Dissertations / Theses on the topic 'Outils de coupe pour métaux – Matériaux'
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Amri, Boudjemaa. "Contribution à l’étude du comportement des matériaux modernes pour les outils coupants." Lyon, INSA, 1988. http://www.theses.fr/1987ISAL0069.
Abstract:
Ces progrès dans le domaine des matériaux font apparaître des outils coupants de nature nouvelle susceptibles d'améliorer la productivité des techniques d'usinage automatisé. Ceur mise en œuvre nécessite des expérimentations spécifiques pour évaluer leurs conditions d'emploi optimales. Cette étude contribue à cet objectif. Le chapitre I présente diverses études antérieures sur les mécanismes fondamentaux du processus d'usinage par coupe, et notamment les effets thermiques,qui sont déterminants pour le comportement des matériaux. Dans le " chapitre II sont décrits les modes de dégradation de divers matériaux coupants modernes et leurs répercutions sur les paramètres mécaniques du processus ainsi que les possibilités de surveillance de l'évolution d'usure sur la base de ces paramètres. L'évaluation des possibilités d'une méthode de détermination des capacités de coupe des outils à partir d'essais accélérés fait l'objet du chapitre III Enfin, les chapitres IV et V présentent l'amorce d'une étude ultérieure pour la détermination du champ thermique dans la zone de coupe par une méthode d'éléments finis, ainsi que la conclusion générale de l'étude.
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Grunder, Timothee. "Contribution à l'application de céramiques d'Al2O3 et de 3Y-ZrO2 à structures submicroniques à l'usinage de matériaux dérivés du bois." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAD035.
Abstract:
Les céramiques à base d’Al2O3 et de 3Y-ZrO2 à structures submicroniques présentent, au vu de leurs propriétés physiques et mécaniques, un fort potentiel pour l’usinage de composites en bois. Neuf nuances ont été développées par coulage-gélification (CG) et par pressage isostatique à froid (CIP). Elles ont ensuite été testées en usinage dans des conditions industrielles de coupe. L’objectif de la thèse a été la compréhension, à partir de ces résultats, des mécanismes d’usure, afin d’identifier les propriétés physiques et mécaniques nécessaires pour l’usage d’un matériau nouveau pour cette application. Des outils prototypes de fraisage et de tournage ont été conçus. L’état d’endommagement et les contraintes résiduelles dans la céramique, dus aux étapes de fabrication des prototypes, ont été déterminés. Les résultats des expérimentations de coupe montrent que différents mécanismes opèrent sur l’usure des céramiques. Pour les nuances d’alumine, l’usure de l’arête se fait par arrachement cyclique de grains, tandis que les nuances à base de zircone se déforment plastiquement. Il apparaît que les propriétés physiques, telles que la taille de grain et la densité, sont prédominantes sur les propriétés mécaniques. L’utilisation de céramiques à structure submicronique avec des densités supérieures à 99 % améliore les performances en usinage. C’est la nuance Al2O3-10 % ZrO2 produite par CG qui a montré la meilleure résistance à l’usure. Lors de l'affûtage et de la coupe, l'oxyde de zirconium non stabilisé opère un changement de phase qui induit des contraintes de compression au sein de la microstructure et augmente ainsi la résistance micromécanique des joints de grainHigh mechanical properties of sub-μm grain Al2O3 and 3Y-ZrO2 present high potential for the cutting of wood-based materials. Nine grades were produced by gelcasting (GC) and cold isostatic pressing (CIP). They were tested in real industrial conditions. From those results, this thesis’ aim was to highlight the wear mechanisms in cutting, and then deduce major physical and mechanical properties that are task of material development. Consequently, prototypes for cutting trials have been developed. As a result, the manufacturing of prototype tools, X-Ray diffraction, analytical and numerical investigations were performed to quantify residual stress that occurred in ceramic. Observation of the results of experimentations in machining showed different wear modes. For alumina’s grade, single grain pull-out was the main wear mechanism of the cutting edge, while microplastic deformation occurred in zirconia’s composition. Physical properties of ceramic structure, like grain size and density, are more important than mechanical properties. To improve cutting lifetime, density must be higher than 99%, with a structure with sub-μm grain size. It appeared that there was a predominant role of micromechanical stability while cutting abrasive materials. Fracture toughness or thermal shock resistance seem to have marginal influence when ceramic were produced by low-defect process like GC. Regarding all ceramic grades the Al2O3-10ZrO2 made by GC showed the highest wear resistance in machining. Unstabilized zirconia brought micromechanical stability between grains of the cutting edge while working
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Gilles, Patrick. "Positionnement d'outil torique pour l'usinage de surfaces gauches en fraisage 5-axes avec équilibrage de l'effort de coupe transversale." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/330/.
Abstract:
Le travail présenté s'inscrit dans le cadre de l'amélioration du procédé de fraisage des pièces de formes complexes. L'objectif est de réduire les perturbations lors de l'usinage pour obtenir une meilleure rugosité sans augmenter le temps de fabrication. L'étude est menée pour du fraisage 5-axes avec des outils toriques à plaquettes rondes très adaptées pour les pièces considérées. La première partie de l'étude met en place un modèle d'efforts de coupe avec une inclinaison de l'axe de l'outil vers l'arrière. Elle débouche sur la formulation de l'équilibrage de l'effort de coupe transversal qui apporte une amélioration du comportement dynamique de l'outil. La deuxième partie propose un positionnement d'outil hors interférence et une stratégie d'usinage associés au critère " équilibrage de l'effort de coupe transversal ". La méthode est validée globalement sur un exemple complet d'usinage de surface gaucheThe presented work consists to improve milling process of sculptured surfaces. The aim is to reduce disturbances during machining in order to obtain a better surface roughness without increasing the manufacturing time. The study was conducted in 5-axis milling for torus cutter with round inserts suitable for the considered parts. The first part of this study establishes a cutting force model with a tool axis inclination towards the back of the tool. It leads to a formulation to balance the transversal cutting force that brings a significant improvement on tool dynamic behaviour. The second part presents a free gouging tool positioning and an associated strategy using the balance of transversal cutting force. The proposed method is globally validated on a complete example of sculptured surface machining
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Thil, Julien. "Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation de l'usinage des matériaux difficiles pour le procéde de forage profond avec système BTA." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0211/document.
