Modélisation générique des efforts de coupe en fraisage pour la CFAO et la surveillance de l'usinage

par Mehdi Cherif

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Jean-Yves Hascoët, Hervé Thomas et de Benoît Furet.

Soutenue en 2003

à Nantes , dans le cadre de École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes) , en partenariat avec Centrale Nantes (autre partenaire) .

mots clés

• Outils de coupe pour métaux -- Modèles mathématiques
• Conception assistée par ordinateur
• Fraisage (travail des métaux)

Résumé

La mise en œuvre d'un processus de CFAO performant passe nécessairement par une maîtrise des paramètres opératoires et par conséquent du processus de coupe pour générer, optimiser et surveiller le trajet des outils lors de l'usinage. Pour ce faire, le préparateur doit disposer de données technologiques pour caractériser le processus de coupe et effectuer le choix optimal des paramètres opératoires en fonction de la géométrie de l'outil utilisé, de la matière usinée, des performances des machines et des exigences de qualité et de coût sur la pièce usinée. Face aux différentes attentes de la CFAO, la modélisation des efforts de coupe permet de caractériser le processus et de fournir des informations pertinentes pour la mise en place d'un système de surveillance d'usinage. La modélisation des efforts envisagée doit nécessairement avoir un caractère générique pour appréhender les multiples configurations outil/matière/conditions opératoires utilisées dans le secteur industriel. Dans le cadre de nos travaux, nous proposons une modélisation des efforts qui utilise une loi de comportement de type thermo-visco-plastique identifiée. L'identification de cette loi est réalisée avec une méthode inverse à partir des résultats d'essais en fraisage orthogonal 2D. La méthode présentée utilise la modélisation d'Oxley pour paramétrer le processus de coupe (prise en compte de l'angle de coupe, de la vitesse de coupe et des engagements) pour assurer l'aspect générique indispensable en vue d'une utilisation industrielle. La loi de comportement identifiée dans le cadre d'essais en fraisage orthogonal 2D permet de tenir compte du comportement de la matière selon les conditions opératoires utilisées. Nous présentons les lois de comportement identifiées pour trois matériaux différents X38CrMnMoV5, 40CrMnMo8 et Al2024. Les résultats des simulations d'efforts comparés avec les résultats expérimentaux donnent un écart moyen inférieur à 20% et permettent également de valider l'aspect générique de la méthode proposée.

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