Etude analytique et expérimentale de l’usinage d’un tube mince

par Artem Gerasimenko

Thèse de doctorat en Mécanique-matériaux

Sous la direction de Philippe Lorong, Mikhail Guskov et de Alexandre Gouskov.

Soutenue le 14-12-2016

à Paris, ENSAM en cotutelle avec l'Université Technique d'État de Moscou , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux [Paris] (laboratoire) et de Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM) (laboratoire) .

Le président du jury était Benoît Furet.

Le jury était composé de Philippe Lorong, Mikhail Guskov, Alexandre Gouskov.

Les rapporteurs étaient Yann Landon, Grigory Panovko.


  • Résumé

    Ce travail de thèse se concentre sur l’étude du comportement dynamique des tubes minces durant leur usinage par tournage et notamment sur la survenue du broutement régénératif. L’étude de l’usinage de ce type de pièce est pertinente car ces pièces font l’objet d’une large diffusion dans divers domaines industriels tels que la construction aéronautique (notamment moteurs), la construction navale, la production de fusées. Ces pièces ayant une faible rigidité, il est fréquent que des vibrations indésirables se produisent en cours d’usinage. Il est donc intéressant d’être à même de les prédire pour les éviter.L’approche proposée vise à permettre un choix rapide et efficace des conditions de coupe, et notamment des profondeurs de passe, pour cette opération d’usinage. Pour cela nous proposons de mettre en place un modèle mécanique analytique du tube (modèle de coque mince utilisant un nombre réduit de degrés de liberté) de manière à réduire les coûts numériques et à faciliter l’analyse du phénomène. L’impact de la taille du modèle sur les résultats est étudié (nombre de formes propres) ainsi que de la prise en compte de l’enlèvement de matière (évolution du comportement dynamique) et du déplacement de l’outil. Afin de valider l’approche une expérience a été mise en place et est également présentée dans ce mémoire.

  • Titre traduit

    Analytical and experimental study of the machining of a thin tube


  • Résumé

    This work focuses on the study of the dynamic behavior of thin tubes during their machining by turning and gives particular emphasis on the occurrence of regenerative chatter. The study of machining of this type of workpiece is relevant because they are widely used in various industrial fields such as aircraft construction (including engines), shipbuilding, rocket production. As these parts have low rigidity, it is common that undesirable vibrations occur during machining. It is therefore of interest to be able to predict them in order to avoid them.The proposed approach is designed to enable a fast and efficient selection of cutting conditions, including cutting depths for this machining operation. We thus propose to elaborated an analytical model for the dynamics of the tube (thin shell based model using a reduced number of degrees of freedom) to reduce the numerical costs and to facilitate the analysis of the phenomenon. The impact of the size of the model on the results is studied (number of shape functions), as well as the impact of material removal (evolution of the dynamic behavior) and of the motion of the tool. An experiment, presented in this thesis, was also set up in order to validate the approach.


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