Vitesse de coupe aluminium en fraisage

La vitesse de coupe en fraisage de l’aluminium conditionne directement la productivité, la qualité de surface et la durée de vie des outils. Entre un usinage lent, qui polit plus qu’il ne coupe, et un fraisage grande vitesse qui fait fondre les arêtes, l’écart de performance peut atteindre un facteur 5 sur le temps de cycle et un facteur 3 sur la longévité des fraises. Pour vous, programmeur, régleur ou responsable méthodes, maîtriser la vitesse de coupe aluminium devient donc un levier stratégique : meilleur état de surface, moins de bavures, meilleure tenue dimensionnelle et plus de stabilité du process. La difficulté vient du nombre de paramètres à croiser : nuance d’alliage, type de fraise, revêtement, machine, lubrification, stratégie d’usinage. Une approche structurée permet cependant de passer rapidement d’une théorie complexe à des paramètres de coupe fiables et reproductibles.

Principes fondamentaux de la vitesse de coupe en fraisage de l’aluminium

Relation entre vitesse de coupe, vitesse de rotation (tr/min) et diamètre d’outil en fraisage CNC

En fraisage, la vitesse de coupe correspond à la vitesse linéaire au niveau de l’arête tranchante, exprimée en m/min. Elle se calcule à partir du diamètre de la fraise et de la vitesse de rotation grâce à la formule de base :

Vc = (π × D × n) / 1000   ⇔   n = (1000 × Vc) / (π × D)

Avec D en mm et n en tr/min. Plus le diamètre augmente, plus il faut réduire la fréquence de rotation pour conserver la même vitesse de coupe. C’est un point critique si vous utilisez des fraises de surfaçage de Ø32 ou Ø50 sur des centres d’usinage limités à 8 000 tr/min : la vitesse de coupe aluminium réelle devient souvent inférieure à la valeur théorique recommandée. À l’inverse, avec des fraises carbure Ø4 à Ø10 et une broche 24 000 tr/min, il est facile d’atteindre des vitesses de coupe de 400 à 800 m/min sur les alliages d’aluminium, ce qui ouvre la porte au fraisage grande vitesse (HSM).

Influence de la conductivité thermique et de la ductilité de l’aluminium sur la vitesse de coupe

L’aluminium présente une très bonne conductivité thermique et une ductilité élevée. Sur le papier, cela autorise des vitesses de coupe élevées par rapport à l’acier : typiquement 2 à 4 fois plus. En pratique, ces mêmes propriétés créent d’autres contraintes. La bonne conductivité évacue rapidement la chaleur via le copeau, mais si la section de copeau est trop faible ou si la lubrification est insuffisante, la chaleur se concentre dans l’arête de coupe et favorise le collage. La ductilité rend le matériau « gommeux » : au-delà d’une certaine vitesse critique, le copeau a tendance à s’étirer plutôt qu’à se cisailler, ce qui accentue la formation de bavures et l’usure adhésive. Vous devez donc combiner vitesse de coupe suffisante et fz correct pour générer un copeau franc et autoportant, capable d’emmener la chaleur hors de la zone de coupe.

Différences de comportement entre aluminium pur, alliages moulés et alliages corroyés

L’aluminium pur ou quasi pur (séries 1000) s’usine très facilement mais colle vite sur les arêtes si la vitesse de coupe dépasse 400–500 m/min sans revêtement adapté. Les alliages corroyés des séries 5000, 6000 et 7000 présentent en général une excellente usinabilité, avec des vitesse de coupe en fraisage courantes entre 250 et 800 m/min selon l’outil. En revanche, les alliages moulés type AS7G, EN AC-42100 ou EN AC-46200 sont plus abrasifs à cause de la teneur en silicium (jusqu’à 10–12 %), ce qui impose de réduire sensiblement la vitesse de coupe ou de recourir à des fraises PCD. Un même réglage de broche peut donc donner un process très stable dans du 6082-T6, mais conduire à une usure catastrophique et à un état de surface médiocre dans un alliage moulé fortement chargé en Si.

