Développement d’un modèle généralisé d’efforts de coupe pour l’usinage de l'alliage de titane Ti6Al4V. Application aux techniques de tournage et fraisage

par Théo Dorlin

Thèse de doctorat en Génie mécanique - procédés de fabrication

Sous la direction de Guillaume Fromentin et de Jean-Philippe Costes.

Soutenue le 15-11-2016

à Paris, ENSAM , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec Laboratoire bourguignon des matériaux et procédés (Cluny, Saône-et-Loire) (laboratoire) et de Laboratoire Bourguignon des Matériaux et Procédés (laboratoire) .

Le président du jury était Olivier Cahuc.

Le jury était composé de Guillaume Fromentin, Jean-Philippe Costes, Habib Karaouni.

Les rapporteurs étaient Benoît Furet, Yann Landon.


  • Résumé

    Dans l’optique de maîtriser l’industrialisation des pièces complexes, les efforts de coupe sont une source riche d’informations. Bien que la prédiction des efforts de coupe soit un sujet largement traité par la communauté scientifique, quelques verrous subsistent. Les travaux de cette étude visent à enrichir les modèles existants sous deux principaux aspects : une étude approfondie de l’influence des conditions de contact en dépouille associées à la géométrie de pièce et l’effet de l’usure de l’outil sur l’évolution des efforts de coupe au cours du temps. Pour ce faire, plusieurs expérimentations instrumentées sont réalisées afin de déterminer les paramètres influents à introduire dans les modélisations. S’appuyant sur ces observations, des modélisations, selon une approche phénoménologique, sont développées pour estimer respectivement le niveau d’usure de l’outil, les efforts de coupe et leur évolution fonction au cours du temps. Ces développements sont conduits pour les techniques de fraisage, de tournage intérieur et de tournage extérieur appliquées à l’usinage de l’alliage de titane aéronautique Ti6Al4V. Les méthodologies présentées dans cette étude sont transposables vers d’autres nuances d’alliages de titane afin de couvrir un domaine d’application large en industrie.

  • Titre traduit

    Development of a generalized predictive model for Ti6Al4V titanium alloy machining. Application to turning and milling


  • Résumé

    In order to control complex parts industrialization, cutting forces can be relevant data. Although cutting force prediction is a well-known subject by the scientific community, it still exists some ways of improvement. This research work focuses on the cutting force modelling enhancement according to two main points. Firstly, an analysis of clearance face contact conditions, linked to part geometry, effect on cutting forces. Secondly, the effect of flank wear on cutting force evolution with respect to the time. Based on experiments, in order to highlight relevant parameters to introduce in the new model, cutting force and flank wear models are formulated according to mechanistic approach. These developments are applied in milling, turning (boring, cylindrical turning and face turning) onTi6Al4V titanium alloy. Methodologies presented in this study can be easily adapted to others titanium alloys shades in order to cover large industrial range of applications.


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