Author: François Girardin
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Languages : fr
Pages : 109
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A l'heure de la banalisation de l'usinage à grande vitesse et de la surenchère dans les systèmes de surveillance, cette thèse aborde le problème de la bande passante pour l'analyse de l'effort de coupe en fraisage, et développe une nouvelle approche pour l'observation et la surveillance du fraisage. Les dynamomètres à quartz piézoélectriques sont largement utilisés dans le cadre des laboratoires pour qualifier et observer l'usinage. En revanche, leur bande passante est limitée pour l'observation du fraisage, en particulier pour l'usinage à grande vitesse et l'usinage de finition. Le travail développé dans cette thèse démontre toutefois que la table dynamométrique délivre une information qualitative à haute fréquence, même après ses premiers modes de résonance, et permet de détecter des phénomènes fondamentaux dans la compréhension de l'usinage, tels que les fréquences de segmentation du copeau. Une analyse fine de la réponse fréquentielle du dynamomètre sert de base à une correction dans le domaine fréquentiel permettant de doubler la bande passante. Les équipes de recherche sur les machines tournantes ont développé dernièrement des techniques de surveillance de la vitesse angulaire instantanée pour détecter des défauts sur des dents d'engrenage. La transposition de ces méthodes dans le domaine de l'usinage, combinée avec une technique d'échantillonnage originale du signal du codeur de broche, a démontré un potentiel d'observation très prometteur. La vitesse angulaire instantanée de la broche s'est révélée être un très bon signal pour surveiller les opérations de fraisage. Les variations locales de cette vitesse générées par les passages des différentes dents de l'outil associées à un modèle dynamique de la broche en rotation ont permis de reconstruire une image très fidèle du couple d'usinage. De plus, l'évolution de ces variations de vitesse a été démontrée comme étant une excellente indication pour l'état de l'outil, débouchant sur le suivi de l'usure et la détection de la rupture des différentes dents de l'outil. Ce travail ouvre également de nombreuses perspectives pour l'observation et la surveillance de l'usinage, allant d'une meilleure intégration du codeur sur la broche à la détection des modes propres de la broche et la surveillance des vibrations auto-régénérées en usinage.
Author: Christian Gaudin
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Languages : fr
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LES PROCESSUS D'USINAGE PAR ENLEVEMENT DE MATIERE EVOLUENT VERS LE CONCEPT DE CELLULE FLEXIBLE AUTOMATISEE DE PRODUCTION. DANS CE CADRE, LA SURVEILLANCE DE L'USINAGE A PRIS UNE IMPORTANCE CONSIDERABLE. LA MISE AU POINT D'UN TEL SYSTEME DE SURVEILLANCE PASSE PAR UNE ETUDE DE LA COUPE POUR EN DETERMINER LES SPECIFICITES ET LES CONTRAINTES. UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DES PROCEDES DE SURVEILLANCE D'USINAGE EXISTANTS MONTRE QU'AUCUN NE PRESENTE A CE JOUR UNE EFFICACITE SUFFISANTE. NOUS PROPOSONS ALORS L'ETUDE D'UN SYSTEME DE SURVEILLANCE UTILISANT LES SIGNAUX ELABORES PAR LES ASSERVISSEMENTS DE LA BROCHA ET DES AXES DE LA MACHINE, ET SUR LESQUELS NOUS APPORTONS UN TRAITEMENT. NOTRE PROCEDE S'APPLIQUE AU TOURNAGE ET SA VALIDATION EST REALISEE PAR COMPARAISON AVEC LES SIGNAUX EFFORTS DE COUPE SUR L'OUTIL. DANS LES DOMAINES D'APPLICATION CHOISIS DANS CETTE ETUDE, UNE CORRELATION A ETE ETABLIE ET CONFIRMEE ENTRE LES SIGNAUX EFFORTS DE COUPE ET L'EVOLUTION DE L'USURE DES OUTILS. UNE ANALYSE DE LA CHAINE CINEMATIQUE DE LA BROCHE PERMET D'IDENTIFIER LA PUISSANCE UTILE A L'USINAGE ET AINSI DE MIEUX ELABORER L'INFORMATION A VALIDER DANS LE SUIVI DE L'USURE DES OUTILS
Author: SAID.. LARBI
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Languages : fr
Pages : 254