Notion de vitesse critique, zone de frottement adhésif et formation d’arête rapportée (BUE)

Lorsque la vitesse de coupe aluminium est mal choisie, l’outil travaille dans une zone de frottement prépondérant plutôt que dans une zone de coupe franche. L’effort de coupe se transforme alors en échauffement, entraînant la formation d’une arête rapportée (BUE) : une soudure de matériau sur l’arête de coupe. Cette BUE modifie la géométrie de l’outil, dégrade l’état de surface et provoque des variations dimensionnelles. Pour la limiter, il est souvent plus efficace d’augmenter légèrement la vitesse de coupe tout en augmentant la prise de copeau par dent, plutôt que de réduire brutalement la rotation. Un bon réglage vise à rester en dessous de la vitesse critique où dominent ces phénomènes adhésifs, tout en exploitant les capacités thermiques de l’aluminium pour rester dans une zone de coupe propre.

Vitesse de coupe recommandée selon les nuances d’aluminium (AU4G, 5083, 7075, 6061-T6, etc.)

Fraisage des alliages de la série 6000 (6060, 6061-T6, 6082-T6) : vitesses de coupe typiques et cas d’usinage

Les alliages de la série 6000 (6060, 6061-T6, 6082-T6) constituent souvent le point de départ pour définir une vitesse de coupe aluminium de référence. Avec une fraise carbure monobloc 2 ou 3 dents non revêtue, les tableaux fournisseurs donnent généralement une plage de Vc entre 250 et 450 m/min en ébauche prudente, pouvant monter à 600–700 m/min en finition sur machine rigide et bien lubrifiée. Une fraise HSS se limitera plutôt à 60–120 m/min, surtout en CNC légère. Sur cette famille de nuances, plusieurs études de cas industrielles montrent que le passage d’une vitesse de coupe de 250 à 450 m/min, combiné à une stratégie HSM, peut réduire le temps d’usinage de 30 à 40 % tout en augmentant de 20 % la durée de vie outil, sous réserve d’une avance par dent correctement dimensionnée.

Paramètres de coupe pour les alliages de la série 7000 (7075-T6, 7010, 7050) à haute résistance mécanique

Les alliages 7075-T6, 7010 ou 7050, utilisés en aéronautique pour leur résistance mécanique, supportent très bien des vitesses de coupe élevées, mais génèrent des efforts de coupe plus importants. Les recommandations de base pour des fraises carbure monobloc 3 ou 4 dents se situent souvent entre 200 et 350 m/min pour l’ébauche, et 350 à 600 m/min pour la finition, avec des fz de 0,03 à 0,08 mm/dent selon le diamètre. Dans des essais récents sur des centres 5 axes de dernière génération, des vitesses de coupe de 800–1000 m/min ont été validées avec des outils PCD et des stratégies trochoïdales, permettant des gains de productivité supérieurs à 50 % pour les structures aéronautiques usinées dans la masse.

Ajustement de la vitesse de coupe sur alliages moulés type AS7G, EN AC-42100 et EN AC-46200

Les alliages moulés AS7G, EN AC-42100 ou EN AC-46200 comportent une proportion de silicium élevée, parfois supérieure à 10 %. Or, le Si agit comme un abrasif très dur qui accélère l’usure par micro-écaillage des lèvres de coupe. Pour ce type d’alliage, la vitesse de coupe aluminium doit généralement être réduite de 30 à 50 % par rapport à un 6061-T6 : typiquement 150–250 m/min en carbure, 40–80 m/min en HSS. L’utilisation de fraises PCD ou revêtues TiB2 permet de remonter ces valeurs et de multiplier par 3 à 5 la durée de vie outil, particulièrement en surfaçage massif de carters moulés ou de pièces automobiles.

