Contribution à l'étude de l'influence du comportement vibratoire du système "pièce - outil - machine" sur la qualité de surface obtenue en tournage de superfinition

par Arnaud Crolet

Thèse de doctorat en Mécanique et énergétique

Sous la direction de Claude Barlier et de Laurence Lambert.

Soutenue le 29-09-2008

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , dans le cadre de EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux , en partenariat avec ERMeP (laboratoire) .

Le président du jury était Alain Molinari.

Le jury était composé de Claude Barlier, Laurence Lambert, Alain Molinari, Henri Paris, Mohamed El Mansouri, Michel Demesy, Jean-Philippe Costes.

Les rapporteurs étaient Henri Paris, Mohamed El Mansouri.


  • Résumé

    Le tournage de superfinition est très spécifique avec une profondeur de passe de l’ordre de 0.05mm et une avance de 0.05mm/tour et permet d’obtenir des surfaces dont la précision et la rugosité sont équivalents à ce que l’on pourrait obtenir par rectification. Cependant, ce procédé est fortement influencé par les caractéristiques dynamiques du système usinant. Le but de nos travaux est de comprendre comment les caractéristiques dynamiques du système Pièce / Outil / Machine (P.O.M.) influencent la qualité de surface obtenue en superfinition à l’outil coupant. Dans un premier temps, nous avons défini, en nous appuyant sur la méthode normalisée du Couple Outil Matière (C.O.M.), des conditions de coupe acceptables et stables. Ensuite, une analyse fréquentielle nous a permis d’identifier trois éléments du système P.O.M. comme sources de vibrations remarquables, à savoir la machine elle-même, la fréquence de rotation de la broche et l’outil utilisé. Puis, nous avons mis en place une démarche expérimentale lourde afin d’évaluer l’influence des sources identifiées sur des critères d’état de surface et sur les vibrations mesurées au niveau de l’outil coupant. Enfin nous avons abordé l’étude des corrélations existantes entre les vibrations et l’état de surface généré en tournage de superfinition

  • Titre traduit

    On the influence of "tool - workpiece -machine" vibratory behaviour on the surface quality obtained by superfinish lathing process


  • Résumé

    The superfinishing in turning is very specific, depth of cut about 0.05mm and feed in the order of 0.05mm/rev and allows to produce surfaces with precision and roughness equivalent to grinding process. However, this process is strongly influenced by the dynamic characteristics of the machining system. The aim of our work is to understand how dynamic characteristics of the Part/Tool/Machine (P.T.M.) system influence the surface quality obtained in superfinishing with cutting tool. Initially, we defined acceptable and stable cutting conditions by using the standardized method of the Couple tool-matterial. Then, a frequential analysis enabled us to identify three remarkable sources of vibrations in the P.T.M. system that are the machine tool, the spindle frequency and the tool. Then, we set up an experimental study in order to evaluate the influence of the identified sources of vibrations on surface quality and on the vibrations measured on the cutting tool. Finally we studied the correlations between the vibrations and the surface quality obtained by superfinishing turning


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