Abstract:
Le perçage profond (Lu >= 5 x Øoutil) à l'aide de la technologie BTA (Boring Trepanning Association) intervient lorsqu'on souhaite fabriquer des pièces avec un bon rendement productif associé à une bonne qualité d'usinage. Les industries mécaniques évoluent dans un contexte de concurrence perpétuelle, avec des exigences technico-économiques toujours plus importantes. Cette étude résulte donc de la volonté de plusieurs acteurs industriels (AREVA et CIRTES) et universitaire (LEMTA, Université de Lorraine), de faire progresser la compréhension des mécanismes d'usinage qui régissent ce procédé. Une analyse bibliographique approfondie a révélé que cette technologie propose un champ d'investigation très vaste et relativement peu exploré car difficile à appréhender et à étudier. Le but de ce travail est d'analyser et de modéliser les phénomènes ayant lieu au cours d'une opération de perçage profond. Une analyse de la morphologie des copeaux a permis d'introduire un nouveau paramètre permettant d'évaluer les contraintes mécaniques subies par le matériau usiné. L'approche proposée permet quant elle de définir le torseur des contraintes mécaniques en intégrant la géométrie effective de coupe, et ce pour toutes les surfaces de coupe actives d'une tête de forage BTA. Les principes des modélisations utilisées permettent une application relativement aisée à de nombreux matériaux et à partir de l'identification d'un minimum de paramètres. Des moyens expérimentaux originaux ont permis d'identifier des paramètres ainsi que d'ajuster et d'étudier la validité des modélisations. Les limitations de la loi de comportement utilisée ont été mises en évidences, et des perspectives d'études complémentaires ont donc été proposées.Néanmoins, l'ensemble des résultats issus de cette étude ouvrent, modestement, des perspectives intéressantes, notamment dans le domaine d'aide aux choix des paramètres de coupe optimaux, et pour l'aide à la compréhension des phénomènes physiques de la coupeDeep drilling (Drilling distance >= 5 x Øtool) with BTA system (Boring Trepanning Association) occurs when you produce parts with good productive performance combined with good machining quality. Mechanical industries operate in a context of constant competition, with ever greater technical and economic requirements. This study illustrates the desire of many industrial players (AREVA and CIRTES) and university (LEMTA, Université de Lorraine), to advance in the understanding of machining mechanisms that govern this process. A literature review revealed that this technology offers a vast and relatively unexplored field of investigation and study. The aim of this study is to analyze and modelling the phenomena which occurring in a deep drilling operation. An analysis of the morphology of the chips has introduced a new parameter for assessing the mechanical stresses suffered by the material being machined . The proposed approach allows to define the mechanical stress torsor by integrating the real cutting geometry, for all cut surfaces of active drilling head BTA. The principles of modeling used allow a relatively easy application to many materials and from the identification of a minimum parameters. Original experimental methods have allowed the identification of parameters and adjust and examine the validity of modeling. The limitations of the law of behavior have been used in evidence, and the prospects for further studies have been proposed. Nevertheless, all the results of this study open, modestly, interesting perspectives, especially in the field of helping for the choice of optimum cutting parameters, and help in the understanding of the physical phenomena of the cut
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Agode, Kofi Edoh. "Analyse et modélisation du comportement à l’usure des outils de coupe en carbure de tungstène pour différentes teneurs en cobalt lors de l’usinage de l’alliage de titane Ti-6Al-4V." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0141.
Abstract:
En raison de sa grande dureté et sa résistance à l'usure, le carbure de tungstène avec liant cobalt (WC-Co) est le matériau incontournable pour la fabrication des outils d’usinage, des outillages de découpe et de formage, ainsi que des pièces d'usure nécessitant une dureté importante et une grande précision. La modification de la microstructure du carbure de tungstène, et plus particulièrement sa teneur en cobalt suscite aujourd’hui le plus grand intérêt de la part des fabricants pour développer de nouvelles nuances plus performantes et ainsi gagner de nouveaux parts de marché. Cette thèse propose d’étudier l’effet de la teneur en cobalt des outils carbure sur les grandeurs mesurées et les mécanismes d’usure lors de l’usinage des superalliages durs à base de titane (Ti-6Al-4V). Le travail de recherche, à la fois expérimental et numérique, est consacré d’une part à la compréhension des mécanismes microscopiques d’endommagement conduisant à l’usure macroscopique du composite WC-Co, et d’autre part à l’influence de la teneur en cobalt sur le comportement du WC-Co en tenant compte du couplage mécanique-microstructure-endommagement. Sur la base d’une analyse expérimentale, l’identification des phénomènes physiques macroscopiques et microscopiques mis en jeu aux niveaux des interfaces de contact outil/copeau et outil/pièce a été conduite. A cet effet, des essais d’usinage ont été réalisés dans un premier temps sur le couple outil-matière WC-Co/Ti-6Al-4V avec différentes teneurs en cobalt pour les outils. Dans un deuxième temps, une caractérisation tribologique, du même couple outil-matière, a été menée afin d’évaluer l’influence de la teneur en cobalt et les conditions de contact (vitesse de glissement, effort appliqué) sur le coefficient de frottement et l’usure. Toutefois, l’inaccessibilité des zones de contact pendant l’usinage et les essais tribologiques n’ont pas permis une description complète des mécanismes d’usure observés qu’ils soient macroscopiques (collage, abrasion, déformation, ...), ou microscopique (fissuration, endommagement des phases WC, Co). La simulation numérique par éléments finis s’est avérée alors un outil complémentaire intéressant pour l’analyse de ces mécanismes d’usure. Notre stratégie de modélisation s’est intéressée à la réponse du WC-Co à l’échelle de la microstructure sous un chargement thermomécanique représentatif de l’usinage. Le modèle proposé tient compte du comportement des phases WC et Co séparément et celui des interfaces WC-WC et WC-Co. Cette stratégie a permis d’étudier et identifier les paramètres influant sur le comportement de la microstructure depuis la phase élastique jusqu’à l’initiation de l’endommagement. Un bon accord a été obtenu entre les résultats du comportement numérique à l’initiation de l’endommagement dans la microstructure et ceux des observations expérimentales en termes d’effets de la teneur en cobalt dans le carbure de tungstène et des conditions d’usinage appliquéesDue to their high hardness and wear resistance, cemented carbide (WC-Co) is the main material used to manufacture machining tools and forming tooling, as well as wear parts requiring high hardness and high precision. The modification of tungsten carbide microstructure, and more particularly its cobalt content, is currently attracting the greatest interest from manufacturers to develop new grades tools with high performance, and then expand new markets.This thesis aims to study the effect of the cobalt content of carbide tools on the measured values and wear mechanisms when machining hard superalloys such as the aeronautical titanium alloys Ti-6Al-4V. Both experimental and numerical research work are devoted on one hand to the understanding of the microscopic damage mechanisms leading to the macroscopic wear of the WC-Co composite and on the other hand, to the influence of the cobalt content on the behavior of the WC-Co taking into account the mechanical-microstructure-damage coupling.On the basis of an experimental analysis, the identification of the macroscopic and microscopic physical phenomena involved at the tool/chip and tool/workpiece contact interfaces was conducted. Machining tests were firstly carried out on the tool-material couple WC-Co/Ti-6Al-4V with different cobalt contents for the tools (from 6 to 15%). In a second step, a tribological characterization of the same tool-material couple was carried out to evaluate the influence of the cobalt content and the contact conditions (sliding speed, applied force) on the friction coefficient and wear. However, the inaccessibility of the contact zones during machining and the tribological tests did not allow a complete description of the wear mechanisms observed, whether macroscopic mechanisms (adhesion, abrasion, deformation, ...), or microscopic mechanisms (cracking, damage of the WC and Co phases). The numerical simulation using finite elements (FE) proved to be a very interesting complementary tool for the analysis of these wear mechanisms.Our modeling strategy focused on the response of WC-Co at the microstructure scale for the thermomechanical loading close to that obtained by machining. The proposed model takes into account the behavior of the WC and Co phases separately and that of the interfaces WC-WC and WC-Co of the composite. This strategy allowed to study and identify parameters influencing the behavior of the microstructure from the elastic stage to the damage initiation. A good agreement was obtained between the results of the numerical behavior at the initiation of damage in the microstructure and those of the experimental observations in terms of the effects of the cobalt content in the tungsten carbide and of the applied machining conditions
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Morandeau, Antoine. "Méthodologie de caractérisation et de conception d'un outil coupant à plaquettes amovibles pour l'usinage de matériaux composites aéronautiques : Application aux opérations de surfaçage." Thesis, Tours, 2012. http://www.theses.fr/2012TOUR4041/document.
