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Ce travail met en évidence une étude approfondie du fraisage par une fraise à bout sphérique en 3 et 5 axes. Une modélisation des crêtes résiduelles non modélisées apparaissant près de la pointe des outils sphériques est mise en évidence, et que les approches existantes ne prédisent pas. L'analyse montre que ces crêtes résultent d'un mécanisme de raclage du matériau par la dent de l'outil en fin de trajectoire cycloïdale. Parallèlement, une zone de contact critique entre la face de dépouille et la pièce a été identifiée ("rubbing"), générant des effets thermomécaniques impactant la qualité de surface finie. Une nouvelle approche de modélisation des zones d'engagement (CWER) en fraisage cinq axes est proposée. Elle combine un modèle analytique précis des limites de la CWER avec une formulation simplifiée et précise de l'épaisseur instantanée de coupe (IUCT). Validée sur divers scénarios d'usinage, cette méthode améliore significativement la prédiction de la topographie et des efforts de coupe. Ces résultats offrent des perspectives concrètes pour l'optimisation des paramètres de coupe et l'amélioration de la qualité des surfaces usinées en fraisage hémisphérique de finition.