Conditions de coupe spécifiques pour l’aluminium aéronautique (2024, 2219, 7075) en 5 axes

Les alliages aéronautiques 2024 (AU4G), 2219 et 7075 imposent souvent des géométries complexes, usinées en 5 axes continus. Dans ces contextes, la vitesse de coupe ne se choisit pas seulement en fonction de la nuance, mais aussi de la stabilité dynamique de la machine et du couple disponible à haute vitesse. Sur des centres 5 axes rigides, les pratiques courantes se situent entre 350 et 700 m/min avec des fraises carbure haute performance, et jusqu’à 1200–1500 m/min avec des plaquettes PCD en surfaçage. Les stratégies de parcours (Dynamic Milling, morphing spiral, etc.) permettent de conserver une charge constante sur l’arête et de maintenir une vitesse de coupe élevée sans provoquer de vibrations ni de surchauffe locale.

Références de tableaux de vitesses de coupe : sandvik coromant, seco, mitsubishi materials

Pour affiner la vitesse de coupe aluminium par nuance et par type d’outil, les tableaux fournis par les grands acteurs de l’outillage restent des références : Sandvik Coromant, Seco, Mitsubishi Materials, mais aussi Fraisa, Dormer-Pramet ou Walter. Ces abaques combinent vite des dizaines d’essais internes réalisés en conditions contrôlées. Un usage efficace consiste à considérer ces valeurs comme des plages de départ, à appliquer ensuite des coefficients de correction liés à la puissance de la machine, au bridage et à la stratégie d’usinage. Une réduction initiale de 20 à 30 % par rapport à la valeur catalogue, puis une montée progressive en production, fournit en général un bon compromis entre sécurité et performance.

Impact du type de fraise et de la géométrie de l’outil sur la vitesse de coupe aluminium

Choix entre fraises carbure monobloc, fraises HSS, fraises PCD et CBN pour l’usinage rapide de l’aluminium

Le matériau de la fraise fixe immédiatement une limite supérieure à la vitesse de coupe. Les fraises HSS restent intéressantes pour les petites machines ou les opérations ponctuelles, mais plafonnent autour de 60–120 m/min sur aluminium. Les fraises carbure monobloc, aujourd’hui largement dominantes, fonctionnent confortablement entre 200 et 800 m/min selon la nuance. Pour le très grande vitesse, les fraises PCD (diamant polycristallin) autorisent des vitesses de coupe supérieures à 1500–2000 m/min avec une tenue d’arête exceptionnelle, notamment sur alliages moulés silicieux. Le CBN, lui, reste plus spécifique aux fontes et aciers trempés, et n’apporte que peu d’avantages sur aluminium.

Influence de l’angle de coupe positif, du polissage des goujures et de la micro-géométrie d’arête

Un angle de coupe fortement positif, typiquement +10 à +20°, réduit l’effort de coupe et améliore la capacité à travailler à grande vitesse de coupe aluminium. Le polissage des goujures, souvent présenté comme un détail marketing, joue en réalité un rôle clé dans l’évacuation des copeaux et la réduction du collage. Une goujure miroir diminue la surface de contact et donc les risques d’adhérence. La micro-géométrie d’arête (légère préparation ou arête vive) se choisit en fonction de la nuance : une arête très tranchante convient aux alliages corroyés, tandis qu’une micro-arrondie améliore la résistance aux chocs dans les alliages moulés abrasifs. Cette optimisation de géométrie permet souvent de gagner 15 à 25 % de vitesse de coupe à durée de vie égale.

Fraises 1, 2, 3 et 4 dents pour aluminium : compromis entre vitesse de coupe, avance par dent et évacuation du copeau

Le nombre de dents Z conditionne directement l’avance maximale avant saturation de la goujure. Avec une fraise 1 dent, vous pouvez utiliser une fz importante et une vitesse de coupe élevée tout en conservant une grande section de copeau, idéale pour les petits diamètres (Ø1 à Ø4) et les machines peu rigides. Les fraises 2 et 3 dents représentent un excellent compromis pour l’aluminium en fraisage CNC : elles autorisent des avances élevées et garantissent un bon dégagement du copeau. Au-delà (4 ou 5 dents), l’évacuation devient plus délicate en rainurage ou en plongée, ce qui oblige souvent à réduire fz malgré une vitesse de coupe théoriquement possible plus élevée.