Abstract:
Les composites utilisés dans l'industrie aéronautique sont hétérogènes. Ils sont composés d'une matrice polymère souple et ductile et d'un renfort dur et fragile. Les différentes phases ainsi que l'anisotropie du matériau peuvent rendre l'usinage de ces matières, difficile. Deux problèmes majeurs peuvent être rencontrés lors de l'usinage : garder l'intégrité de la matière usinée et réduire l'usure de l'outil de coupe. Les niveaux de qualité demandés dans le secteur aéronautique imposent une coupe sans défaut, ces derniers pouvant entrainer une altération ultérieure de la pièce. Les principaux défauts rencontrés sont : le délaminage des plis, la surchauffe de la résine, les plis non coupés francs ou l'écaillageAeronautic composites are inhomogeneous and most often consist in two distinctly phases. The reinforcement fibres are relatively hard and brittle whereas the matrix is soft and ductile. The anisotropy causes some severe challenges when machining composites. People in the field often experience a trade-off between two main problems ; on one hand, keeping the composite parts integrity and quality, and on the other hand, reducing the wear of the cutting tools. The quality level required in aeronautic applications imposes a high quality cut of machined parts. Common defects that may occur during machining of these materials are delamination, overheat of the resin, uncut fibres, and fibre pull-out
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Segreti, Michel. "Vibrations en coupe orthogonale : Modélisation, étude de stabilité et validation expérimentale." Metz, 2002. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2002/Segreti.Michel.SMZ0201.pdf.
Abstract:
Cette thèse porte sur la modélisation des vibrations de l'outil en coupe orthogonale, l'étude de stabilité du processus et la validation expérimentale. Dans ce travail, un modèle à un seul, puis à deux degrés de liberté du processus vibratoire a été développé. Pour des conditions de coupe données, il est possible d'estimer les efforts de coupe instantanés, d'obtenir la réponse dynamique de l'outil et donc l'état de surface final, et de prévoir la limite de stabilité du processus caractérisée par des lobes. Différents effets couplés ont été pris en compte tels que : le frottement à l'interface outil-copeau fonction de la vitesse du copeau, les variations de la quantité de matière usinée dues aux ondulations de la surface à usiner associées aux oscillations de l'outil, les variations instantanées de l'angle de coupe et de dépouille, l'effet de la pente de la surface à usinersur l'angle de cisaillement et le contact en dépouille de l'outil avec la surface nouvellement usinée.
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Pantalé, Olivier. "Modélisation et simulation tridimensionnelles de la coupe des métaux." Bordeaux 1, 1996. http://www.theses.fr/1996BOR10620.
Abstract:
On présente un modèle numérique tridimensionnel de simulation de la coupe orthogonale et oblique des métaux basé sur une approche Eulero-Lagrangienne-arbitraire (ALE). L'utilisation d'un formalisme ALE permet une réactualisation continue des surfaces libres et de contact, sans nécessiter de processus itératif comme dans les modèles eulériens. De plus, l'utilisation d'un algorithme de vitesse de grille, approprié permet des résultats sans nécessité d'un critère de séparation des noeuds en pointe d'outil comme dans les modèles lagrangiens. Le modèle thermomécanique inclue les effets visco-élastiques, thermiques et le frottement au contact outil-copeau. Le modèle inclue la loi de comportement thermoplastique de Johnson-Cook. La loi de frottement de Coulomb avec génération et transfert de chaleur est utilisée pour le contact outil-copeau. Le modèle fournit des quantités thermomécaniques, la géométrie du copeau et les efforts à partir des paramètres de coupe et du materiau. Des simulations et des essais ont été réalisés et les comparaisons montrent un bon niveau de corrélation des résultats
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Cherif, Mehdi. "Modélisation générique des efforts de coupe en fraisage pour la CFAO et la surveillance de l'usinage." Nantes, 2003. http://www.theses.fr/2003NANT2090.
Abstract:
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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Goldschmidt, Ephraïm James Martin. "Gammes et cotation pour le réglage des machines-outils de décolletage." Chambéry, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01053861.
Abstract:
Les moyens de production ont subi de fortes évolutions techniques durant les dernières décennies. La tendance actuelle est de minimiser le nombre de remise en position de la pièce au cours de sa réalisation de façon à gagner en temps de cycle et en précision. Le métier du décolletage, lui, est fortement soumis à cette problématique pour répondre à des cadences de production et des exigences clients de plus en plus élevées. On constate malheureusement, que les outils méthodiques et logiciels n'ont pas suivi cette même évolution et que l'industrialisation de pièces de complexité croissante pose problème. Il existe pourtant des méthodes d'industrialisation que l'on pourrait qualifier "d'académiques". On remarque cependant que ces dernières ont été conçues pour l'usinage conventionnel à partir de lopins de matière mais ne prévoient pas l'usinage à partir de barres, qui est la caractéristique du décolletage. La méthode des flux présentée dans ces travaux répond à cette problématique en fournissant une démarche systématique aux préparateurs méthodes, leurs permettant de définir le séquençage des opérations de fabrication en un nombre minimal d'étapes et donc d'arrêts machines. Pour cela, nous proposons une description formelle du processus de fabrication, l'organisant en postes, prises-de-pièces et opérations de fabrication. Nous proposons ensuite d'organiser les opérations de fabrication en étapes, destinées, soit au réglage initial ou régulier des machines, soit à la surveillance en production. Le fait de créer une gamme de réglage distincte de la gamme de surveillance nous paraît essentielle et est en accord avec le fait que le réglage et la surveillance des machines sont souvent effectués par deux personnes différentes, en l'occurrence, un régleur et un opérateur. Pour chacune des gammes, nous déterminons un jeu de cotes de fabrication par une approche novatrice appelée les chaînes de cotes à incertitudes de mesure minimales. Nous proposons d'adjoindre à ce jeu de cotes de fabrication, un nouveau jeu de cotes que nous appelons les cotes pilotes. Ces dernières correspondent aux paramètres sur lesquels peut agir le régleur pour corriger les écarts mesurés sur les cotes de fabrication. Une fiche de calcul est générée pour les régleurs donnant les corrections à effectuer sur les cotes pilotes en fonction des écarts mesures sur les cotes de fabrication pour chaque étape de réglage ou de surveillance. Des expérimentations sur des cas industriels ont permis de valider notre approche qui a ensuite été implémentée dans le logiciel d'industrialisation Copilot Pro®. Ce travail de recherche s'est inscrit dans le cadre d'une collaboration entre le laboratoire SYMME de l'Université de Savoie et le Centre Technique de l'Industrie du Décolletage et fait partie du programme "Tolérancement et Qualité des produits" du Pôle de Compétitivité Arve-Industries Haute-Savoie Mont-BlancProduction equipment has undergone significant technical developments in recent decades. The current trend is to minimize the number of setups required to machine a part in order to improve the cycle lime and accuracy. The screw rnachining industry is heavily subject to the problem of meeting increasing production volumes under stronger customer requirements. Unfortunately, methodological tools and software packages have not evolved at the same pace and the indus-trialization of parts of increasing complexity remains a serious problem. However, "academic" in- dustrialization methods do exist, but they were initially designed for conventional part machining out of plots of material and are not adequate when machining parts out of bars, which is the main characteristic of screw machining. The flow method presented in this thesis tackles this problem by providing a systematic approach to the methods technicians, enabling them to sequence the different manufacturing operations into a minimum number of steps and thus; a minimum number of machine halts. To do so, we propose a formal description of the manufacturing process, organizing it in work stations, setups and manufacturing operations. We then propose to organize the manufacturing operations in steps intended either for the initial or periodical setting up of machines, or for their monitoring in production. The creation of a different setting up plan than the monitoring plan seems essential and is consistent with the fact that the setting up and monitoring of machines are often carried out by two different persons in industry, in this case, a setter and an operator. For each of the plans, we determine a set of working dimensions through an innovative approach called the "chain of dimensions of minimal measurement uncertainty". To this set of working dimensions, we propose to add a new set of dimensions that we call "pilot dimensions". These correspond to the parameters on which the operators can act upon in order to correct working dimension deviations. A spreadsheet is then generated for the operator. This spreadsheet will provide the operator with the corrections that need to be carried out on the pilot dimensions based on the deviations measured from the working dimensions for each step of the setting up or monitoring process. Experiments on industrial cases have helped us to validate our approach which has been implemented in an industrialization software package called Copilot Pro®. This research program is the result of the collaboration between the SYMME laboratory of the “Université de Savoie” and the “Centre Technique de l'industrie du Décolletage”, and is also part of the “Tolérancement et Qualité des produits” program of the “Pôle de Compétitivité Arve-Industries Haute-Savoie Mont-Blanc”
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Simonin, Guillaume. "Améliorations des performances d'outils de coupe pour la première transformation du bois." Thesis, Nancy 1, 2010. http://www.theses.fr/2010NAN10117/document.