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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: Saïd Larbi
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Languages : fr
Pages : 248
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Author: SEBASTIEN.. GARNIER
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Languages : fr
Pages : 201
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LES EVOLUTIONS IMPORTANTES OPEREES CES DERNIERES ANNEES DANS LE DOMAINE DE LA PRODUCTION MECANIQUE, ET PRINCIPALEMENT, L'APPARITION DES COMMANDES NUMERIQUES ET DE LA FLEXIBILITE DE LA PRODUCTION, INDUISENT POUR RENDRE LES SYSTEMES AUTONOMES, LA CREATION DE SYSTEMES AUTOMATIQUES DE SURVEILLANCE D'USINAGE. APRES UN RAPIDE TOUR D'HORIZON DES DIVERSES TECHNIQUES UTILISEES DANS LE MILIEU INDUSTRIEL ET DE LA RECHERCHE, NOUS AVONS CHOISI D'ORIENTER NOS RECHERCHES SUR LE SUIVI DE L'USURE EN FRAISAGE. AFIN DE PERMETTRE UNE PLUS GRANDE FLEXIBILITE, NOUS AVONS BASE NOTRE ETUDE, AU TRAVERS DE L'UTILISATION D'UN MODELE, SUR LA DETERMINATION DE CRITERES DESCRIPTIFS DE L'ETAT D'USURE DES OUTILS. NOUS AVONS IDENTIFIE DEUX PARAMETRES NOUS PERMETTANT DE REALISER CE SUIVI LORS DE L'USINAGE. CES PARAMETRES SONT EVALUES INDEPENDAMMENT DU COUPLE OUTIL/MATIERE. LE PREMIER PERMET D'OBSERVER DES EVENEMENTS IMPORTANTS LORS DE L'USINAGE TELS QUE LES BRIS D'OUTILS. LE SECOND LUI EST DEDIE A L'EVALUATION DE L'USURE DES OUTILS ET EST LIE A L'EVOLUTION DE LA FORME DE L'EFFORT TANGENTIEL. NOUS SOMMES CAPABLES D'EVALUER SEPAREMENT CES PARAMETRES POUR DES FRAISES A PLUSIEURS PLAQUETTES. L'INTERET MAJEUR DE CES COEFFICIENTS EST QU'ILS PERMETTENT UNE EVALUATION PRECISE DE L'ETAT D'USURE DE L'OUTIL. DE PLUS, ETANT FAIBLEMENT INFLUENCE PAR LA MATIERE, IL EST POSSIBLE DE DETERMINER UN PROTOCOLE VALIDE POUR DIFFERENTES FAMILLES DE MATERIAUX. CETTE ETUDE S'EST BASEE SUR PLUSIEURS SERIES D'EXPERIENCES ET LA METHODOLOGIE DES PLANS D'EXPERIENCES FRACTIONNAIRES A ETE UTILISEE POUR TRAITER UNE GRANDE PARTIE DE NOS DONNEES. DANS L'ETAT ACTUEL DE NOS TRAVAUX, CES COEFFICIENTS ONT ETE EXTRAITS UNIQUEMENT A PARTIR DE SIGNAUX D'EFFORTS. AFIN DE PERMETTRE UNE EXPLOITATION INDUSTRIELLE DE CES RESULTATS, LE PASSAGE A UNE EXTRACTION A PARTIR DE SIGNAUX DE PUISSANCE OU DE COURANT DE BROCHE EST ENVISAGE.
Author: Mohamed Jaafar
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Languages : fr
Pages : 0
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L'utilisation des structures sandwichs composées d'âme en nid d'abeilles et de peaux a considérablement augmenté ces dernières années dans plusieurs secteurs industriels tels que l'aéronautique, l'aérospatiale, le navale et l'automobile. Cet intérêt croissant pour ces matériaux alvéolaires est principalement lié à leur faible densité et meilleur rapport masse/rigidité/résistance en comparaison avec les alliages métalliques ou les matériaux composites classiques. Cependant, leur constitution rend souvent les opérations de mise en forme par usinage compliquées et difficile à mener à cause de l'usure prématurée des outils coupants et l'endommagement important induit en subsurface des pièces. En effet, les vibrations importantes des parois minces du nid d'abeilles sont une source de plusieurs problèmes comme la mauvaise qualité des surfaces usinées, les fibres non coupées, délaminage, défauts, etc. Les travaux de cette thèse s'intéressent à la compréhension du comportement des structures nids d'abeilles composite (Nomex®) et métallique (aluminium) en usinage. L'enlèvement de matière par fraisage présente pour ces matériaux plusieurs verrous scientifiques et technologiques. Une analyse expérimentale a permis d'identifier dans un premier temps les phénomènes physiques mis en jeu lors de la formation des copeaux et les interactions entre les arêtes de coupe et les parois minces des cellules de la structure alvéolaire. Un intérêt particulier a été porté sur la caractérisation des défauts induits dans le matériau par les différentes