Le Comportement du système usinant en tournage dur

= The behavior of the manufacturing system in hard turning. Application to steel dips factory case with plaques CBN (nitrure of cubic bore) insert : application au cas d'un acier trempé usiné avec des plaquettes CBN (Nitrure de Bore Cubique)

• Auteur / Autrice : Mehdi Remadna
• Direction : Jean-François Rigal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CASM - Conception et Analyse des Systèmes Mécaniques, UMR 5006 (Lyon, INSA1985-2003)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nitrure de bore

Résumé

L'évolution des performances des matériaux pour outils de coupe, et l'amélioration des machines et des systèmes de commande, ont permis de mettre en œuvre l'Usinage à Grande Vitesse (UGV). La diversité des paramètres qui déterminent le niveau de taux d'enlèvement de matière permet d'envisager plusieurs modalités de mise en œuvre de l'UGV, où les facteurs les plus contraignant sont : efforts, vibrations, rugosité, choix d'outils, puissance… C'est dans ce contexte que nous avons développé des recherches pour caractériser et fixer le comportement d'outil de coupe en Nitrure de Bore Cubique (CBN). Nous avons relevé et observé expérimentalement le profil de l'usure pour différentes vitesses de coupe. L'analyse de ces profils permet d'apporter une contribution pour une maîtrise industrielle de l'usure des outils de tournage. En résumé, notre étude, essentiellement expérimentale, montre d'abord que la géométrie de la coupe évolue fortement dans le temps de durée de vie d'un outil. Pour les plaquettes CBN, cette durée de vie augmente lorsque la section du copeau diminue, mais nos observations et nos mesures montrent une évolution de la géométrie de la coupe dans les cas. Parallèlement et en corrélation, les composantes de l'effort de coupe évoluent. Il s'agit essentiellement de la composante de répulsion, la composante de coupe quant à elle, évoluant assez peu. Ces résultats montrent que l'étude du tournage des matériaux durs avec les outils CBN donne une bonne qualité géométrique de surface avec des machines outils classiques sur des broches avec des paliers à roulements. Par contre, l'état de contrainte et l'état métallurgique de la surface usinée sont difficiles à maîtriser car ils sont liés à une géométrie de coupe qui évolue fortement au cours de la durée de vie de la plaquette. Cette étude a montré aussi que l'effort de coupe varie fortement en direction au cours du temps et en corrélation avec l'usure de l'outil.

The evolution of materials performances for cutting tools and their improvements allowed the experiment to operate with High Speed Machining (HSM). The diversity of parameters which determine the level of removal rate of the chip allows the constitution of several modalities in machining with the HSM system, therefore the important factors as efforts, vibrations, roughness, choice of tools, power… become constraints. In this context we had developed some researches in order to specify the behaviour of the cutting tool in Cubic Boron Nitride (CBN). . We had observed experimentally the profile of the wear at various cutting speeds. The profiles analysis process brings a contribution for good industrial mastery on turning tools wear. As summery, our study, which is essentially experimental, shows at first, that the geometry of the cutting evolves strongly in the life time of the tool. The CBN inserts, this lifetime increases as the chip section decreases, even though observations and measures have shown for each case an evolution in the geometry of cutting. With an increasing, at the same time, of specific efforts components of the cutting. These results show that the hard steel machining with CBN tools gives a good geometrical quality on the surface of tools machines, which one conceived with classic technologies on spindles with rolling bearing. On the other hand, the stress and metallurgical state of the manufactured surface make difficult their control because they are linked to a cut geometry which evolves strongly during the lifetime of the insert. This study shows, also, that the specific effort of cut changes strongly the direction in time and correlatively with the tool wear. It is really important to considerate this evolution to conceive a new tool machine and exploitable ranges of manufacturing in an industrial environment.