Abstract:
La société SIAT-BRAUN, premier de sciage résineux de France, présente une problématique industrielle liée à ses outils de coupe. Les scies débitant le bois doivent être les plus fines possibles afin de préserver la matière d'oeuvre, mais aussi très robustes pour supporter les conditions de coupe qui ne cessent de se durcir. La maîtrise de la matière première ainsi que des paramètres de réglage des machines sont des conditions sine-qua-none du bon travail des outils. Ainsi, nous arrivons à des situations limites où les règles actuelles ne répondent pas correctement aux exigences recherchées. Le mémoire comporte une étude technico-économique de la scierie et de son évolution, ainsi que du matériau bois employé. L'explication du fonctionnement de la ligne de sciage de l'entreprise, une des plus modernes, d'Europe, achève cette présentation.L'analyse des connaissances actuelles englobe les différents paramètres et calculs relatifs à l'usinage du bois, ainsi que les divers éléments composant une scie circulaire et ses géométries associées. Les interactions entre tous ces éléments sont aussi présentées. Le métier d'affûteur, personne en charge de la maintenance des outils et garante de leur bon fonctionnement, est présenté ainsi que des améliorations mises en place au niveau de la méthode ainsi que des machines de l'atelier.Pendant cette thèse, de nombreuses améliorations ont été réalisées sur les différents outils de coupe, afin de répondre aux exigences de la production en gardant une fiabilité la plus importante possible. La dernière partie proposera les améliorations restant à valider sur l'adéquation entre les matériaux et la géométrie angulaire des scies circulairesSIAT-BRAUN is the largest industrial sawmill in France and faces typical industrial challenges with its sawing technologies.Wood saws must be as thin as possible, in order to maximize yield and save raw material and robust enough to endure tougher and tougher sawing conditions. Good raw material control and optimized machine parameterization are critical to ensure good results. The current theoretical background, does not always match these requirements and we are therefore always testing its limits.An economical and technical analysis of the sawmill and its evolution makes up the first part of this thesis. We will be detailing the key operations of one of the most modern sawmill in Europe.Current knowledge analysis must include the various parameters and calculations necessary to machine wood, as well as the different blade components and their geometric specifications. We will discuss the interactions between these elements. The job of the filer (the person in charge of tool maintenance) will also be discussed, as well as several improvements implemented in the workshop.Many improvements have been suggested and implemented while working on this thesis, in order to react to production needs while preserving reliability. In the last section of this thesis we will discuss several improvements that remain to be validated on how to best match appropriate cutting materials and blade geometry
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Nouari, Mohammed. "Modélisation de l'usure par diffusion des outils de coupe en usinage à grande vitesse." Metz, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2000/Nouari.Mohammed.SMZ0039.pdf.
Abstract:
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
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Larue, Arnaud. "Prise en compte des déformations d'un outil dans le calcul des trajectoires d'usinage en fraisage de profil." Cachan, Ecole normale supérieure, 2003. http://www.theses.fr/2003DENS0017.
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Gaudillière, Camille. "Cisaillage à grande vitesse : des essais à la simulation." Paris, ENSAM, 2011. http://www.theses.fr/2011ENAM0052.
Abstract:
Afin d'augmenter leur productivité, certains industriels de la découpe mécanique s'intéressent à un procédé émergeant : le cisaillage grande vitesse. Pour ce procédé, la vitesse du poinçon atteint 10m/s alors que cette vitesse ne dépasse pas 0,1 m/s pour le cisaillage conventionnel. Cependant, même si la qualité des découpes obtenues se rapproche celle du cisaillage fin, l'apparition de phénomènes dynamiques mal compris rend aujourd'hui délicat le déploiement du cisaillage grande vitesse. Dans ce travail de thèse nous proposons d'aller vers une meilleure maîtrise de ce procédé en utilisant aussi bien des moyens expérimentaux que numériques. Ainsi un dispositif expérimental instrumenté a été mis au point afin d'observer finement les phénomènes présents lors de la découpe. Ce dispositif conserve des similitudes avec les moyens industriels et comprend notamment un poinçon dont la section varie et une matrice solidaire d'un tube de Hopkinson pour la mesure des efforts de cisaillage. Cette mesure a comprend un traitement spécifique afin de corriger des effets dynamiques présents dans la matrice. Ce traitement, qui nécessite une calibration du banc, a été validé grâce à une modélisation numérique unidimensionnelle. Des observations du faciès de rupture ont permis de mettre en évidence la présence de bandes de cisaillement adiabatiques, signature d'une augmentation localisée importante de la température. Par ailleurs, une modélisation thermomécanique du comportement de l'acier C40 (loi de Johnson-Cook) a été réalisée et utilisée dans un code de simulation utilisant une approche C-NEM (Constrained Natural Element Method) pour reproduire les cisaillages observés sur le banc. Une étude comparative simulation/expérimentation a ainsi pu être effectuéeTo increase their productivity, blanking professionals are interested by an emerging process: the high speed blanking. For this process, the punch speed reaches10m/s whereas this speed does not exceed 0,1m/s for conventional blanking process. However, even if the quality of the obtained surfaces is close to those obtained with fine blanking, the occurence of hard dynamic phenomena makes difficult the deployment of the high speed blanking process. This work proposes to better control this process using experimentations and numerical simulations. An instrumented device has been designed to observe in detail the existing phenomenon during cutting. This device is similar to the industrial one. It includes a punch with non-constant sections and a matrix linked to an Hopkinson's tube in order to measure the blanking cutting forces. This measure requires a specific treatment to correct dynamic effects present in the matrix during the cutting. This treatment, which uses a calibration of the device, was validated thanks to a one-dimensional numerical model. Many observations made on the blanked surfaces have shown that adiabatic shear bands (ASB) can take place. A thermo-mechanical constitutive model (Johnson-Cook's law) of the C40 steel has been identified and used into simulations to reproduce real experimentations. The used simulation is based on a C-NEM approach (Constrained Natural Element Method). A comparative study between simulation and experimental results has been done. Results show a good correlation with experimental tests
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He, Jianguo. "Modélisation des flux d'informations liées aux outils coupants : développement de méthodologies et d'outils de gestion adaptés." Lyon, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAL0074.
