Comment savoir si une côte erronée est due à la déflexion ou à une autre cause ?

Test diagnostique : usiner la pièce avec ae très faible (5 % du Ø outil) et passe de finition légère. Si la côte devient bonne, le problème était la déflexion sous charge. Si la côte reste erronée, chercher origine (G54), correcteur ou thermique.

La déflexion varie-t-elle selon la position en Z ?

Oui. En bas de la fraise (point de contact le plus éloigné du mandrin), la déflexion est maximale. En fraisage de poche profonde, la côte peut varier de 0.02 à 0.05 mm entre le haut et le bas d'une paroi. Stratégie : passes de finition avec ap complet + ae minimum.

Quelle déflexion est acceptable ?

Règle pratique : déflexion ≤ 1/3 de la tolérance. Pour IT9 (±0.026 mm sur Ø25) → déflexion max 0.008 mm. Pour IT7 (±0.009 mm) → déflexion max 0.003 mm → impose L/D ≤ 3 et ae < 20 %.

La carbure est-il plus rigide que l'HSS ?

Oui. Module de Young du carbure : 530–600 GPa vs 200 GPa pour l'acier rapide. À dimensions égales, une fraise carbure fléchit 2.5 à 3 fois moins qu'une fraise HSS. En finition serrée, toujours préférer le carbure, même pour des matières peu difficiles.

Un porte-outil thermique réduit-il la déflexion ?

Indirectement oui. Le grip thermique (shrink-fit) assure une concentricité < 0.003 mm vs 0.01–0.02 mm pour un mandrin à pince ER. Une meilleure concentricité = vibrations réduites = déflexion dynamique réduite. De plus, la longueur de prise (L fixée dans le mandrin) est plus reproductible → déflexion calculable précisément.

Dimensionnel / Rigidité

Déflexion outil en fraisage CNC

Q: La carbure est-il plus rigide que l'HSS ?

Oui. Module de Young du carbure : 530–600 GPa vs 200 GPa pour l'acier rapide. À dimensions égales, une fraise carbure fléchit 2.5 à 3 fois moins qu'une fraise HSS. En finition serrée, toujours préférer le carbure, même pour des matières peu difficiles.

Q: Un porte-outil thermique réduit-il la déflexion ?

Indirectement oui. Le grip thermique (shrink-fit) assure une concentricité < 0.003 mm vs 0.01–0.02 mm pour un mandrin à pince ER. Une meilleure concentricité = vibrations réduites = déflexion dynamique réduite. De plus, la longueur de prise (L fixée dans le mandrin) est plus reproductible → déflexion calculable précisément.

La déflexion est la flexion de la fraise sous l'effet des forces de coupe. Elle provoque des côtes inexactes, un mauvais état de surface et des vibrations. La formule simplifiée pour une fraise en porte-à-faux :

FORMULE DE DÉFLEXION (POUTRE ENCASTRÉE)

δ = F × L³ / (3 × E × I)

δ= Déflexion à la pointe [mm]

F= Force de coupe radiale [N] ≈ Kc × ae × ap × fz (ordre de grandeur)

L= Longueur en saillie de l'outil [mm] — mesurée depuis la face du mandrin

E= Module de Young : 200 000 MPa (acier/HSS) ou 550 000 MPa (carbure)

I= Moment quadratique : π × D⁴ / 64 [mm⁴]

💡 L varie au cube : doubler L multiplie la déflexion par 8. D varie à la puissance 4 : doubler D divise la déflexion par 16.

EXEMPLE NUMÉRIQUE — FRAISE Ø10 CARBURE, L=50 mm

Données :  D = 10 mm, L = 50 mm, E = 550 000 MPa, F = 80 N (acier, ae=3mm, ap=10mm)

I = π × 10⁴ / 64 = 490.9 mm⁴

δ = 80 × 50³ / (3 × 550 000 × 490.9)
δ = 80 × 125 000 / 809 985 000
δ ≈ 0.012 mm  →  acceptable pour IT9 (tolérance ±0.021 mm sur Ø25)

Avec L = 80 mm (poche plus profonde) :
δ = 80 × 512 000 / 809 985 000 ≈ 0.051 mm  →  hors tolérance IT9 !
→ Ajouter passe de finition ae = 0.05 mm → δ ≈ 0.001 mm

Règle du ratio L/D (porte-à-faux / diamètre)

L/D < 3

Fraisage standard

Rigidité excellente — aucune correction nécessaire

L/D 3 – 5

Fraisage avec porte-à-faux modéré

Légère déflexion — passe de finition recommandée

L/D 5 – 7

Pièces profondes, poches

Déflexion notable — réduire ae à 20 % du Ø, passes légères

L/D > 7

Outil long, usinage en profondeur

Déflexion importante — vibrations probables, Vc × 0.7

Stratégies pour réduire la déflexion

Réduire le porte-à-faux

Règle d'or : L/D ≤ 4. Utiliser le mandrin le plus court possible. Engager l'outil au maximum dans le porte-outil. Préférer un porte-outil serré (ER collet) à un mandrin à mors.

↑ Déflexion divisée par 8 quand L est divisé par 2 (δ ∝ L³)

Augmenter le diamètre outil

Doubler le diamètre multiplie la rigidité par 16 (δ ∝ 1/D⁴). Sur une poche de 10 mm : préférer Ø10 avec ae = 50 % plutôt que Ø6 à pleine profondeur.

↑ Effet très fort — première option à explorer

Réduire ae (engagement radial)

Passer de ae = 50 % à ae = 20 % réduit la force radiale de ~60 %. Compenser avec fz plus élevée pour garder le MRR. Le finitionneur latéral sera plus droit.

↑ Réduction force radiale de 40 à 70 %

Augmenter ap, réduire ae

En fraisage latéral (contournage) : ap élevé + ae faible = force radiale réduite + bonne productivité. L'outil est plus droit, les côtes sont meilleures.

↑ Stratégie optimale pour parois verticales

Passe de finition légère

Après ébauche (ap/ae nominaux), ajouter une passe finale : ae = 0.05–0.1 mm. L'outil est quasi sans charge → déflexion nulle → côte précise.

↑ Indispensable pour tolérance IT7 et inférieure

Compensation par correcteur

Si la déflexion est reproductible (même outil, mêmes conditions), corriger ∆D dans la table correcteurs. Mesurer la pièce → calculer l'écart → ajuster. Valable uniquement si les conditions ne changent pas.

↑ Correction de 0.02 à 0.05 mm possible

Rigidité comparée selon le matériau outil

Matériau	E (MPa)	I Ø10 (mm⁴)	I Ø16 (mm⁴)	Note
HSS (acier rapide)	200 000	490	3 217	Flexion × 2.5 vs carbure à dimensions égales
Carbure (WC-Co)	550 000	490	3 217	Référence — rigidité maximale en fraisage
Cermet	400 000	490	3 217	Intermédiaire — surtout tournage finition
Acier outil (mandrins)	210 000	—	—	Mandrin + corps outil → additionner L²

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