Etude expérimentale du frottement outil/pièce en coupe orthogonale

par Marianne Meiller

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Métaux, métallurgie

Sous la direction de Maurice Touratier.

Soutenue en 2002

à Paris. ENSAM .


  • Résumé

    Les phénomènes de ftottement jouent un rôle important @ dans l'usinage par outil coupant puisqu'ils génèrent des efforts et des échauffements participant à l'usure de l'outil. Pour étudier l'usure en face de dépouille de l'outil, qui est un des paramètres couramment utilisés pour réformer un outil, il devient nécessaire de caractériser le frottement outil/pièce. Pour ce faire, un dispositif expérimental a été développé. Il reproduit les conditions de contact sévères entre un outil et une pièce en coupe orthogonale. Les mesures in situ (efforts, température) et post-essai (usure, déformations microstructurales) ont conduit à l'élaboration de deux modèles de frottement. Le premier décrit, à l'échelle macroscopique, le coefficient de frottement de Coulomben fonction de la température maximale de contact. Il repose sur la théorie des températures flash de Blok. Une seconde approche se place à l'échelle mésoscopique du contact : en tenant compte de la déformation microstructurale du matériau le plus tendre (la pièce en acier), il devient possible de définir un coefficient de frottement mésoscopique qui reflète alors le rôle du troisième corps. En effet ce dernier participe par sa viscoplasticité aux phénomènes d'accommodation de vitesse et confère au système tribologique un coefficient de frottement plus faible. Des essais de tournage orthogonal valident ces essais de frottement : les efforts, températures et taux d'usure sont comparables.

  • Titre traduit

    Experimental study of tool/workpiece friction in orthogonal cutting


  • Résumé

    Friction plays a very important role in cutting since it involves efforts and temperatures rising taking part in tool wear. To study flank wear, which is a usual parameter for tool life, it is necessary to characterize friction between the cutting tool and the workpiece. Therefore an experimental device has been developed. It reproduces full-scaled ftiction conditions of orthogonal cutting process. Measures during the test (efforts and temperatures) and after the test (wear, microstructural strains) lead to the formulation of two friction models. The first one describes friction (Coulomb coefficient), on a macroscopic scale, in function of maximal temperature of contact. It is based on Blok model of flash temperatures. A second approach is a mesoscopic scale modelling: from microstructural distortions, a friction coefficient can be defined. It can describe the role of a third body, which takes part in velocity accommodation thanks to its viscoplastic behaviour, leading to a lower friction coefficient. Cutting tests of orthogonal turning validate friction tests: efforts, temperature and wear rates are comparable.

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  • Détails : 1 vol. (100 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 79 réf.

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