Industrialisation de procédé : contribution à la maîtrise de l'opération de tréflage ou fraisage vertical-approches analytique et expérimentale

Abstract

This work focuses on the advance machining process and in particular on the plunge or vertical milling operation. The purpose of this research is the understanding of machining operations in order to define the limits and the performances of plunge milling and its associated processes. In order to position the plunge milling operation, we compare it to the other existing milling operations. We then briefly present its applicability and associated technologies. The approach for the machining process consists of the definition of plunge milling controlling parameters. We defined the kinematics parameters of this operation according to its specific trajectory. Then, we defined the parameters characterizing the geometry of cut as a function of the generated part movements. In the end, we proposed the modeling of cutting forces. Our model is founded on the mechanistic definition approach of cutting forces. We experimentally validated the model of cutting forces, especially for dies and molds materials. This model allows the prediction of cutting forces in a fast and simple way. In addition, we proposed some strategies for plunge milling which allowed the use of this operation by defining relevant and restrictive criteria such as the metal removal rate and the obtained surface quality. Then, we compared plunge milling to traditional milling within the framework of the machining of deep pockets (cavities), a field reserved for this operation. Finally, the industrialization of the plunge milling process, thus described, allows the understanding of this operation by taking into account technological constraints (operating conditions, machining strategy...). It is complementary to approaches such as couple tool - material or couple tool - edge. On a broader context, this approach leads to a better understanding of the application domain of plunge milling and can be generalized to new machining technologies. Moreover, the mechanistic modeling of cutting forces, the choice of operating conditions as well as the machining strategies can lead to the optimization of the plunge milling operation.Ce travail porte sur l'industrialisation de procédé et en particulier du tréflage ou fraisage vertical. Il s'inscrit dans le cadre de la maîtrise d'opération d'usinage en vue de définir les limites et performances du procédé et des processus associés. Nous positionnons le tréflage en comparaison aux opérations de fraisage existantes puis, présentons brièvement ses domaines d'applications et les technologies associées. La démarche d'industrialisation de procédé a consisté à définir les paramètres pilotant l'opération de tréflage. Nous avons défini les grandeurs cinématiques de l'opération de tréflage en fonction de la trajectoire spécifique de cette opération. Ensuite à partir des mouvements des parties génératrices, nous avons défini les paramètres caractérisant la géométrie de coupe. Enfin, nous avons proposé une modélisation des efforts de coupe. Notre modélisation est fondée sur l'approche de la définition mécanistique des efforts. A l'issu, nous avons validé par expérimentation la modélisation des efforts de coupe en particulier dans les matériaux destinés à la fabrication d'outillage. Ce modèle permet la prédiction des efforts de manière rapide et simple. Par ailleurs, nous avons proposé des stratégies de tréflage permettant l'emploi de cette opération en définissant les critères pertinents et limitatifs comme le débit de copeau et la qualité des surfaces obtenues. Ensuite, nous avons comparé le tréflage au fraisage classique dans le cadre de la réalisation d'entité poche profonde (cavité), domaine réservé à cette opération. Au final, l'industrialisation du procédé de tréflage, ainsi décrite, permet la maîtrise de cette opération en tenant compte de contraintes technologiques (conditions opératoires, stratégie d'usinage...). Elle est complémentaire aux approches comme le COM ou encore Couple Outil Arête par exemple. Plus généralement, cette démarche conduit à une meilleure prise en compte du domaine d'emploi du tréflage et peut être généralisable pour de nouvelles technologies en usinage. De plus, la modélisation mécanistique des efforts, les choix des conditions opératoires ainsi que les stratégies d'usinage peuvent conduire à l'optimisation de l'opération de tréflage

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oai:HAL:pastel-00003737v1Last time updated on 11/8/2016

This paper was published in Thèses en Ligne.

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