Impact du revêtement (TiB2, DLC, ZrN) sur la vitesse de coupe admissible et l’anti-adhérence

Sur aluminium, le choix du revêtement influe davantage sur le collage et la stabilité du process que sur la simple dureté. Les revêtements TiB2, DLC et ZrN offrent d’excellentes propriétés anti-adhérentes et permettent d’augmenter la vitesse de coupe aluminium de 20 à 40 % par rapport à un carbure nu, tout en limitant la formation d’arête rapportée. Des essais récents montrent par exemple que des fraises DLC peuvent supporter 700–900 m/min dans du 6061-T6 avec MQL, là où un carbure nu se dégrade rapidement au-delà de 500 m/min. En revanche, certains revêtements TiAlN conçus pour l’acier ne sont pas adaptés : leur affinité chimique avec l’aluminium favorise au contraire le collage.

Exemples de gammes outils spécifiques aluminium : fraisa ALU, seco jabro, sandvik CoroMill pour alu

De nombreux fabricants proposent des gammes dédiées aluminium : Fraisa ALU, Seco Jabro, Sandvik CoroMill pour Alu, mais aussi des lignes spécifiques chez Mitsubishi ou Iscar. Ces familles se distinguent par une géométrie optimisée (gros dégagement de copeaux, arêtes vives, goujures polies) et des revêtements adaptés (TiB2, DLC, CrN…). En production série, le passage d’une fraise « standard » à une fraise dédiée aluminium permet souvent d’augmenter la vitesse de coupe de 30 à 60 % à état de surface équivalent, tout en divisant les temps de cycle et le coût par pièce.

Calculs pratiques : déterminer la vitesse de coupe et la vitesse de rotation pour le fraisage de l’aluminium

Formules de base : calcul de la vitesse de rotation à partir de la vitesse de coupe et du diamètre d’outil

Pour transformer une vitesse de coupe aluminium recommandée en consigne de broche, il suffit d’appliquer la formule :

n (tr/min) = (1000 × Vc) / (π × D)

Si vous choisissez par exemple Vc = 400 m/min avec une fraise Ø10 mm, la fréquence de rotation cible sera n ≈ (1000 × 400) / (3,14 × 10) ≈ 12 700 tr/min. La plupart des calculateurs en ligne ou logiciels CFAO intègrent cette formule et vous permettent de tester rapidement plusieurs diamètres et vitesses de coupe. L’important est de vérifier ensuite si la broche de votre centre d’usinage est capable d’atteindre ce régime sans sortir de sa zone de couple utilisable.

Détermination de l’avance par dent (fz), de l’avance par tour (fz·z) et de l’avance par minute (vf)

Une fois la vitesse de coupe fixée, il reste à déterminer la vitesse d’avance. Le schéma classique est :

• Choix de fz (mm/dent) en fonction de la matière et de l’outil
• Calcul de l’avance par tour : fz·Z
• Calcul de l’avance par minute : Vf = fz × Z × n

Sur aluminium, des valeurs typiques de fz en carbure se situent entre 0,02 et 0,06 mm/dent pour des diamètres 3–10 mm, et jusqu’à 0,15 mm/dent sur des diamètres 20–25 mm en ébauche agressive. Une vitesse de coupe élevée ne donne de bons résultats que si elle est accompagnée d’une prise de copeau suffisante pour éviter le frottement pur.

Exemples chiffrés : calcul de la vitesse de rotation pour une fraise carbure Ø6, Ø10 et Ø20 mm dans du 6061-T6

Supposons un usinage dans du 6061-T6 avec Vc = 350 m/min. Les vitesses de rotation résultantes sont :

Avec une fraise Ø10 mm, 3 dents, et fz = 0,04 mm/dent, l’avance sera :

Vf = 0,04 × 3 × 11 100 ≈ 1 332 mm/min

En remontant Vc à 500 m/min sur une machine plus rapide, la vitesse de rotation atteindrait environ 15 900 tr/min pour Ø10 mm, et l’avance monterait à plus de 1 900 mm/min pour la même fz. Ces ordres de grandeur donnent une base solide pour vos premiers réglages en atelier.