Abstract:
A l'heure où la qualité et trentabilité sont devenues les principaux buts de l'appareil de production, un intérêt croissant se manifeste pour la gestion des outils coupants (GOC). Elle apparaît comme une des clés permettant d'atteindre ces objectifs. Une méthodologie de GOC est développée dans ces travaux. L'étude contribue essentiellement : à l'analyse des activités relatives à la GOC et à la structuration de tous les éléments d'information nécessaires, à l'établissement du schéma fonctionnel de la base de données générique et d'un système de codification d'outils, à la modélisation de l'ensemble des tâches et des liaisons logiques de la GOC, à la simulation dynamique du flux des outils en considérant les lois qui régissent la destruction des outils, au développement de plusieurs stratégies de remplacement d'outil basées sur la nature stochastique de la durée de vie d'un outil et leur validation par la simulation, à l'élaboration d'un modèle de calcul technico-économique et à l'évaluation de la performance du système GOC, à l'aide à la mise en place de notre méthodologie et des outils de gestion dans les cas industrielsAt a time when quality and profitability have become the main demands regarding the production apparatus, increasing interest has arisen for tool management, which appears as one of the major keys to achieve these goals. A tool management methodology has been developed in this paper. It mainly deals with : the analysis of all the activities linked with tool management and t he structuration of the necessary pieces of information, - the building up of the functional relationships between the database entities, as well as of a tool codification system, - the modelisation of the tasks and the Logical relations of tool management, - the dynamic tool flow simulation, taking the Laws into account , which describe tool failure probability, - the development of several tool replacement strategies based on the stochastic nature of tool lite and their validation through simulation, the elaboration of a basic module for technical and economie calculation and the output of which are indicators enabling the user to appraise the performance of the tool management system
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Rougié, Alexandre. "Analyse et conception d'un outil de coupe pour la valorisation des sous produits d'élagage des haies : démarche intégrée d'innovation et de prototypage." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10045/document.
Abstract:
La problématique de l’entreprise NOREMAT, fabricant de matériels pour l’entretien des accotements routiers, est de sans cesse proposer à ses clients une NOuvelle REntabilité du MATériel. En ce qui concerne la coupe des haies, celle-ci a souhaité, à travers une recherche scientifique, la découverte d’un nouveau concept de coupe, plus économique et plus écologique. Après une succession d’étapes préliminaires : étude des haies françaises, des possibilités de valorisation des déchets, proposition d’une conception choisie, étude des phénomènes de coupe, un prototype à vue le jour. Ce nouvel outil remplit trois fonctions principales : il coupe la haie de façon économique et sécuritaire, il broie les déchets obtenu et les transforme en plaquettes pour le chauffage et il récupère ces plaquettes pour leur utilisation future. Grâce à l’étude de la formation des plaquettes et à la maîtrise des conditions de coupe pendant l’usinage des branches, l’outil est capable de couper bien mieux que ces prédécesseurs, tout cela en consommant moins d’énergie, en valorisant les déchets produits et en préservant son environnement direct. D’un point de vue scientifique, ces recherches ont permis une meilleure compréhension de la formation du copeau dans le cas particulier de la coupe d’éléments flexiblesNOREMAT is specialized in the manufacturing of equipments for the maintenance of road verges. Its issue is to continuously propose profitable equipments to its customers. The company also wishes to design, thanks to scientific research, a new trimming concept offering more cost-efficient and ecological solutions. After a series of preliminary steps (analysis of French hedges, waste valorization options, design suggestion, analysis of trimming phenomena), a prototype was designed. This new tool fulfills three major functions: it cuts hedges economically and safely, it crushes the wastes into heating chips and collects them. Based upon the study of chips formation and the control of cutting parameters during the branches processing, this new tool offers a better trimming in comparison with the existing devices, while requiring less energy, adding value to waste products and protecting its surrounding area. Regarding scientific contribution, these researches have lead to a better understanding of the chip’s building up in the specific case of flexible elements trimming
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Halila, Faycel. "Modélisation analytique et caractérisation expérimentale de l'usure par abrasion des outils de coupe." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0147/document.
Abstract:
Les difficultés majeures rencontrées en production des pièces mécaniques métalliques sont dues aux conditions de chargements extrêmes appliqués lors de la mise en forme ainsi qu'au problème de l'usure prématurée des outils de coupe de coupe. Dans ce cadre, les travaux de thèse sont centrés sur la mise en évidence et la compréhension des mécanismes physiques mis en jeu lors de l'usure des outils de coupe depuis l'échelle de la microstructure jusqu'à celle du système usinant, en passant par l'échelle de la pointe de l'outil (échelle mésoscopique). A cet effet, Un modèle analytique permettant de décrire l'usure par abrasion et de prédire la durée de vie des outils a été développé sur la base d'une approche statistique rendant compte de l'hétérogénéité des particules pouvant être à l'origine de la dégradation de l'outil. La prise en compte de la nature du contact collant-glissant et de l'effet du coefficient de frottement via des résultats de la littérature couplés au modèle proposé ont permis de mettre en évidence l'influence des paramètres opératoires de la coupe des métaux sur le volume d'usure enlevé par abrasion. A la suite ce modèle a été confronté à des résultats expérimentaux préalablement réalisé dans le cadre de la coupe orthogonale. En parallèle une analyse inclusionnaire est réalisée pour l'identification et la quantification des inclusions non métallique jugées responsable de l'usure par abrasion. Les résultats obtenue via des observations MEB et microscopique ainsi que des traitements d'images a permis d'alimenter en données le modèle prédictifTool wear and tool failure are critical problems in the industrial manufacturing field since they affect the quality of the machined workpiece (unexpected surface finish or dimensional tolerance) and raise the production cost. Improving our knowledge of wear mechanisms and capabilities of wear prediction are therefore of great importance in machining. The three main wear modes usually identified at the tool/chip and the tool/workpiece interfaces are abrasion, adhesion and diffusion. Besides the fact that understanding mechanisms that govern these wear mechanisms are still incomplete, the experimental analysis is very difficult because friction interface features (such as temperature, pressure, particles embedded in the contact …) are not easily measurable. The objective of this research work is to understand the physical mechanisms governing the tool wear by taking into account the sensibilities to scale going from the microscopic scale (microstructure scale) to the macroscopic scale (scale of the manufacturing operation) passing by the mesoscopic scale (tool tip scale). For this purpose, an analytic wear model was developed to describe the abrasive wear and to predict the cutting tool life. The proposed model is based on a tribological approach including a statistical description of the distribution of particles seen as non-metallic inclusions. The latter are assumed embedded at the interface of contact and having a conical shape characterized by two main parameters in the present approach: the corresponding size and apex angle. The volume of the removed material per unit time is chosen in this study as the main parameter to describe the abrasive wear mode. Coupled with literature results, the developed model is able to take into account the nature of the sticking-sliding contact and the effect of the friction coefficient on the rake face of the cutting tool. In order to identify all the material's parameters of the predictive model, a study of non-metallic inclusion considered responsible of the abrasive wear was performed on the 42CD4 steel. The determination of inclusion type and inclusion morphology was assessed qualitatively and quantitatively through microscopic and MEB observations as well as image processing. Finally, the volume removed by abrasion given by the model was compared to the experimental results previously achieved under orthogonal cutting
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Ait, Sghir Khalid. "Contribution de la cyclostationnarité et de l'identification aveugle au diagnostic des outils de coupe." Thesis, Saint-Etienne, 2010. http://www.theses.fr/2010STET4012.
