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Rainurage CNC

RAINURAGE

Le rainurage CNC est la création de sillons rectilignes ou circulaires dans une pièce. Il couvre deux contextes distincts : (1) rainurage en fraisage avec fraise rainures dédiée (axes machine X/Y/Z, rainures larges et profondes, clavetage, dégagements, poches longues) et (2) rainurage en tournage avec plaquette gorge étroite (rainures circulaires sur diamètre extérieur ou intérieur, joints toriques, segments piston, circlips). Précision dimensionnelle critique : largeur IT8-IT10, profondeur IT9-IT11. En fraisage, l'engagement radial est intégral (ae = Ø fraise) — contraintes thermiques et évacuation copeaux maximales.
01 · Paramètres ISO 513

Vitesse de coupe, avance et profondeur axiale par famille matière (rainurage fraisage)

Ranges typiques par famille ISO 513 (P aciers, M inox, K fontes, N non-ferreux, S superalliages, H trempés). En rainurage fraisage, Vc typiquement -25 % vs fraisage en bout (engagement radial intégral ae = Ø). Sources Pilier 4 listées en §06.

ISO 513Famille matièreVc (m/min)fz (mm/tr ou /dent)ap (mm ou × D)
PAciers60-180 m/min0.02-0.1 mm/dent0.5-3 mm
MInox50-120 m/min0.02-0.08 mm/dent0.3-2 mm
KFontes80-180 m/min0.05-0.15 mm/dent0.5-3 mm
NNon-ferreux200-1000 m/min0.05-0.2 mm/dent0.5-5 mm
SSuperalliages25-60 m/min0.02-0.05 mm/dent0.3-1 mm
HTrempés ≥ 50 HRC50-100 m/min0.02-0.04 mm/dent0.1-0.5 mm

N (tr/min) = (1 000 × Vc) / (π × D) — calcul de la vitesse broche à partir de Vc et du diamètre fraise rainures D. Le calculateur Vc, le calculateur avance fraisage et le calculateur avance tournage accompagnent ces calculs. L'engagement radial est intégral en rainurage fraisage (ae = Ø fraise) — contraintes thermiques et évacuation copeaux maximales. Pour rainurage tournage, fn 0,05-0,12 mm/tr en plongée radiale.

02 · Stratégies

Cinq stratégies de rainurage selon contexte fraisage ou tournage

Du rainurage fraisage classique à la plaquette gorge tournage, trochoïdal poches longues et fraises filetage interpolées, chaque stratégie a son domaine d'application optimal.

Rainurage fraisage classique (fraise rainures dédiée, ae = Ø)

Stratégie standard avec fraise rainures dédiée (3-4 dents typique, hélice modérée). Engagement radial intégral (ae = Ø fraise). Programmation simple en passes axiales successives jusqu'à profondeur finale. Adapté rainures clavetage, dégagements, poches courtes.

Quand l'utiliser : Rainures clavetage ISO 6411, dégagements rectifications, gorges fraisage standard. Production série toutes matières standards. Atelier polyvalent sans CFAO complexe.

✓ Avantages

  • Programmation simple (G01 X/Y avec ap progressif)
  • Compatible fraises rainures standards atelier
  • Économique (fraise dédiée + plaquettes optionnelles)
  • Polyvalent matières (P, K, N, M)

− Limites

  • Engagement intégral = contraintes thermiques élevées
  • Évacuation copeaux difficile (rainure étroite, copeaux confinés)
  • Inadapté grandes longueurs (chaleur cumulée, basculer trochoïdal)

Rainurage trochoïdal (poches longues, charge réduite)

Stratégie d'évidage en spirale/serpentin pour rainures longues. Engagement radial très faible (ae 0,05-0,15 × Ø) compensé par profondeur axiale élevée (ap 1-3 × Ø) et avance par dent élevée. Charge thermique répartie, durée de vie outil ×3-5.

Quand l'utiliser : Rainures longues (> 5 × Ø largeur), poches profondes, matières exigeantes (inox, titane, aciers traités). Production série centres d'usinage rigides. CFAO obligatoire (Mastercam Dynamic, Fusion 360 Adaptive, hyperMILL Maxx).

✓ Avantages

  • Engagement outil constant (pas de chocs)
  • Charge thermique répartie (durée de vie outil ×3-5)
  • Productivité mm³/min équivalente ou supérieure rainurage classique
  • Compatible matières dures (inox, titane, aciers traités)

− Limites

  • Programmation CFAO nécessaire (génération trajectoire)
  • Cycle code CN long (nombreux blocs)
  • Inadapté petites rainures (< 3 × Ø largeur)

Rainurage tournage à gorge (plaquette gorge, fn faible)

Stratégie de tournage avec plaquette gorge étroite (largeur 1-6 mm) sur tour CNC. Plongée radiale (axe X) à fn faible jusqu'à profondeur finale. Application : gorges joints toriques, segments piston, gorges circlips, dégagements filetage.

