Série d’Exercices Corrigés sur le Fraisage CNC
🔷 Introduction
Le fraisage CNC est un procédé d’usinage où une fraise enlève de la matière pour donner forme à une pièce. Grâce à la programmation CN (Commande Numérique), on peut automatiser l’usinage et produire des pièces précises et répétables.
Cette série d’exercices vous aidera à maîtriser la programmation G-Code pour les centres d’usinage CNC en utilisant des commandes telles que G00, G01, G02/G03, G81, G83 et des boucles paramétriques.
📌 Exercice 1 : Contournage d’un Carré en Fraisage CNC
🎯 Énoncé
Un carré de 100 mm x 100 mm doit être usiné par contournage sur une fraiseuse CNC.
- Départ en (X10, Y10)
- Profondeur d’usinage : -5 mm
- Avance : 300 mm/min
- Vitesse de rotation : 2500 tr/min
- Outil : Fraise Ø10 mm
✅ Tâche : Rédiger le programme CNC pour usiner le contour.
✅ Correction
G21 ; Unités en millimètres
G17 ; Sélection du plan XY
G90 ; Mode absolu
G94 ; Avance en mm/min
T1 M06 ; Sélection de l’outil
S2500 M03 ; Rotation de la broche à 2500 tr/min
G00 X10 Y10 Z10 ; Déplacement rapide
G01 Z-5 F100 ; Descente en fraisage
G01 X110 Y10 F300 ; Déplacement droite
G01 X110 Y110 ; Déplacement haut
G01 X10 Y110 ; Déplacement gauche
G01 X10 Y10 ; Fermeture du contour
G00 Z10 ; Sécurité
M30 ; Fin du programme
📌 Exercice 2 : Fraisage d’un Cercle avec Interpolation Circulaire
🎯 Énoncé
Un cercle de Ø50 mm doit être fraisé sur une plaque.
- Centre du cercle : (X50, Y50)
- Rayon : 25 mm
- Profondeur : -5 mm
- Vitesse de coupe : 2000 tr/min
- Outil : Fraise Ø10 mm
✅ Tâche : Programmer l’usinage du cercle en interpolation circulaire.
✅ Correction
G21
G17
G90
G94
T1 M06 ; Sélection de l’outil
S2000 M03 ; Rotation de la broche
G00 X75 Y50 Z10 ; Positionnement initial
G01 Z-5 F100 ; Descente en fraisage
G03 X75 Y50 I-25 J0 F250 ; Interpolation circulaire anti-horaire (Ø50 mm)
G00 Z10 ; Sécurité
M30
📌 Exercice 3 : Perçage en Tableau Automatisé (G81)
🎯 Énoncé
Percer 9 trous Ø10 mm en tableau 3×3 avec 30 mm d’écart.
- Profondeur du perçage : -15 mm
- Vitesse de coupe : 2000 tr/min
- Avance : 150 mm/min
✅ Tâche : Rédiger le programme CNC pour automatiser ce perçage.
✅ Correction
G21
G17
G90
G94
T2 M06 ; Sélection du foret Ø10 mm
S2000 M03 ; Rotation broche
G00 Z10 ; Sécurité avant perçage
G81 Z-15 R5 F150 ; Cycle de perçage
#100 = 3 ; Nombre de trous en X
#101 = 3 ; Nombre de trous en Y
#102 = 30 ; Espacement entre trous
WHILE [#101 GT 0] DO1
#104 = [3 - #101] * #102 ; Calcul de la position Y
WHILE [#100 GT 0] DO2
#105 = [3 - #100] * #102 ; Calcul de la position X
G00 X#105 Y#104 ; Déplacement
G81 ; Exécution du perçage
#100 = [#100 - 1] ; Décrémentation de X
END2
#101 = [#101 - 1] ; Décrémentation de Y
#100 = 3 ; Réinitialisation de X
END1
G80 ; Annulation du cycle
G00 Z10 ; Sécurité
M30
📌 Exercice 4 : Rainurage en Zigzag
🎯 Énoncé
Une rainure de 100 mm de long et 10 mm de large doit être usinée en 5 passes avec une fraise de Ø10 mm.
✅ Tâche : Rédiger un programme pour usiner cette rainure avec un mouvement en zigzag.
✅ Correction
G21
G17
G90
G94
T1 M06 ; Sélection de la fraise
S2000 M03 ; Rotation de la broche
#100 = 5 ; Nombre de passes
#101 = 2 ; Profondeur par passe
#102 = 0 ; Position initiale Z
G00 X0 Y0 Z10 ; Positionnement initial
WHILE [#100 GT 0] DO1
#102 = [#102 - #101] ; Calcul de la profondeur actuelle
G01 Z#102 F150 ; Descente en fraisage
G01 X100 F200 ; Avance à droite
G01 Y10 ; Monter légèrement
G01 X0 ; Retour à la position initiale
G01 Y0 ; Descendre
#100 = [#100 - 1] ; Décrémentation de la boucle
END1
G00 Z10 ; Sécurité
M30
Ces exercices couvrent les principales opérations en fraisage CNC : ✅ Contournage et interpolation circulaire
✅ Perçage automatisé avec boucles paramétriques
✅ Rainurage et usinage en zigzag
📌 Fiche Méthode : Le Fraisage CNC
📖 Définition
Le fraisage CNC est un procédé d’usinage où une fraise rotative enlève de la matière sur une pièce fixée, permettant d’obtenir des formes variées avec une grande précision. Il est utilisé dans de nombreux domaines industriels comme l’aéronautique, l’automobile, l’horlogerie et la mécanique générale.
