Modélisation de l'usure par diffusion des outils de coupe en usinage à grande vitesse PDF Download
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Author: Mohammed Nouari
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 133
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Book Description
Ces dernières années ont vu naître un intérêt croissant pour l'usinage à très grandes vitesses (UTGV) ; cet intérêt est suscité par les gains de productivité et la qualité des pièces obtenues. Toutefois, dans cette gamme de vitesses l'outil s'use plus rapidement à cause de l'élévation de la température à l'interface outil-copeau. En général on distingue trois modes d'usure : l'abrasion, l'adhésion et la diffusion. Comme la diffusion est le seul phénomène thermiquement activé (contrairement à l'abrasion et à l'adhésion), elle demeure le mode d'usure prépondérant à haute température. La perte par diffusion des composants chimiques réduit la résistance mécanique de l'outil et son efficacité. C'est pourquoi, la détermination de l'usure de l'outil et l'estimation de sa durée de vie figurent parmi les principaux objectifs de la recherche sur la coupe des métaux. La majorité des modèles existants est basée sur des approches empiriques qui font intervenir plusieurs paramètres dont l'identification nécessite des essais longs et couteux. Le peu d'études analytiques qui ont abordé ce problème ne tiennent pas compte de tous les phénomènes mis en jeu lors du processus de coupe, entre autres de la convection de la matière et de l'évolution de la concentration à l'interface pendant la diffusion. Dans cette étude, deux modèles d'usure par diffusion sont proposes, selon que l'on tienne compte de la température moyenne uniforme ou de la distribution non uniforme de la température à l'interface outil-copeau. Ces modèles permettent de calculer analytiquement les concentrations des espèces chimiques dues au flux diffusionnel, la masse perdue par l'outil, et la profondeur du cratère formé à la surface de coupe de celui-ci. Ainsi deux lois d'usure sont établies donnant la durée de vie de l'outil en fonction des conditions de coupe et des paramètres physico-chimiques des matériaux de l'outil et de la pièce. Ces modèles permettent aussi d'effectuer plus facilement une étude paramétrique montrant l'effet des conditions de coupe, des paramètres physico-chimiques des matériaux utilisés et de leur comportement thermomécanique sur l'usure. Ceci facilitera considérablement la recherche des conditions optimales pour un couple outil-pièce donné. La confrontation des résultats des modèles avec ceux de l'expérience a montré une concordance satisfaisante
Author: Mohammed Nouari
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 133
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Book Description
Ces dernières années ont vu naître un intérêt croissant pour l'usinage à très grandes vitesses (UTGV) ; cet intérêt est suscité par les gains de productivité et la qualité des pièces obtenues. Toutefois, dans cette gamme de vitesses l'outil s'use plus rapidement à cause de l'élévation de la température à l'interface outil-copeau. En général on distingue trois modes d'usure : l'abrasion, l'adhésion et la diffusion. Comme la diffusion est le seul phénomène thermiquement activé (contrairement à l'abrasion et à l'adhésion), elle demeure le mode d'usure prépondérant à haute température. La perte par diffusion des composants chimiques réduit la résistance mécanique de l'outil et son efficacité. C'est pourquoi, la détermination de l'usure de l'outil et l'estimation de sa durée de vie figurent parmi les principaux objectifs de la recherche sur la coupe des métaux. La majorité des modèles existants est basée sur des approches empiriques qui font intervenir plusieurs paramètres dont l'identification nécessite des essais longs et couteux. Le peu d'études analytiques qui ont abordé ce problème ne tiennent pas compte de tous les phénomènes mis en jeu lors du processus de coupe, entre autres de la convection de la matière et de l'évolution de la concentration à l'interface