ETUDE DE L’INFLUENCE DE LA MACHINE-OUTIL SUR LES PARAMETRES TECHNOLOGIQUES EN PARTICULIER LORS DE L’USINAGE DES MATERIAUX DURS
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Date
2010
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Ce travail consiste, d’une part a étudier expérimentalement l’influence de la rigidité
statique de quelques machines-outils sur les paramètres technologiques (Tenue de l’outil,
effort de coupe et rugosité de la surface usinée…) lors du tournage conventionnel et dur dans
différentes conditions de coupe. Les essais ont été réalisés dans des conditions opératoires
proches de celles industrielles. Les machines-outils utilisées sont trois tours conventionnels et
deux tours à commande numériques, caractérisées par leurs rigidités à l’état statique. Ces
dernières varient du simple au double. Les essais réalisés sur les différentes machines ont été
effectués conformément à la méthode de planification des expériences. Les résultats obtenus
montrent que la rigidité de la machine-outil à l’état statique a une influence considérable sur
les paramètres technologiques étudiés. En effet, si le rapport de rigidité passe de1 à 2, la durée
de vie augmente de 35,5 %, les efforts de coupe et la rugosité de la surface usinée diminuent
respectivement de 38,53 % et 35,27 %. Ceci lors de l’usinage de l’acier recuit sur des tours
conventionnels. Le tournage dur de l’acier AISI 4140 (42CrMo4) sur des tours à commande
numérique, ayant un rapport de rigidité statique égale à 1,14, a fait ressortir que les tenues, les
efforts de coupe et la rugosité sont reproductibles avec une différence relative moyenne ne
dépassant pas respectivement les 10 %, 3 % et 5 %. En plus de l’étude des phénomènes
physiques régissant le processus de coupe (usure, effort, rugosité et présence des couches
blanches), des modèles mathématiques de prédiction, exprimant l’influence des éléments du
régime de coupe et la rigidité de la machine sur les paramètres technologiques étudiés ont été
proposés. Le suivi approfondi de l’évolution de l’usure en cratère des outils CBN lors de
l’usinage ou l’acier AISI 4140 (42CrMo4) durci a fait ressortir que celle-ci est à l’origine de
l’effondrement prématuré de l’outil, c’est pourquoi un nouveau critère d’usure admissible a
été proposé. La modélisation numérique de la coupe orthogonale à travers la méthode de
calcul ABAQUS-Explicit fait finalement l’objet de la dernière partie de cette étude. Nous
avons étudié en premier lieu la capacité de cette méthode à reproduire la coupe orthogonale.
Ensuite une analyse des phénomènes thermiques montre que ceux-ci ne peuvent à eux seuls
expliquer les phénomènes de segmentation observés expérimentalement lors de l’usinage des
matériaux durs. L’utilisation du critère de rupture de Johnson et Cook sur la surface libre du
copeau a conduit à la simulation numérique d’un copeau segmenté