Abstract:
Le diagnostic des outils de coupe joue un rôle dans l’industrie où il est important de maîtriser les coûts ainsi que la qualité des produits finis tout en maintenant la sécurité et la sûreté des biens et des personnes. L’objectif de cette thèse est l’analyse vibratoire des outils de coupe d’une opération de fraisage pour le diagnostic de leur état de dégradation. Dans une première partie nous avons étudié les possibilités offertes par les traitements statistiques synchrones des signaux vibrations issus d’une opération d’usinage pour étudier leur état de fonctionnement. Les signaux vibratoires traités ont la particularité d’être cyclostationnaires, c'est-à-dire périodiques dans leurs propriétés statistiques. La prise en compte de cette propriété permet l’utilisation des descripteurs capables de caractériser instantanément les processus vibratoires, en liaison avec la cinématique mécanique de l’opération d’usinage. De plus lorsque associé à l’échantillonnage angulaire, la cyclostationnarité conduit vers la proposition d’estimateurs statistiques synchrones commodes à mette en œuvre. Les statistiques synchrones d’ordre l et d’ordre 2, la corrélation spectrale ainsi que le bispectre cyclique sont définis avec leurs interprétations et leurs estimateurs. Un modèle des signaux de fraisage est donné. Cette modélisation vise à démontrer la cyclostationnarité de ces signaux. L’emploi de ces indicateurs est illustré sur des signaux réels et comparé avec des indicateurs classiques pour le diagnostic de dégradation des outils de coupe. Dans une deuxième partie, la déconvolution aveugle de la réponse impulsionnelle d’un processus cyclostationnaire est réalisé, en utilisant seulement les statistiques d’ordre deux. Pour cela on exploite la propriété de cyclostationnarité pour estimer la phase du système, même si le système est à phase non minimale. Deux méthodes sont présentées, paramétrique Ding-p et non paramétrique Ding-n. Ces méthodes ont été validées sur des signaux de simulation des signaux vibratoires issus des machines tournantes. Deux applications ont été faites, la première est d’estimer la réponse impulsionnelle d’un système broche-outil-pièce de fabrication. La deuxième c’est de reconstruire les forces de coupe, exerçants sur la pièce de fabrication, afin de faire le monitoringThe identification of the state of a cutting tool is important in any metal cutting process. An additional cost - in terms of scrapped components, machine tool breakage and unscheduled downtime - occurs as a result of tool defects. The thesis objective is the cutting tool vibration analysis of a milling operation for the diagnosis of their state of degradation. In the first part, the possibilities offered by the synchronous statistics, applied to vibration signal captured from a milling process, are studied to examine the cutting tool condition. The processed vibration signals are cyclostationary, i.e their statistical properties are periodic. Taking into account this property, the use of descriptors able to characterize the process, in conjunction with the kinematics of the mechanical machining operation. Furthermore, when combined with the angular sampling, the cyclostationarity led to the proposed synchronous statistical estimators convenient to implement. First order and second order synchronous statistics, the spectral correlation and the cyclic bispectrum are defined with their interpretations and estimators. A model of milling vibration signal is given. This model aims to demonstrate the cyclostationarity of the signals. The use of these indicators is illustrated on real signals and compared with conventional indicators for diagnosing degradation of cutting tools.In the second part, the blind deconvolution of the impulse response of a cyclostationary process is
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Aguilera, León Alfredo Armando. "Optimisation des conditions de coupe pour l'usinage du bois : application de la méthode Couple Outil Matière au défonçage des panneaux de fibres de densité moyenne." Nancy 1, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2000_0002_AGUILERA.pdf.
Abstract:
La description des produits par des entités (d'usinage, de production,. . . ) permet une aide fondamentale pour les techniciens, afin d'orienter les choix de type de machine, d'outils, de processus. La détermination des conditions de coupe est intimement liée au processus, de conception et de fabrication d'un objet. Dans le domaine du bois il est important d'établir une base de données usinage spécifique, pour les machines - outils qui participent au processus de fabrication. Chaque entité requiert des conditions d'usinage liées à sa forme et à sa composition, pour un état de surface correct, et un travail en sécurité. L'objectif de cette recherche est d'étudier la faisabilité de la méthodologie du couple outil - matière (C. O. M. ) pour la prédétermination des conditions de coupe pour des matériaux à base du bois. L'application est centrée sur des produits issus du processus de la seconde transformation du bois. Cette méthode définit le domaine de fonctionnement des outils coupants en prenant en compte tous les paramètres de coupe et en limitant le nombre d'expériences à réaliser par la méthode des plans d'expérience. Nous avons appliqué cette méthode dans le cas du défonçage du panneau de fibres de densité moyenne, le MDF, avec de bons résultats. Avec une caractérisation complète du matériau, nous avons réalisé la détermination des paramètres de coupe, en contrôlant les efforts de coupe, puissance et états de surface. Pour contrôler l'usure de l'arête de coupe, nous avons développé une méthode expérimentale en considérant la variation d'orientation de l'effort de coupe moyen. Les perspectives du travail se montrent très intéressantes avec l'apparition de nouveaux matériaux de coupe et des usinages à des vitesses toujours plus grandes (UGV). La nécessité de prédéterminer des conditions de coupe pour un bon achèvement des procédés de fabrication de produits en bois est facilitée par l'utilisation du C. O. M.
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Ben, Younes Jalel. "Modélisation des ressources en fabrication mécanique : application au choix des outils coupants dans un environnement orienté objet." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1994. http://www.theses.fr/1994ECAP0327.
Abstract:
L'objectif de ce travail est de fournir un environnement ou les fonctions de l'entreprise et tout particulièrement la fonction méthode peuvent jouer leurs rôles pour permettre à l'entreprise d'atteindre les buts qu'elle s'est fixé. Il s'agit, d'une part d'une intégration de ces fonctions autour d'un modèle de ressources unique et partagé par l'ensemble des services de l'entreprise, et d'autre part, de l'automatisation de l'application de choix des outils coupants au sein de la fonction méthode. Cette application utilise le modèle commun pour avoir accès à l'ensemble des ressources qui sont impliquées dans le choix des outils coupants. La première phase de ce travail consiste à identifier et à structurer les paramètres utilisés dans les différents systèmes concernés (aspect statique). Pour cela, sont pris en compte à la fois les paramètres de définition de l'outil (géométriques et dimensionnels), et les paramètres fonctionnels. Les fonctions concernées sont relatives à la préparation de l'usinage (choix d'outil, préréglage, etc. ), à la détermination des conditions technologiques de coupe, à la FAO (génération des trajectoires et programmation des machines outils) et enfin à la gestion (approvisionnement, ordonnancement et magasin). La deuxième phase de ce travail consiste à développer l'aspect dynamique permettant de relier les paramètres entre eux. Ceci se fait, tout d'abord, au sein du système de gestion de la base, ensuite, au sein des interfaces entre la base de données et les applications et enfin au sein d'une application particulière: le choix des outils. C’est l'application la plus concernée par les outils coupants dans le cycle de préparation et de la fabrication du produit
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Dalloz, Alexandre. "Etude de l’endommagement par la découpe des aciers dual phase pour application automobile." Paris, ENMP, 2007. http://www.theses.fr/2007ENMP1502.