pendant la diffusion. Dans cette étude, deux modèles d'usure par diffusion sont proposes, selon que l'on tienne compte de la température moyenne uniforme ou de la distribution non uniforme de la température à l'interface outil-copeau. Ces modèles permettent de calculer analytiquement les concentrations des espèces chimiques dues au flux diffusionnel, la masse perdue par l'outil, et la profondeur du cratère formé à la surface de coupe de celui-ci. Ainsi deux lois d'usure sont établies donnant la durée de vie de l'outil en fonction des conditions de coupe et des paramètres physico-chimiques des matériaux de l'outil et de la pièce. Ces modèles permettent aussi d'effectuer plus facilement une étude paramétrique montrant l'effet des conditions de coupe, des paramètres physico-chimiques des matériaux utilisés et de leur comportement thermomécanique sur l'usure. Ceci facilitera considérablement la recherche des conditions optimales pour un couple outil-pièce donné. La confrontation des résultats des modèles avec ceux de l'expérience a montré une concordance satisfaisante
Author: Mayssa Guediche
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 127
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Book Description
Les conséquences induites par la coupe, en termes de contraintes résiduelles, dépendent fortement des conditions opératoires et de l'évolution de l'usure des outils de coupe. Cette usure est en effet un phénomène complexe à étudier du fait de la multitude de ses origines notamment physico-chimiques (affinités entre certains matériaux constituants du couple plaquette/ pièce, etc.) ou thermo-mécaniques (abrasion, diffusion, adhésion, etc.). Egalement, l'usure des outils de coupe induit un impact considérable sur le déroulement de l'opération de coupe : augmentation des efforts de coupe, des vibrations... Dans ce contexte, ce projet de thèse a pour but d'élaborer un modèle de coupe par éléments finis, sous le code de calcul ABAQUS©, permettant de simuler l'usure des outils de coupe. Il s'intéresse au cas de la coupe orthogonale de l'acier faiblement allie 42CrMo4, très utilisé dans le milieu industriel, et ce par un outil en carbure de tungstène non-revêtu. Le fait que l'usure de l'outil se manifeste au bout de quelques minutes d'usinage nécessite le développement en amont d'une procédure permettant d'augmenter la durée d'usinage simulée : Modélisation baptisée « verticale ». L'usure est, en effet, prise en compte par l'implémentation de la loi d'Archard. Pour ce faire, une stratégie de modélisation alliant ABAQUS/explicit© et l'outil de programmation python© a été mise en oeuvre. Elle repose sur la relocalisation des noeuds de la surface de l'outil après calcul des profondeurs d'usure via la loi d'Archard. Cette dernière dépend de la pression de contact et des vitesses de glissements à la surface de l'outil et d'un coefficient d'usure k. Ce dernier est déterminé via des essais d'usure expérimentaux.
Author: Christophe Tournier
Publisher: Dunod
ISBN: 2100554727
Category : Technology & Engineering
Languages : fr
Pages : 398
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Book Description
L'usinage à grande vitesse est un procédé de fabrication très répandu pour la réalisation de pièces mécaniques de qualité dans les domaines de l'aéronautique, de l'automobile et de la pièce mécanique en général. L'objectif de l'ouvrage est de présenter le procédé d'usinage à grande vitesse et les processus de fabrication adaptés à sa mise en oeuvre par des méthodes et des équipements de production très spécifiques (broche, porte-outil, commande numérique, trajectoires d'usinage, etc.), sans lesquels l'opération devient dangereuse et économiquement peu rentable. Il regroupe les éléments essentiels pour appréhender de manière globale et multidisciplinaire l’élaboration d’un processus d’usinage grande vitesse et traite en particulier de l’évolution des moyens de fabrication, de l’évolution de la modélisation du procédé d’usinage avec et sans vibration et de l’évolution des méthodes de programmation des trajectoires d’usinage.
