Analyse et développement d’un modèle d’effort généralisé pour le fraisage haute performance de l’Inconel 718 issu de fabrication additive.

Generalised cutting forces model development for high performance milling of additive manufactured Inconel 718.

• Auteur / Autrice : Edouard Ducroux
• Direction : Guillaume Fromentin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux (AM)
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire bourguignon des matériaux et procédés (Cluny, Saône-et-Loire) - Laboratoire Bourguignon des Matériaux et Procédés / LABOMAP
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Le Duc
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Fromentin, Sylvain Lavernhe, Mickaël Fontaine, Fabien Viprey, David Prat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Lavernhe, Mickaël Fontaine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prototypage rapide

Fraisage (travail des métaux)

Mots clés libres

Fraisage trochoïdal

Inconel 718

Modélisation

Fabrication additive

Usure des outils

Trochoïdal milling

Inconel 718

Modelling

Additive manufactured

Tool wear

Résumé

La maîtrise d’un procédé d’usinage de pièces complexes nécessite de contrôler les efforts de coupe tout au long de l’opération. C’est pourquoi la modélisation de ces efforts de coupe est un sujet largement traité depuis trente ans par la communauté scientifique. Cependant les développements de nouvelles techniques de fabrication, de nouveaux outils et de nouvelles stratégies d’usinage, demandent d’optimiser les modélisations précédentes pour les rendre compatible avec ces développements. Les travaux de cette étude s’intéressent à analyser un alliage d’Inconel 718 issu de fabrication additive pour évaluer son usinabilité. Cette analyse permet par la suite de définir une stratégie d’usinage optimisant les performances de l’opération par la réduction de l’usure des outils et des temps d’usinage. Pour finir, un modèle généralisé de la trajectoire et des efforts de coupe en fonction de l’usure est proposé. Le modèle se fonde sur une modélisation géométrique rigoureuse de l’outil, prenant en compte son évolution en fonction de l’usure, et la définition d’une loi de coupe adaptée au couple Arête/Matière étudié. Les méthodologies ainsi développées sont transposables pour d’autres alliages et d’autres stratégies afin de couvrir un grand nombre d’opérations et de géométries de pièces.

The comprehension of complex parts machining process needs to control cutting forces during the operation. That is why cutting forces modelling has been a frequent subject of research for thirty years. Nevertheless, the new manufacturing technics, the new tools and the new milling strategies demand to optimise former model in order to be adapted to these technical advances. This research work focuses on the machinability of additive manufactured Inconel 718 parts in milling operations. Then, it develops a high performance strategy for the milling of such parts in terms of tool wear and cutting time reduction. Finally, a generalised trajectory and cutting forces model considering the tool wear effect is proposed. This model is based on the actual tool geometry modelling, with its evolution with tool wear, and the definition of a suited cutting law according to the Edge/Material couple. All developed methodologies can be easily adapted to other material, other milling strategies or other machined geometries.