parties composant la fraise, le déchiqueteur et le coteau. Deux protocoles expérimentaux ont été mis en place afin de qualifier la qualité et l'intégrité des surfaces usinées. Ils tiennent compte de la particularité des âmes en nid d'abeilles : composite ou métallique, leur géométrie alvéolaire, leur densité et l'épaisseur fine des parois. Un nouveau critère de qualité a été établi et proposé en tant qu'indicateur d'endommagement pour le suivi de l'état des surfaces alvéolaires fraichement usinées. Basée sur l'analyse statistique de Taguchi, une hiérarchisation des paramètres d'usinage et leur influence sur le comportement de ces matériaux ont été ensuite réalisées. Par ailleurs, l'usure des outils de coupe a été étudiée selon le couple outil-matériau usiné et les conditions de fraisage choisies. Comme l'a montré l'étude expérimentale, l'optimisation des paramètres d'usinage via une approche expérimentale seule est souvent longue et coûteuse. La simulation numérique peut apporter une aide complémentaire et constituer un outil intéressant pour l'analyse de la physique de la coupe des nids d'abeilles. Dans cette optique et en deuxième partie de la thèse, un modèle numérique par éléments finis a été spécifiquement développé pour la simulation du fraisage 3D des matériaux nids d'abeilles. Pour le Nomex®, deux lois de comportement mécanique couplées avec l'endommagement ont été identifiées et implémentées via la subroutine VUMAT dans Abaqus explicit. Pour simuler la formation des copeaux, deux critères de rupture (Hashin et Tsai-Wu) avec chute de rigidité ont été exploités. Les résultats du calcul numérique et ceux des essais expérimentaux ont montré une bonne concordance en termes de mécanismes de formation des copeaux, d'efforts de coupe et de modes d'endommagement.
Author: MOHAMED SALEH.. SALEH
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Languages : fr
Pages : 402
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EXPLICATION GENERALISEE DU MODE D'USINAGE INTRODUIT PAR KOZANTSEV A PARTIR D'UN FILM DU MOUVEMENT DES GRAINS D'ABRASIF. ETUDE DE L'USINAGE DES DIFFERENTS MATERIAUX CONCERNANT L'INFLUENCE DE S DIVERS PARAMETRES SUR LA PERFORMANCE D'USINAGE. ETUDES NEGLIGEANT L'INFLUENCE DE LA GEOMETRIE-TRIDIMENSIONNELLE DE LA SONOTRODE. DETERMINATION DU MODE DE L'USINAGE D'UN MATERIAU POREUX (GRAPHITE) ET DE SES CARACTERISTIQUES EN FONCTION DES DIVERS PARAMETRES, EN VUE DE L'OPTIMISATION DE L'USINAGE. RESULTATS OBTENUS; ANALYSE THEORIQUE DU MODE D'USINAGE ET DES INFLUENCES DES PARAMETRES, ETUDE DE L'USINAGE DES FORMES COMPLEXES, AMELIORATION DE LA PERFORMANCE DE L'USINAGE, ESSAIS D'USINAGE DU GRAPHITE
Author: PIERRICK.. GUEGAN
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Languages : fr
Pages : 288
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LE SUJET DE LA THESE PORTE SUR LA QUALIFICATION EN SOLLICITATIONS STATIQUES ET DYNAMIQUES D'EPROUVETTES AYANT SUBI DES USINAGES DE PARACHEVEMENT. ICI NOUS TRAITONS DES PROCEDES DE MISE EN FORME PAR ENLEVEMENT DE MATIERE LES PLUS EMPLOYES INDUSTRIELLEMENT POUR LES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE ORGANIQUE: LE PERCAGE ET LE FRAISAGE. LA QUALIFICATION DES SURFACES USINEES EST FAITES PAR L'ETUDE DE CRITERES DE QUALITE, OU DE REFERENCE (CRITERES METROLOGIQUES ET D'ENDOMMAGEMENT), QUI LEUR SONT ASSOCIES. CHACUN DES CRITERES EST ETUDIE EN FONCTION DES FACTEURS DEFINISSANT L'OPERATION D'USINAGE: MATIERE USINEE, OUTIL, PARAMETRES DE COUPE, GAMME D'USINAGE. ENFIN, NOUS DEFINISSONS LE NIVEAU DE QUALITE DE L'USINAGE, PAR SON INFLUENCE SUR LE COMPORTEMENT MECANIQUE DU MATERIAU SOUS SOLLICITATIONS STATIQUES ET DYNAMIQUES, EN FONCTION DES CRITERES DE REFERENCE, ET DANS LE CONTEXTE DE L'ASSURANCE QUALITE
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Author: Maxime Dawoua Kaoutoing (docteur en mécanique des matériaux).)
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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.