Author: Issam Bencheikh
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Lors de l'opération d'usinage à grande vitesse, la résistance à l'usure des outils de coupe est améliorée par l'utilisation des revêtements mono ou multicouches sur les faces actives de l'outil. Cependant, le chargement thermomécanique généré à l'interface outil-pièce affecte considérablement les zones de contact. Par cet effet, plusieurs modes d'usure tels que la fissuration, l'abrasion, l'adhésion et le délaminage du revêtement peuvent se manifester. L'étude du comportement des revêtements et de leurs différents modes de dégradation permet de mieux comprendre leur impact sur la durée de vie de l'outil et ainsi optimiser le procédé d'usinage. Dans ce travail de thèse, une approche numérique multi-étapes a été proposée pour prédire l'usure des outils de coupe revêtus. Cette approche est composée par trois principales étapes. La première consiste à effectuer une simulation éléments finis de l'usinage pour une courte durée (jusqu'à la stabilisation du chargement à l'interface outil/pièce). La deuxième étape consiste à récupérer ce chargement et de l'utiliser comme une entrée du modèle XFEM/Level-set. Ce dernier permet d'analyser le comportement des couches de revêtement sans recours à un maillage conforme aux interfaces. Par conséquence, la distorsion du maillage est évitée lorsque le profil d'outil usé est mis à jour, ainsi que le temps de calcul CPU est drastiquement réduit. La dernière étape de cette approche consiste à calculer le taux d'usure et ainsi prédire le déplacement des nœuds de l'outil de coupe affectés par l'usure. Les essais expérimentaux ont permis d'une part d'identifier les paramètres de contact outil/pièce, et d'autre part de valider l'approche proposée.
Author: Bassem Gassara
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Dans le processus de fabrication en fraisage à grande vitesse 'FGV', l'étude de la réaction de la machine au cours de l'usinage est une tâche très délicate et importante. En effet, l'identification du comportement de la machine nécessite la modélisation de la loi de mouvement des axes et de la trajectoire réelle aux niveaux des discontinuités. Le nombre important de discontinuités engendrent une instabilité de la vitesse de déplacement des axes, ce qui implique une augmentation du temps d'usinage et un non-respect de la vitesse d'avance programmée, se traduisant par des problèmes de productivité et une sous-estimation du coût de l'usinage pour l'industriel. L'objectif de cette thèse est de développer un outil informatique qui permet de calculer la vitesse d'avance et de faire une estimation précise du temps de cycle pour n'importe quelle trajectoire générée par un logiciel de FAO. Pour ce faire, nous avons déterminé un modèle qui permet d'identifier le comportement cinématique des axes d'un centre d'usinage en FGV pour toute forme de trajectoire. À partir de la modélisation de la variation de la vitesse d'avance, nous avons déterminé le temps réel selon les trajectoires et l'erreur imposée par le bureau des méthodes. Enfin, nous utilisons ces résultats pour mettre en place une méthodologie pour l'aide au choix du diamètre de l'outil et de la stratégie d'usinage. Afin de valider les modèles et les méthodologies développés, une étude expérimentale a été réalisée sur des applications didactiques et industrielles.
Author: Jean-Pierre Cordebois
Publisher: Dunod
ISBN: 2100599364
Category : Technology & Engineering
Languages : fr
Pages : 592
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L'usinage est le plus important procédé de mise en forme des matériaux, utilisé aussi bien pour les métaux que pour les plastiques ou les composites. Très flexible, il permet de produire des pièces sans investissements lourds d'outillage. Cet ouvrage décrit l'ensemble des éléments qu'il faut maîtriser pour la fabrication par usinage, depuis la préparation des pièces brutes jusqu'au contrôle qualité des pièces usinées, en passant par le choix des matériaux, outils et conditions de coupe. Cette seconde édition actualise les techniques d'obtention spécifiques avec notamment le découpage fin et le découpage adiabatique.
Author: Maxime Dawoua Kaoutoing (docteur en mécanique des matériaux).)
