Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation de l'usinage des pièces de grandes dimensions : application au cas du taillage de dentures à la fraise-mère

par Naoual Sabkhi

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Abdelhadi Moufki et de Mohammed Nouari.

Le président du jury était Alain Daidié.

Le jury était composé de Claude Barlier, Michèle Guingand, José Carlos Outeiro.

Les rapporteurs étaient Adinel Gavrus, Henri Paris.


  • Résumé

    Le travail de recherche réalisé dans le cadre de cette thèse introduit une nouvelle approche thermomécanique pour la modélisation du procédé de taillage à la fraise-mère et la maitrise de la précision géométrique et la qualité des pièces fabriquées. Le processus de coupe de la génération des dentures des couronnes de grandes dimensions a été simulé pour la prédiction des efforts de coupe. Le calcul de ces efforts s’est basé sur trois phases : une phase de simulation de l’'intersection géométrique entre l'outil et la pièce moyennant une simulation de la cinématique du procédé par le logiciel CATIA, une phase de simulation numérique ALE (Approche Eulérienne-Lagrangienne) 2D de la coupe orthogonale, et une dernière phase dite ‘simulation mécanistique’ qui utilise les résultats des deux premières phases pour la prédiction des efforts de coupe. La présente approche conduit à un modèle de prédiction des efforts de coupe 3D pour le processus de taillage et apparaît comme une alternative intéressante à l'approche classique de la littérature qui nécessite beaucoup d’essais expérimentaux pour déterminer les coefficients spécifiques de coupe caractéristique du matériau usiné. Nous avons également proposé une approche prédictive basée sur une modélisation analytique de l’interaction arête-copeau lors d’une opération de taillage en finition. La démarche proposée présente l'intérêt de s'affranchir des essais d'usinage, souvent longs et couteux, dans le cas de cette opération complexe (gabarit et géométrie des pièces, cinématique, formation de copeau, etc.). Enfin, le modèle proposé a été appliqué pour analyser le taillage des grandes couronnes (plusieurs mètres) en phase de finition

  • Titre traduit

    Contribution to the experimental study and modeling of the machining of large parts : application to the case of gear hobbing


  • Résumé

    This work introduces a novel approach for a predictive model for hobbing process in order to improve the geometrical accuracy and quality of the manufactured part. An industrial case study of the generation of the teeth was simulated for prediction of effort. The calculation of the cutting forces is based on several steps: tool/part intersection step by means of a kinematic simulation of the process by CATIA, 2D numerical simulation of the process of the orthogonal cutting and finally the last step called ‘mechanistic simulation’ which uses the results of the other two steps for the prediction of cutting forces. This approach leads to model the 3D cutting force for hobbing process and appears as an interesting alternative to traditional mechanistic approach which requires a lot of experimental tests to determine the cutting force coefficients. Besides, we have proposed a predictive approach based on an analytical modeling of chip formation in finishing hobbing operation. The interest of the suggested approach is to be able to avoid machining tests in the case of this very complicated operation (huge dimensional parts, kinematic, chip formation process, etc...). Finally, the proposed model was applied to analyze the hobbing of larges parts (several meters) during finishing stage


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