Utilisation de logiciels et applications de calcul (HSMAdvisor, sandvik CoroPlus, seco suggest) pour l’aluminium

Pour gagner du temps et intégrer davantage de paramètres (matière exacte, type d’outil, engagement radial, longueur de sortie), des outils comme HSMAdvisor, Sandvik CoroPlus ou Seco Suggest calculent automatiquement vitesse de coupe aluminium, avance, puissance et taux d’enlèvement matière. Ces applications permettent souvent de simuler plusieurs scénarios en quelques secondes et de visualiser la zone de sécurité en termes de vibrations et de charge outil. Certaines sont directement intégrées aux FAO modernes, ce qui limite les erreurs de saisie entre calcul et programmation.

Marges de sécurité, coefficients de correction et adaptation des valeurs catalogue en production réelle

Les valeurs issues des tableaux ou logiciels représentent des conditions optimales, souvent obtenues sur des centres très rigides avec arrosage interne haute pression. Pour une mise au point en atelier, une bonne pratique consiste à appliquer un coefficient de sécurité initial (par exemple 0,7 sur la vitesse de coupe et 0,8 sur l’avance), puis à augmenter progressivement ces paramètres en fonction des signaux de coupe : sonorité, vibration, couleur des copeaux, état de surface. Sur des machines légères ou des broches fatiguées, réduire la vitesse de coupe de 20 % et la profondeur de passe de 30 % évite beaucoup de casses d’outils et de dérives dimensionnelles.

Adaptation de la vitesse de coupe aux conditions de fraisage : stratégie, machine et bridage

Fraisage en opposition vs fraisage en avalant sur aluminium : influence sur la vitesse de coupe utilisable

Sur aluminium, le fraisage en avalant est largement privilégié dès que la machine offre un jeu de vis à billes et de guidages suffisant. Cette approche réduit l’effort moyen sur l’arête, améliore l’état de surface et autorise en général une vitesse de coupe aluminium plus élevée à avance constante. En fraisage en opposition, le copeau commence à épaisseur nulle, ce qui augmente le frottement et favorise la formation de BUE. Si vous êtes contraint au fraisage en opposition (vieille fraiseuse conventionnelle par exemple), une légère réduction de vitesse de coupe (10–20 %) associée à une augmentation de fz améliore souvent le comportement.

Stratégies HSM, trochoïdal et dynamic milling (fusion 360, mastercam, TopSolid) pour augmenter la vitesse de coupe

Les stratégies HSM, trochoïdales ou Dynamic Milling proposées par des FAO comme Fusion 360, Mastercam ou TopSolid visent à maintenir un engagement radial constant, souvent inférieur à 20–30 % du diamètre, tout en conservant une profondeur de passe importante. Cette approche permet d’augmenter sensiblement la vitesse de coupe (jusqu’à 600–900 m/min en carbure sur aluminium) sans surcharger l’arête. L’analogie courante consiste à comparer une coupe profonde mais étroite à un « rabotage » progressif plutôt qu’à un enfoncement brutal : la machine encaisse mieux, l’outil chauffe moins, et le rendement matière/horaire explose.

Rigidité de la broche, porte-outil (ER, HSK, weldon, hydro) et longueur de sortie sur la stabilité à grande vitesse

À haute vitesse de coupe aluminium, la limite n’est souvent plus le matériau mais la tenue dynamique de l’ensemble broche–porte-outil–fraise. Les cônes HSK et les porte-outils hydrauliques offrent une meilleure concentricité et un meilleur amortissement des vibrations que de simples pinces ER. La longueur de sortie doit être réduite au strict nécessaire : doubler l’encorbellement, c’est parfois multiplier par 3 ou 4 le risque de résonance. Sur une broche 18 000 tr/min, une fraise Ø10 sortie de 40 mm reste généralement stable à 500–600 m/min, là où une sortie de 80 mm imposera de réduire la vitesse de coupe de 30 à 50 %.