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Languages : fr
Pages : 0
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Les procédés de mise en forme par enlèvement de matière, encore appelés usinage, sont les procédés de fabrication les plus utilisés pour la production des pièces mécaniques, notamment dans les secteurs industriels tels que l'aéronautique, l'automobile, le ferroviaire, etc. Bien que ces procédés soient largement utilisés dans l'industrie, la prédiction des grandeurs caractéristiques de l'usinage n'est pas toujours précise, et un mauvais choix des conditions de coupe peut être a l'origine de l'usure anormale de l'outil, voire de la dégradation de la qualité de la pièce usinée. La simulation fine des grandeurs de l'usinage, en vue de la détection des anomalies, est un bon exemple de cette problématique, car représentative du problème général d'optimisation de la coupe des métaux pour obtenir une précision de coupe et anticiper l'usure rapide des outils. Cette thèse est une contribution a la modélisation et a la simulation de la coupe des métaux, en vue d'une aide a la décision aux entreprises de fabrication de pièces mécaniques, basée sur l'extraction des connaissances a partir des données simulées. Une implémentation efficiente d'un modèle analytique de coupe orthogonale de métaux, capable de prédire les paramètres de coupe en un temps réduit a été proposée. La performance de ce modèle a été étudiée en comparant ses prédictions avec les données d'usinage de l'acier 1045 et de l'acier au carbone, disponibles dans la littérature. En exploitant la rapidité de la résolution obtenue à partir de l'implémentation proposée, une grande quantité de données simulant des conditions réelles de coupe a été générée, et a permis d'élaborer une démarche de surveillance de l'usinage, basée sur une méthode d'apprentissage profond non supervisée. La mise en œuvre avec les données simulées a permis de mettre en exergue la capacité de la démarche de détection proposée a identifier les combinaisons de valeurs des paramètres d'entrée (du modèle analytique de coupe) susceptibles de provoquer une température interne anormalement élevée ; celle-ci a en effet été considérée dans la thèse comme indicateur de santé du système d'usinage. L'implémentation du modèle d'apprentissage proposé a donné un taux de justesse de 99,96 % et une précision de 96 %, traduisant ainsi sa capacité à prédire efficacement le résultat.
Author: MAME-IBRAHIMA.. DIACK
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 217
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Book Description
LORS DE L'USINAGE GRANDE VITESSE DES ALLIAGES DE TITANE, LA PRINCIPALE DIFFICULTE RENCONTREE EST L'USURE RAPIDE DES OUTILS. CECI EST EN GRANDE PARTIE LIE AUX CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES PARTICULIERES DE CES ALLIAGES ET AUX INTERACTIONS AUX INTERFACES DU COUPLE OUTIL / MATIERE DURANT LE PROCESSUS DE COUPE. PAR UN TRAITEMENT PARTICULIER DES EFFORTS DE COUPE, NOUS METTONS EN EVIDENCE UN TRANSFERT DE CHARGE DE LA FACE DE COUPE VERS LA FACE EN DEPOUILLE DE L'OUTIL DURANT L'USINAGE QUI EXPLIQUE EN PARTIE L'USURE RAPIDE DE L'OUTIL PAR CETTE FACE. PAR UNE ANALYSE AU MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE, ASSOCIEE A DES ESSAIS DE COUPE ORTHOGONALE, NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE LES PHENOMENES D'ADHERENCE ET DE FROTTEMENT DE GLISSEMENT SUR LES FACES DE L'OUTIL. CES PHENOMENES S'INTENSIFIENT AVEC L'AUGMENTATION DE LA VITESSE DE COUPE, SURTOUT AU PASSAGE DE LA VITESSE CRITIQUE DE 120 M MIN#-#1. DES ESSAIS DE COUPE BRUSQUEMENT INTERROMPUE MONTRENT L'APPARITION D'UNE COUCHE ECROUIE SUR LA FACE EN DEPOUILLE DE L'OUTIL AU-DELA DE 120 M MIN#-#1 DE VITESSE DE COUPE. L'APPARITION DE CETTE COUCHE PEUT ETRE CORRELEE AVEC L'EVOLUTION DES MECANISMES D'USURE SE PRODUISANT SUR LA FACE EN DEPOUILLE DE L'OUTIL DANS LES GAMMES DE VITESSES DE COUPE ELEVEES. DES TENTATIVES DE SIMULATIONS NUMERIQUES DU PROCESSUS D'ENLEVEMENT DE MATIERE ONT ETE EFFECTUEES A DES FINS DE COMPREHENSION DES PHENOMENES D'ECOULEMENT EN COURS D'USINAGE, EN MONTRANT LES LIMITES ACTUELLES DE CES APPROCHES