🔹 1. Principe du Fraisage CNC
📌 Fonctionnement :
- Une fraise montée sur une broche tournante coupe la matière de la pièce.
- Le mouvement peut être linéaire ou circulaire, selon l’opération.
- La machine est contrôlée par un programme CNC (G-Code).
📌 Types de Fraisage :
✔ Fraisage en bout : Usinage en profondeur sur la pièce.
✔ Fraisage en périphérie : Usinage sur les contours.
✔ Fraisage d’ébauche : Retrait de grandes quantités de matière.
✔ Fraisage de finition : Obtention d’une surface lisse et précise.
🔹 2. Matériel Utilisé
| Équipement | Description |
|---|---|
| Centre d’usinage CNC | Machine programmable permettant des mouvements sur 3, 4 ou 5 axes. |
| Fraises | Outils coupants de formes variées (fraise 2 tailles, hémisphérique, à rainurer…). |
| Porte-outils | Système de fixation de la fraise sur la broche. |
| Lubrifiant et liquide de coupe | Améliore la dissipation thermique et réduit l’usure de l’outil. |
| Étau ou bridage magnétique | Fixation de la pièce à usiner. |
🔹 3. Paramètres de Coupe Essentiels
| Paramètre | Définition |
|---|---|
| Vitesse de coupe (Vc) | Vitesse relative entre l’outil et la pièce (m/min). |
| Vitesse de rotation (N) | Nombre de tours/minute de la broche (tr/min). |
| Avance par dent (fz) | Distance parcourue par une dent à chaque rotation (mm/dent). |
| Profondeur de passe (ap) | Épaisseur de matière enlevée à chaque passe (mm). |
📌 Formule pour calculer la vitesse de coupe Vc= π×D×N / 1000
Où D = diamètre de l’outil (mm) et N = vitesse de rotation (tr/min).
🔹 4. Programmation CNC en Fraisage
📍 Commandes G-Code Essentielles
| Commande | Description |
|---|---|
G00 | Déplacement rapide |
G01 | Déplacement linéaire avec avance |
G02 | Interpolation circulaire horaire |
G03 | Interpolation circulaire anti-horaire |
G17 | Plan XY (fraisage 2D) |
G21 | Unités en millimètres |
G90 | Mode absolu |
G91 | Mode relatif |
G81 | Cycle de perçage simple |
G83 | Cycle de perçage en profondeur |
📌 Exemple de programme CNC pour un contournage rectangulaire
%
(Rectangle Fraisé)
G21 ; Unités en millimètres
G17 ; Plan XY
G90 ; Mode absolu
G94 ; Avance en mm/min
T1 M06 ; Sélection de l’outil
S1200 M03 ; Rotation de la broche
G00 X0 Y0 Z10 ; Déplacement rapide
G01 Z-5 F100 ; Descente en usinage
G01 X100 Y0 F300 ; Avance droite
G01 X100 Y50 ; Déplacement en haut
G01 X0 Y50 ; Déplacement gauche
G01 X0 Y0 ; Retour au point de départ
G00 Z10 ; Sécurité
M30 ; Fin du programme
%
🔹 5. Sécurité et Bonnes Pratiques
✅ Vérifier la fixation de la pièce pour éviter les vibrations.
✅ Adapter les paramètres de coupe en fonction du matériau (acier, alu, plastique).
✅ Simuler le programme CNC avant l’usinage pour éviter les collisions.
✅ Utiliser un refroidissement adapté pour prolonger la durée de vie de l’outil.
🔹 6. Exercices Pratiques
📌 Exercice 1 : Perçage Automatisé
📍 Objectif : Programmer un cycle de perçage de 4 trous Ø8 mm à profondeur -10 mm.
💡 Correction :
G21
G17
G90
G94
T2 M06 ; Foret Ø8 mm
S1500 M03 ; Rotation de la broche
G81 X20 Y20 Z-10 R5 F200 ; 1er trou
X60 Y20 ; 2e trou
X60 Y60 ; 3e trou
X20 Y60 ; 4e trou
G80 ; Fin du cycle de perçage
M30
📌 Exercice 2 : Interpolation Circulaire
📍 Objectif : Usiner un cercle Ø50 mm en interpolation circulaire anti-horaire.
💡 Correction :
G21
G17
G90
G94
T1 M06 ; Fraise Ø10 mm
S2000 M03 ; Rotation de la broche
G00 X75 Y50 Z10 ; Positionnement
G01 Z-5 F100 ; Descente en usinage
G03 X75 Y50 I-25 J0 F300 ; Cercle complet
G00 Z10 ; Sécurité
M30
Le fraisage CNC est une technique d’usinage indispensable en fabrication mécanique. Grâce à cette fiche méthode, vous savez :
✅ Choisir les bons paramètres de coupe
✅ Programmer des opérations CNC en G-Code
✅ Optimiser la sécurité et la qualité d’usinage
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