Contraintes des centres d’usinage 3 axes vs 5 axes continus pour le fraisage grande vitesse de l’aluminium

Les centres 5 axes continus modernes sont souvent conçus pour le fraisage grande vitesse de l’aluminium, avec des broches 18 000–30 000 tr/min et des accélérations élevées. Ils acceptent plus facilement des vitesses de coupe élevées que des 3 axes plus anciens limités à 6 000–10 000 tr/min. Cependant, la cinématique 5 axes introduit aussi des changements permanents d’orientation de l’outil, ce qui modifie localement le diamètre effectif et donc la vitesse de coupe réelle. Pour les usinages simultanés sur peaux d’aile ou nervures aéronautiques, une marge de sécurité de 10–15 % sur la vitesse de rotation permet de rester dans une zone confortable malgré ces variations géométriques.

Influence du bridage pièce (étaux, mors doux, bridage sous vide) sur les vitesses de coupe admissibles

Le bridage reste souvent le « maillon faible » quand vous cherchez à augmenter la vitesse de coupe aluminium. Un étau rigide avec mors doux adaptés supporte sans problème des vitesses de coupe de 600–800 m/min sur blocs massifs. En revanche, un bridage sous vide de grande plaque amincie, typique de l’aéronautique, devient très sensible aux vibrations et à l’aspiration de la pièce. Dans ce cas, il est prudent de limiter l’augmentation de vitesse de coupe, de réduire les engagements radiaux et d’augmenter légèrement la fréquence d’usinage (tr/min) pour déplacer les résonances mécaniques hors de la zone critique.

Lubrification, refroidissement et évacuation du copeau à haute vitesse de coupe

Choix entre arrosage abondant, MQL (micro-lubrification), brouillard huileux et usinage à sec de l’aluminium

Sur aluminium, plusieurs approches de lubrification coexistent. L’arrosage abondant classique (émulsion) offre un bon refroidissement et une bonne évacuation des copeaux, mais peut limiter la visibilité et compliquer la gestion des brouillards. La MQL (micro-lubrification) et le brouillard huileux, de plus en plus utilisés en fraisage grande vitesse, permettent de travailler à des vitesses de coupe aluminium élevées avec une consommation réduite de fluide et un environnement plus propre. L’usinage à sec reste possible sur certains alliages corroyés avec PCD, mais expose davantage au collage et à l’échauffement, en particulier sur séries 2000 et 5000.

Rôle de la pression d’arrosage et des canaux internes dans l’outil sur la stabilité de la vitesse de coupe

À grande vitesse, la simple présence de fluide ne suffit plus : la pression et la direction du jet deviennent déterminantes. Des canaux internes dans les fraises ou les têtes de surfaçage permettent d’injecter l’émulsion ou l’huile directement au niveau de l’arête, ce qui améliore considérablement la stabilité à haute vitesse de coupe. Des études montrent qu’un arrosage interne à 30–40 bar peut multiplier par 1,5 à 2 la durée de vie d’une fraise carbure dans du 7075-T6 à 600 m/min, par rapport à un arrosage externe classique à basse pression.

Gestion du collage et du bourrage de copeaux à grande vitesse sur séries 2000, 5000 et 6000

Le risque majeur à haute vitesse de coupe aluminium reste le collage et le bourrage de copeaux, surtout dans les poches profondes ou les rainures étroites. Pour le limiter, plusieurs leviers sont à votre disposition :

• Augmenter fz pour générer des copeaux plus épais et plus rigides
• Utiliser des fraises 2 ou 3 dents à goujures larges et polies
• Adapter le type de lubrification (MQL ciblée, arrosage interne)
• Programmer des dégagements réguliers pour casser les nappes de copeaux

Sur les séries 2000 et 6000, ces ajustements permettent de conserver des vitesses de coupe de 400–700 m/min sans dégradation notable de l’état de surface ni colmatage des goujures, même en usinage 3D complexe.