Author: SAID.. LARBI
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 254
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Book Description
NOUS AVONS VOULU, A TRAVERS CETTE ETUDE, APPORTER NOTRE CONTRIBUTION A LA COMPREHENSION D'UN DOMAINE TRES IMPORTANT DE LA COUPE DES METAUX: L'USINAGE A GRANDE VITESSE. NOUS AVONS SUBSTITUE A UNE MACHINE OUTIL, UN BANC D'ESSAI EQUIPE D'UN CANON A GAZ, DE BARRES DE HOPKINSON ET D'UN DISPOSITIF CAPABLE DE SIMULER UNE OPERATION EN COUPE ORTHOGONALE. DES ESSAIS DE COMPRESSION DYNAMIQUE ET DE COUPE A GRANDE VITESSE ONT ETE EFFECTUES SUR UNE GAMME DE ONZE MATERIAUX. NOUS AVONS DETERMINE POUR CHAQUE MATERIAU: LES LOIS DE COMPORTEMENT EN COMPRESSION QUASI-STATIQUE ET DYNAMIQUE, ETUDIE L'INFLUENCE DES CONDITIONS DE COUPE ET GEOMETRIE DE L'OUTIL SUR L'EFFORT PRINCIPAL DE COUPE ET LE MECANISME DE FORMATION DU COPEAU, ELABORE UNE MODELISATION ANALYTIQUE DE LA COUPE BASEE SUR LES RESULTATS EXPERIMENTAUX. PAR AILLEURS, NOUS AVONS ANALYSE LE MECANISME DE FORMATION DU COPEAU A GRANDE VITESSE EN LIAISON AVEC LES PROPRIETES PHYSIQUES ET MECANIQUES DES MATERIAUX. FINALEMENT, NOUS PRESENTONS UNE ANALYSE DE L'INFLUENCE DE L'ACCROISSEMENT DE LA VITESSE DE COUPE SUR LE MECANISME DE FORMATION DU COPEAU, LE TYPE DE COPEAU ET L'ETAT MICROGEOMETRIQUE DE LA SURFACE USINEE
Author: Stéphanie Bissey
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 215
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Book Description
L'objet des travaux de recherche porte sur l'étude et la modélisation des efforts de coupe en fraisage de matériaux durs. La connaissance des efforts de coupe, ainsi que leurs évolutions au cours du temps, sont des signatures utiles à l'optimisation et au suivi du procédé d'usinage. La prédiction de l'évolution temporelle des efforts de coupe peut permettre d'optimiser la géométrie des outils lors de leur conception, ou de mieux adapter les conditions de coupe et la machine utilisée à l'opération d'usinage envisagée ; ceci dans le but de minimiser le niveau d'effort ou de le stabiliser, et ainsi d'éviter les pics d'efforts importants néfastes à la tenue de l'outil et aux capacités de la machine. La connaissance des efforts de coupe favoriserait également l'optimisation des trajectoires d'outils au sein d'un logiciel de FAO par exemple.Cette étude vise donc à améliorer la procédure de qualification d'un outil pour l'usinage d'un matériau donné, en considérant comme point de départ la géométrie locale de l'arête coupante, et en "remontant" ensuite à la géométrie globale de l'outil ou de la famille d'outils considérée. Cette méthode présente l'avantage de pouvoir être adaptée à toutes les formes globales d'outils, notamment dans le cas de fraises à géométrie complexe. Seule la définition de l'arête coupante doit être conservée pour appliquer la procédure à plusieurs outils de la même famille. Enfin, cette étude est rendue possible en Usinage Grande Vitesse par la mise au point d'un capteur dynamométrique à compensation inertielle permettant l'obtention de signaux de bonne qualité à haute fréquence.
