Rainurage : la coupe la plus dure pour un outil

Une rainure semble être l'opération la plus simple du fraisage : on entre l'outil et on avance. C'est en réalité le seul cas où toutes les conditions défavorables se cumulent en même temps.

Pourquoi c'est le cas le plus dur

Trois effets se cumulent, et aucun ne se voit sur un programme.

• L'engagement radial vaut cent pour cent. La fraise coupe sur toute sa largeur, donc l'effort est maximal et il est symétrique : rien ne plaque l'outil d'un côté, il est libre de vibrer dans les deux.
• Le copeau n'a pas de sortie. En contournage, il part sur le côté. Dans une rainure, il reste entre l'outil et les flancs, remonte par les goujures si elles sont bien orientées, et sinon il repasse sous la dent suivante.
• La chaleur reste dedans. L'outil est entouré de matière sur trois côtés, l'arrosage atteint mal le fond, et le copeau qui devait évacuer les calories reste sur place.

Le copeau qui repasse sous la dent est le mécanisme central. Il est écrasé une seconde fois, il chauffe, il colle à l'arête, et il finit par arracher un morceau de plaquette. Une fraise qui casse en rainurage a presque toujours été tuée par son propre copeau.

Les trois façons de ne pas rainurer

La meilleure stratégie de rainurage consiste souvent à ne pas en faire, au sens strict du terme.

1. Le fraisage trochoïdal. L'outil décrit des boucles circulaires en progressant, ce qui ramène l'engagement radial à une fraction de son diamètre. La rainure obtenue est la même, l'outil ne travaille jamais à cent pour cent, et il dure bien plus longtemps. Le temps de cycle est souvent meilleur, parce qu'on peut monter fortement l'avance et la profondeur.
2. La passe d'ébauche plus étroite, suivie de deux passes de finition sur les flancs. L'outil ne travaille plus jamais des deux côtés simultanément, et la cote finale se joue sur une passe légère, donc précise.
3. Le tréflage, quand la rigidité manque vraiment. L'outil plonge axialement en série de trous jointifs, ce qui fait passer l'effort dans l'axe de la broche au lieu de la faire fléchir.

Le cas de la rainure de clavette

C'est le rainurage le plus fréquent en mécanique générale, et il ajoute une contrainte : la rainure est souvent borgne, avec un fond arrondi qui doit correspondre au rayon de la fraise, et une largeur tolérancée qui reçoit une clavette normalisée.

Deux conséquences pratiques. D'abord, la largeur ne s'obtient jamais avec une fraise du diamètre nominal, parce que la fraise flèche et que le résultat est systématiquement trop large : on ébauche plus étroit et on reprend les flancs. Ensuite, l'entrée dans la matière se fait de préférence par une rampe plutôt qu'en plongée verticale, car peu de fraises coupent réellement au centre.

Ce dernier point mérite d'être vérifié avant de lancer : toutes les fraises ne sont pas coupantes au centre, et une plongée verticale avec une fraise qui ne l'est pas se termine par un outil cassé ou une broche forcée.

Ce qui se note

La stratégie retenue est une donnée de réglage au même titre que la vitesse. Une rainure faite en trochoïdal et la même faite en pleine largeur donnent la même pièce, avec une durée de vie d'outil et un temps de cycle qui n'ont rien à voir. Reprendre la série six mois plus tard sans savoir laquelle avait été validée revient à refaire la mise au point.