Quand l'utiliser : Rainures circulaires sur Ø extérieur ou intérieur (joints toriques, segments piston, circlips). Production série tour CNC. Largeurs standardisées par norme (DIN 471/472 circlips, SAE joints toriques).

✓ Avantages

  • Précision largeur excellente (plaquette calibrée)
  • Cycle court (plongée radiale unique)
  • Compatible plaquettes brise-copeau dédiées gorge
  • Standard production série mécanique précision

− Limites

  • Largeur fixe par plaquette (changement plaquette si autre largeur)
  • Bourrage copeaux gorge profonde (basculer plaquettes gorge spécifiques)
  • Effort coupe radial (déformation pièce paroi mince)

Rainurage filetage interne (fraises filetage, alternative taraudage)

Fraisage de filetage interne avec fraise filetage (thread mill). Permet de réaliser des filets internes gros Ø (M30+, BSP, NPT) sans taraud spécifique. Programmation hélicoïdale 3 axes. Standard production filetage gros Ø.

Quand l'utiliser : Filetages internes gros Ø (M30+, jusqu'à M300+), filetages courts profonds, filetages spéciaux (gauche, pas variables). Alternative au taraudage rigide quand taraud non disponible ou Ø trop grand.

✓ Avantages

  • Diamètres jusqu'à M300+ possibles (taraud limité M64)
  • Pas de taraud spécifique requis (économie outillage gros Ø)
  • Compatible filetages spéciaux (gauche, pas variable, BSP, NPT)
  • Vie outil très longue (engagement intermittent)

− Limites

  • Programmation CFAO complexe (interpolation hélicoïdale 3 axes)
  • Cycle plus long que taraudage rigide (passes successives)
  • Investissement initial fraise filetage (200-800 € selon Ø)

Rainurage rotatif (scie circulaire CNC, grandes pièces)

Rainurage par scie circulaire (slot saw, slitting saw) montée sur arbre porte-outils CNC. Lames carbure ou HSS, épaisseurs 0,5-5 mm typiques, diamètres 50-300 mm. Application : rainures précises grandes pièces, séparation, dégagements en bout.

Quand l'utiliser : Rainures précises sur grandes pièces (carter, blocs), tronçonnage léger, dégagements en bout pièces longues. Production série mécanique générale. Centres d'usinage horizontaux ou tours CN-frais.

✓ Avantages

  • Précision largeur excellente (lame calibrée 0,5-5 mm)
  • Cycle court (plongée radiale unique)
  • État de surface fond rainure correct (multi-arêtes)
  • Compatible grandes pièces (rainurage en bout)

− Limites

  • Diamètre lame limite la profondeur de rainure (≤ Ø/2)
  • Effort radial sur arbre porte-lame (rigidité critique)
  • Échauffement local (arrosage abondant impératif)
03 · Outils de coupe

Familles d'outils applicables au rainurage

Des fraises rainures 3-4 dents et fraises clavetage 2 dents aux plaquettes gorge tournage 1-6 mm, fraises filetage interpolées et lames de scie circulaire CNC.

Fraises rainures carbure intégral 3-4 dents

Fraises monobloc carbure avec géométrie spécifique rainurage : 3-4 dents, hélice 30-40°, dent centrale de coupe (cuts to center), revêtement TiAlN, AlCrN ou DLC. Diamètres typiques Ø 3-25 mm.

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

3 dents pour acier (évacuation copeaux), 4 dents pour finition rainures clavetage. Dent centrale obligatoire pour plongée verticale. Hélice 30-40° pour évacuation copeaux remontante.

Fraises clavetage 2 dents (longue série, profondeur élevée)

Fraises spéciales clavetage avec 2 dents et longueur utile élevée (ratio Lutile/Ø 3-5). Dent centrale obligatoire (plongée verticale). Standard production série rainures clavetage ISO 6411.

Matériaux :Carbure WC + revêtements PVD ou HSS-Co
ISO 513 :P (aciers)M (inox)K (fontes)N (non-ferreux)

Diamètres standardisés sur largeurs clavetage normalisées (3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25 mm). Programmation : plongée verticale puis avance Z (en bout).

Plaquettes gorge tournage (largeur 1-6 mm)

Plaquettes carbure étroites pour gorges tournage extérieur ou intérieur. Largeurs standard 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 4, 5, 6 mm. Profondeur de gorge jusqu'à 30 mm selon corps porte-plaquette.

