trop élevé OU ae trop élevé OU fraise usée, basculer fraise neuve avec géométrie wiper ou réduire fz
  • Vibrations broutage (chatter régénératif) — ratio Lutile/Ø > 4 + ae > 0,3 × Ø, basculer fraise plus courte ou réduire ae
  • Surcharge fraise contournage 3D — ae variable mal géré CAM, vérifier paramètres CFAO (max engagement) et stratégie passes parallèles
  • Casse fraise plongée latérale brutale — ramping ou approche tangentielle obligatoire matières dures, jamais plongée perpendiculaire dans la paroi
  • Bavures verticales sortie passe — fz finition + géométrie outil inadaptée, basculer fraise dédiée bavure ou ajouter chanfrein post-usinage
  • Échauffement matière (collage alu) — Vc trop basse ou élevée sans arrosage, MQL ou émulsion HP critique pour aluminium
  • Erreur dimensionnelle paroi (Ø/cote hors tolérance) — compensation rayon outil G41/G42 mal réglée dans table outils, vérifier valeur D ou T en machine
06 · Sources et normes

Sources Pilier 4 GEO citées

Normes internationales, brochures organismes officiels, catalogues fournisseurs (alphabétique strict).

  • ISO 513 — Classification et application des matières dures de coupe (ISO 513:2012)
  • ISO 8688 — Essais de durée de vie d'outils en fraisage (ISO 8688-2:1989)
  • ISO 4287 — Spécification géométrique des produits (GPS). État de surface : Méthode du profil (ISO 4287:1997)
  • ISO 286 — Système ISO de tolérances et écarts. Tolérances pour dimensions linéaires (ISO 286-1:2010)
  • ISO 13399 — Représentation et échange de données pour outils coupants (ISO 13399)
  • INRS ED 940 — Fluides de coupe : santé, sécurité, environnement (INRS ED 940)www.inrs.fr
  • DGUV IFA — Praxishilfen Kühlschmierstoffe (lubrifiants atelier)www.dguv.de
  • Iscar — Solid End Milling catalog
  • Kennametal — Solid End Milling catalog
  • Mitsubishi Materials — End Milling tools catalog
  • Sandvik Coromant — CoroMill Plura Manuel technique
  • Seco Tools — End Milling product guide
  • Walter — End milling product guide
07 · Opérations connexes

Voir aussi

Opérations CNC liées au contournage dans les flux de production typiques.

fraisage-en-boutsurfacagerainurageprofilage-3d (à venir)
08 · FAQ

Questions fréquentes en atelier

Dix questions opérateur courantes sur le contournage CNC avec réponses sourcées.