Analyse expérimentale et numérique du contact à l'interface outil-copeau lors de l'usinage à grande vitesse des métaux

par Julien Brocail

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Laurent Dubar.

Soutenue en 2009

à Valenciennes .


  • Résumé

    L'étude porte sur la caractérisation de l'interface outil-copeau lors de l'usinage à grande vitesse des métaux. Des études récentes montre que la modélisation de l'usinage grande vitesse nécessite la détermination d'une loi d'interface tenant compte des paramètres de contact (la pression de contact, la vitesse de glissement et la température d'interface) pour décrire plus précisément les paramètres du procédé (les efforts de coupe et la forme du copeau). Des essais de caractérisation basse vitesse, reproduisant les conditions mécaniques et thermiques du contact en pointe de l'outil lors d'une opération d'usinage grande vitesse, sont réalisés avec le test de compression-translation. Le banc a été adapté pour permettre une étude thermomécanique du contact. De nouveaux lopins et de nouveaux contacteurs ont permis de répondre aux exigences de cette étude. Une loi d'interface, dépendante de la pression de contact, de la vitesse de glissement et de la température d'interface a été définie pour le couple tribologique acier AISI 1045 / Carbure non revêtu. Cette loi implémentée dans un modèle numérique de la coupe orthogonale (développé sur Abaqus) offre des améliorations intéressantes. Une étude de sensibilité, menée avec ce modèle, a permis de déterminer les tolérances maximales d'identification des paramètres rhéologiques de la loi de Johnson-Cook, ou des paramètres de contact. Des expériences réalisées sur les aciers AISI 1045 et AISI 304L ont permis de déterminer les paramètres thermiques de contact tels que le coefficient de partage  et la résistance thermique de contact RTC. Le modèle numérique du test montre l'influence de ces paramètres sur le coefficient de frottement.

  • Titre traduit

    Friction analysis at tool-chip interface to high speed machining


  • Résumé

    The study relates to the characterization of the tool-chip interface during the high-speed machining of metals. The existing numerical approaches do not generate good correlations of the process variables, such as the cutting forces and the shape of the chip. Recent studies show that the determination of an interfacial law according to the contact parameters (contact pressure, sliding velocity and interfacial temperature) is necessary to describe more precisely the process parameters. Experiments were carried out on the upsetting sliding test that reproduces the mechanics and thermals contact conditions of the HSM process at the tool tip. This specific device has been adapted and the antagonists have been modified for this study. A friction law according to the contact pressure, the sliding velocity, and the interfacial temperature was defined for the tribological system AISI 1045 steel / uncoated carbide. This law implemented in a numerical model of orthogonal cutting (developed in Abaqus) offers interesting improvements.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVI-137 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f.128-137

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  • Bibliothèque : Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis. Service commun de la documentation. Site du Mont Houy.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 900669 TH
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