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

Modèles courants : Iscar TGMF, Kennametal Top Notch, Mitsubishi MGTR, Sandvik CoroCut QD, Seco GTN, Walter Cut. Disponibles avec brise-copeau dédiés gorge.

Fraises filetage 3-5 dents (alternative taraudage gros Ø)

Fraises filetage carbure intégral à plusieurs dents équidistantes. Permet de réaliser filetage interne (ou externe) par interpolation hélicoïdale 3 axes. Diamètres typiques Ø 5-50 mm pour filetages M8 à M150.

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

Pas multi-dents (5-7 dents) couvre plusieurs spires en une rotation. Programmation CFAO standard. Modèles courants : Iscar Multi-Master, Sandvik CoroMill 327, Walter Prototyp TC610.

Lames de scie circulaire CNC (slitting saws, Ø 50-300 mm)

Lames de scie circulaire carbure ou HSS pour rainurage rotatif. Épaisseurs 0,5-5 mm, diamètres Ø 50-300 mm. Application : rainures précises grandes pièces, tronçonnage léger, dégagements en bout.

Matériaux :Carbure WC + revêtements PVD ou HSS-Co
ISO 513 :P (aciers)K (fontes)N (non-ferreux)

Limite profondeur ≤ Ø/2 lame. Arrosage abondant impératif (échauffement local). Standard centres horizontaux et tours CN-frais.

04 · Applications atelier

Usages typiques en production CNC

Le rainurage couvre clavetages, circlips, gorges joints toriques, segments piston, dégagements rectifications et filetages internes gros Ø.

  • Rainures clavetage transmissions arbres (ISO 6411 — clés parallèles, clés Woodruff, clavetages forcés)
  • Rainures circlips externes (DIN 471) et internes (DIN 472) pour fixation axiale roulements et bagues
  • Gorges joints toriques (statiques et dynamiques, normes SAE J515, ISO 3601)
  • Segments piston / pistons hydrauliques et pneumatiques (rainures circulaires précises)
  • Dégagements rectifications (acier trempé, dégagement avant rectification cylindrique)
  • Rainures de débourrage (grosses pièces fonte, évacuation copeaux préalable)
  • Trous oblong CNC (rainures débouchantes pour réglages mécaniques)
  • Filetages internes gros Ø (M30+ jusqu'à M300+ par fraise filetage interpolée)
  • Rainures de joint plat ou cordon de soudure pré-préparées
  • Dégagements filetage tour (avant tronçonnage ou changement diamètre)
05 · Pièges atelier

Erreurs courantes à connaître

Diagnostic terrain : huit pièges fréquents en rainurage CNC (fraisage et tournage), classés par fréquence atelier.

ATTENTION
Pièges les plus fréquents
  • Casse fraise rainures (brutale en plongée verticale matières dures) — basculer ramping hélicoïdal ou pré-trou plongée pour aciers/inox
  • Rainure non rectiligne (parois courbées) — flexion fraise sous l'effort coupe (rapport Lutile/Ø > 3 problématique), basculer fraise plus courte ou ap réduit
  • Bavures bord rainure (sortie de passe) — géométrie outil inadaptée + arrosage HP insuffisant, programmer chanfrein préalable ou fraise dédiée bavure
  • Largeur rainure hors tolérance (sur ou sous-cote) — outil usé OU compensation broche manquante, programmer mesure intermédiaire en série
  • Bourrage copeaux gorge tournage (matières copeau long inox/Ti) — fn ou géométrie brise-copeau inadaptée, basculer plaquette dédiée gorge avec brise-copeau
  • Vibrations broutage rainurage profond — fixation pièce + rigidité système, vérifier serrage, basculer trochoïdal si possible
  • Échauffement local (rainurage profond, évacuation difficile) — arrosage haute pression interne ou externe HP impératif, MQL insuffisant matières dures
  • Marques d'entaille fond rainure — état surface plaquette/fraise dégradé, changer outil ou réduire fz finition
06 · Sources et normes

Sources Pilier 4 GEO citées

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

  • ISO 6411 — Clavetages parallèles. Dimensions. Tolérances (ISO 6411-1:1992)
  • DIN 471 — Anneaux d'arrêt pour arbres (circlips externes) (DIN 471)
  • DIN 472 — Anneaux d'arrêt pour alésages (circlips internes) (DIN 472)
  • 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 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 — Slotting and Grooving Tools catalog
  • Kennametal — Slotting Solutions catalog
  • Mitsubishi Materials — Grooving tools catalog
  • Sandvik Coromant — CoroCut QD Manuel technique
  • Seco Tools — Grooving product guide
  • Walter — Grooving and slotting product guide
07 · Opérations connexes

Voir aussi

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

fraisage-en-bouttournage-exterieurtournage-interieurcontournage (à venir)
08 · FAQ

Questions fréquentes en atelier

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