Abstract:
Des observations récentes ont montré que l’étape de découpe mécanique avait tendance à altérer la formabilité des aciers dual phase. L’objectif de la présente étude est d’améliorer notre connaissance des mécanismes mis en jeu au cours de la découpe afin de pouvoir les prendre en compte pour le développement des futures nuances. Un premier travail d’observation et de caractérisation a révélé l’existence d’une zone affectée par la découpe s’étendant sur environ 200 mm. Cette zone se caractérise par une déformation microstructurale importante, conduisant localement à la décohésion des phases ferritique et martensitique. La formation de cette zone en cours de découpe a été étudiée à travers deux approches : d’une part, via un montage de cisaille instrumenté permettant d’observer l’évolution de la microstructure, et, d’autre part, via la simulation numérique du procédé donnant accès aux grandeurs mécaniques locales dans la tôle. Il apparait que l’endommagement et la rupture de l’acier sont pilotés par la décohésion des interfaces ferrite-martensite, elle-même fortement dépendante de l’état de triaxialité des contraintes. L’étude du comportement des bords découpés au cours de sollicitation mécanique a permis d’observer l’amorçage rapide de fissures dans la zone affectée par la découpe et l’impact direct de la taille de cette dernière sur la perte de ductilité des pièces découpées. Enfin, deux traitements thermiques permettant de limiter l’impact de la découpe ont été mis en évidences: d’une part via la transformation d’une troisième phase lors du recuit, d’autre part via le rééquilibrage des propriétés au sein de la microstructure par l’application d’un traitement de revenuIn order to optimize the metallurgical quality of future dual phase steels, the present study aims at a better understanding of the formation of the cut edge damage induced by shearing. Observations and characterizations revealed the existence of a highly deformed area in the vicinity of the cut edges. This region of 200 µm is defined as the cutting affected zone. In addition to deformation, its microstructure presents voids, initiated at ferrite-martensite boundaries. The formation of this zone during the cutting process was studied through two complementary approaches: first, the use of an especially designed testing device that allows precise interruption of the cutting process, then, the simulation of the process by finite elements methods. The damage and the fracture of the sheets appeared to be controlled by the voids formation at the phases boundaries and thus by the stress triaxiality ratio. The study of the cut edge behaviour under loading showed the rapid initiation of small cracks in the cutting affected zone. The direct impact of these cracks on the sheets ductility was also highlighted. Finally, two heat treatments that limit the ductility loss induced by cutting were proposed: one by the formation of a third phase during cooling and the other by offering better mechanical properties around phases boundaries
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Kagnaya, Tchadja. "Contribution à l’identification des mécanismes d’usure en usinage d’un WC-6%Co par une approche tribologique et thermique." Paris, ENMP, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005750.
Abstract:
Ces travaux de thèse ont pour objectif d'étudier les mécanismes d'usure d'outils de coupe en WC-6%Co dans le cas de l'usinage en tournage. Les mécanismes qui gouvernent les principaux modes d'endommagement de ces outils sont complexes, combinant abrasion, adhésion et diffusion. Il faut par ailleurs noter que ces mécanismes dépendent fortement de la température aux interfaces de frottement outil/matière. Ainsi, l'étude a été réalisée par des approches complémentaires d'usinage et de tribologie avec mesures de température. Ces approches ont été menées à la fois au plan expérimental et au plan de la modélisation et de la simulation numérique. L'ensemble des résultats obtenus a permis d'améliorer la compréhension du comportement en frottement entre le WC-6%Co et l'acier C45. La nature et le séquencement des principaux mécanismes d'usure du WC-6%Co ont ainsi pu être identifiés. Ils consistent en : - une désorganisation de la structure du WC-6%Co sous des chargements mécaniques sévères et des températures qui peuvent atteindre 1200°C, - une mobilité des grains de WC qui est rendue possible par le comportement viscoplastique du liant cobalt, une conséquence de cette mobilité est la microfissuration intergranulaire et la décohésion des fragments de WC, - une déformation des grains de WC et une microfissuration intragranulaire qui peut aller jusqu'à la fragmentation de ces grains, causée par les chargements excessifs et le blocage des grains de WC mobiles, - une abrasion induite par les fragments de WC arrachés et également par des inclusions dures de l'acier usiné, - une adhésion, particulièrement importante dans la zone de séparation outil/copeauThe aim of this work is to study wear mechanisms of WC-6%Co cutting-tools in machining by turning. Damage modes are controlled by complex damage mechanisms. They combine abrasion, adhesion and diffusion. Furthermore, they are highly dependant of the temperature levels at tool/material interfaces. In the present study two mains approaches are considered: on the one hand machining by turning and on the other hand tribological tests. In both cases temperature measurements and temperature modelling have been performed. Complementary results have been obtained, resulting in a better understanding of wear behaviour between WC-6%Co and a C45 steel grade. Mains wear mechanisms were identified. They deal with: - large modifications of the WC-6%Co microstructure due to critical mechanical loadings and to high temperature levels (up to 1200°C), - mobility of WC grains due to the viscoplastic behaviour of the cobalt based binder phase at high temperature. Such a mobility leads to intergranular microcracking phenomena and to WC fragmentation and debonding mechanisms, - intragranular microcracking and strain phenomena, that can lead to WC grain fragmentation, due to stress concentrations, - abrasion due to extracted WC fragments and to hard particules extracted from the C45 steel too, - adhesion, particularly at the end of the contact area between tool and chip
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Chanal, Hélène. "Etude de l'emploi des machines outils à structure parallèle en usinage." Phd thesis, Clermont-Ferrand 2, 2006. https://theses.hal.science/docs/00/69/85/32/PDF/2006CLF21673.pdf.
Abstract:
Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire concernent la prédiction et l'amélioration des performances des machines outils à structure parallèle dans le but de produire des pièces conformes à la qualité requise. Ces travaux s'inscrivent dans une problématique globale d'optimisation du triplet pièce/ processus/ machine. Le problème posé se situe au niveau de l'influence de la structure sur la qualité de la pièce usinée. La thèse l'illustre à travres l'analyse de l'influence des comportements statique et géométrique des structures parallèles sur la forme des surfaces usinées. Ce travail propose alors des avancées suivant deux axes fondamentaux : La définition d'un espace de travail statistiquement admissible, La proposition d'une méthode d'identification du processus. Ces approches sont alors projetées dans un contexte industriel, permettant ainsi de définir le concept de maintenance géométrique de la machine et d'identification global / local
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Chanal, Hélène. "Etude de l'emploi des machines outils à structure parallèle en usinage." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00698532.
Abstract:
Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire concernent la prédiction et l'amélioration des performances des machines outils à structure parallèle dans le but de produire des pièces conformes à la qualité requise. Ces travaux s'inscrivent dans une problématique global d'optimisation du triplet pièce/ processus/ machine. Le problème posé se situe au niveau de l'influence de la structure sur la qualité de la pièce usinée. La thèse l'illustre à travres l'analyse de l'influence des comportements statique et gèométrique des structures parallèles sur la forme des surfaces usinées. Ce travail prppose alors des avancées suivant deux axes fondamentaux : La définition d'un espace de travail statistiquement admissible, La proposition d'une méthode d'identification du processus. Ces approches sont alors projetées dans un contexte industriel, permettant ainsi de définir le concept de maintenance géométrique de la machine et d'identification global / local
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Haddouche, Kamel. "Apports d'automatique avancée dans la conduite d'un usinage." Bordeaux 1, 1995. http://www.theses.fr/1995BOR10545.