Types de fluides de coupe recommandés pour l’aluminium : émulsions spécifiques, huiles entières, additifs anti-adhérents

Certaines émulsions formulées spécialement pour l’aluminium intègrent des additifs anti-adhérents et anticorrosion qui réduisent fortement la tendance au collage tout en améliorant l’état de surface. Les huiles entières sont parfois utilisées en décolletage ou en micro-lubrification pour des vitesses de coupe modérées, mais peuvent être moins efficaces en refroidissement à très haute vitesse. L’ajout d’additifs EP adaptés à l’aluminium (sans chlore ni soufre agressif) contribue à stabiliser le coefficient de frottement et à prolonger la durée de vie des revêtements TiB2 ou DLC sur les fraises carbure.

Qualité de surface, tolérances et durée de vie outil en fonction de la vitesse de coupe aluminium

Corrélation entre vitesse de coupe, état de surface (ra, rz) et rugosité sur pièces aluminium usinées

La relation entre vitesse de coupe aluminium et rugosité n’est pas linéaire. En dessous d’un certain seuil, l’arête a tendance à frotter plus qu’à couper, ce qui génère des bavures et un Ra élevé malgré une vitesse modérée. En montant au-dessus d’une plage optimale, les phénomènes thermiques et vibratoires dégradent à nouveau l’état de surface. Dans de nombreux cas, des vitesses de coupe de 300–500 m/min en finition, combinées à une avance par dent réduite et à une fraise 3 ou 4 dents, permettent d’atteindre des rugosités Ra < 0,8 µm sur aluminium 6082 ou 7075, sans recourir à des passes d’ébavurage ou de polissage supplémentaires.

Phénomènes d’usure à haute vitesse : écaillage, arrondissage d’arête, micro-soudures sur l’aluminium

À haute vitesse de coupe, l’usure dominante sur aluminium n’est pas l’usure par abrasion classique observée sur aciers, mais plutôt une combinaison d’usure adhésive et d’écaillage de l’arête. Les micro-soudures aluminium/outil se forment puis se détachent, arrachant localement le revêtement ou le carbure. Cela se traduit par un arrondissage progressif de l’arête, une augmentation des efforts de coupe et une détérioration de l’état de surface. Surveiller régulièrement la largeur de la facette d’usure et les traces de BUE au microscope portatif permet d’ajuster la vitesse de coupe et la lubrification avant la rupture brutale de la fraise.

Optimisation de la vitesse de coupe entre productivité et longévité de fraises carbure et PCD

Pour les fraises carbure, le point de travail optimal situe souvent la vitesse de coupe aluminium à 70–90 % de la valeur maximale recommandée par le fabricant, ce qui offre un bon compromis entre débit matière et durée de vie. Les fraises PCD, beaucoup plus résistantes à l’usure, autorisent des vitesses presque doublées, mais restent sensibles aux chocs et aux interruptions brutales de coupe. Dans une logique de coût par pièce, il est souvent plus rentable d’utiliser un PCD à très grande vitesse sur des séries importantes d’alliages moulés, et des carbures revêtus à vitesse intermédiaire pour les petites et moyennes séries multi-nuances.

Ajustement des paramètres pour opérations de surfaçage, contournage, rainurage et finition miroir

Chaque type d’opération exige une adaptation fine de la vitesse de coupe aluminium et des autres paramètres :

1. En surfaçage, la limitation principale vient du diamètre de l’outil et de la puissance machine, la vitesse de coupe doit rester compatible avec le régime maximal de la broche.
2. En contournage, une vitesse de coupe élevée est possible si l’engagement radial est limité et la trajectoire fluide.
3. En rainurage plein, il est prudent de réduire la vitesse de coupe de 20 à 30 % et d’augmenter le dégagement des copeaux.
4. Pour une finition « miroir », une vitesse de coupe élevée mais une avance par dent réduite, associées à une fraise dédiée aluminium très tranchante, donnent les meilleurs résultats sur la plupart des nuances 6000 et 7000.

En combinant ces ajustements ciblés à une observation attentive du comportement de l’outil et des copeaux, vous pouvez progressivement pousser la vitesse de coupe de vos usinages aluminium vers des valeurs très performantes tout en conservant une processabilité et une répétabilité élevées.