Abstract:
Les commandes numériques habituellement utilisées pour commander les machines-outils engagées dans la réalisation d'une opération de tournage sont basées sur la mise en oeuvre de boubles d'asservissement des vitesses d'avance et de rotation de la broche. Nous avons proposé avec notre travail une extention des principes de contrôle par l'introduction de boucles supplémentaires de régulation adaptative. Ces dernières utilisent des stratégies avancées d'identification et de commande en temps réel pour asservir l'effort de coupe afin d'obtenir un gain significatif en productivité. Dans ce contexte, les développements que nous avons menés sont situés à l'intersection de la mécanique, par utilisation des principes et règles de conduite d'usinage, et de l'automatique, par la conception des algorithmes d'identification et de commande. La démarche générale a consisté à étudier des modèles statistiques et dynamiques du processus de tournage, à concevoir et à tester en simulation des stratégies de commande adaptative et enfin à réaliser la validation et l'adaptation sur une machine-outil cible. Pour définir une stratégie de commande adaptative satisfaisante, nous avons completé d'une manière progressive les algorithmes proposés. A partir du régulateur P. I. D. Nous avons ensuite considéré des commandes par retour d'état : commande par placement de pôles avec compensation partielle de la non linéarité utilisant l'approche DELTA et commande optimale linéaire quadratique avec compensation complète de la non linéarité. Nous avons aussi proposé un couplage original d'un modèle dynamique du processus de tournage avec un modèle analytique de prédiction de l'usure de l'outil. Pour la validation avec la machine cible, nous avons utilisé une méthode de régulation numérique robuste basée sur la calibrage de la fonction de sensibilité perturbation-sortie.
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Branci, Samy. "Traitement d'un signal acoustique : application au mécanisme d'abrasion de la meule." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20077.
Abstract:
Parmi les techniques de controle non destructif des outils en mecanique, la surveillance par l'emission acoustique se revele efficace pour fournir une information sur le processus de coupe, l'etat de l'outil et la qualite de la piece a travailler. Dans ce contexte, nous avons etudie le signal, son spectre et propose une interpretation du mecanisme d'abrasion a partir des resultats obtenus. A l'aide d'un reseau de neurones, des cartes de kohonen ont ete construites: les differents processus de coupe peuvent etre differencies selon l'emission acoustique. Parallelement, ces emissions acoustiques brutes sont traitees par une methode de traitement du signal utilisant les ondelettes. Cette technique de filtrage offre plusieurs avantages (multi-resolution temporelle et en frequence), exploites ici pour filtrer et reduire les donnees issues du capteur acoustique. Une analyse statistique sur les transformees en ondelettes, a donne des resultats exploitables pour une construction d'un systeme de surveillance acoustique
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Castro, Martinez Luis Ricardo. "Identification des sources de vibration en usinage : étude expérimentale et numérique." Metz, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2006/Castro_Martinez.Luis_Ricardo.SMZ0624.pdf.
Abstract:
L'objectif principal de ce projet est d’apporter des informations destinées à clarifier la physique des vibrations en usinage à partir de la coupe orthogonale en tournage. Le premier chapitre comprend la caractérisation des procédés d'usinage en utilisant les efforts de coupe en présence de vibrations. Nous réalisons une évaluation dans le domaine fréquentiel des dynamomètres piézoélectriques et de l'influence des composants de montage, ce qui dévoile les problèmes des mesures dynamiques. A la fin de cette première partie nous proposons une méthode de correction sur les mesures des dynamomètres piézoélectriques au-delà de leur bande passante et nous présentons également une application de cette méthode. Le second chapitre est consacré à la compréhension des sources de vibration en coupe orthogonale. Nous analysons spécialement la formation du copeau segmenté dentelé et son évolution en fonction des conditions de coupe, puisque le rôle de ce phénomène comme source d'excitation n’est pas suffisamment éclairé dans la littérature. De plus, nous discutons les effets des excitations régénératives, qui dépendent de l’interaction entre les conditions de coupe et de la reponse structurelle de la machine-outil. Le troisième chapitre comprend l'identification expérimentale des causes des vibrations durant l'usinage. Nous avons identifié et caractérisé la formation du copeau dentelé et la réponse dynamique de la machine-outil. Le dernier chapitre comprend la modélisation, laquelle contribue à l'éclaircissement de la physique du processus de coupe, ce qui peut être utilisé pour étudier des aspects comme l’usure de l’outil, la finition des pièces ou la conservation des tolérancesThe main objective of this project is furnishing information to clarify the vibrations physics in machining from orthogonal cutting. First chapter contains the machining process characterisation by means of cutting forces. We evaluate the piezoelectric dynamometers in frequency domain and the influence of assembly components. These evaluations reveal the dynamic measurements problems. At the end of this part, we propose a correction method of piezoelectric dynamometer measurements to frequencies higher than dynamometer bandwidth. Also, we present an application of the method. Second chapter comprises the understanding of vibration sources. We analyse specially the segmented chip formation because its excitation role is not clear in literature. Also, we consider the effects of regenerative excitations, which depend of interaction between cutting conditions and machine-tool dynamic response. Third chapter includes the experimental identification of vibration sources during machining. We have identified and characterized the segmented chip formation and the machine-tool dynamic
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Pagès, Christian. "Comportement de revêtements céramiques sur outil en tournage de finition à sec." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2003. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/cpages.pdf.
Abstract:
Ce travail a été effectué dans le Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS UMR 5513) à l'Ecole Nationale d'ingénieurs de Saint-Etienne (ENISE), en collaboration avec la société BALZERS qui a fourni les revêtements céramiques (nitrures d'Al et Ti) des outils de coupe. L'objectif de ce travail était de comprendre le comportement et le rôle de ces divers revêtements en tournage dur de finition à sec. Au cours d'une étude préliminaire, nous avons identifié les principaux facteurs d'influence du comportement des revêtements et les grandeurs à étudier pour tenter de caractériser leurs dégradations progressives. Les facteurs actifs sont : la vitesse de coupe, l'avance, la profondeur de passe et la nature des matériaux usinés. Les grandeurs représentatives de la dégradation que nous avons retenues sont : l'état des arêtes de coupe et les usures en dépouille, les efforts et la puissance de coupe, les états de surfaces des pièces usinées, la forme, le volume et la température démergence des copeaux. Pour comparer les différents revêtements, étant donné la diversité des facteurs à considérer, nous avons élaboré un plan d'expérience de type factoriel complet offrant des possibilités d'extension si nécessaire. Cette méthodologie d'essai a effectivement permis de suivre l'évolution des grandeurs en fonction de l'usure des outils sur matériaux ferreux traités ou non (acier 100C6 traité et non traité, fonte FGS600-3). Cette étude a permis de mettre en évidence l'intérêt des plans d'expériences pour l'interprétation des résultats et la capacité prédictive de cet outil comparé notamment au couple outil-matière utilisé dans l'industrie. De façon systématique, il est apparu que les différents revêtements avaient leurs spécificités de comportement en usinage et à l'usure (amélioration des coefficients de frottement et rôle de barrière thermique). Ils conditionnent la formation des copeaux (formes, dimensions, états de contraintes). Leur action généralement bénéfique permet d'envisager le développement de l'usinage sans fluide. Enfin, ces travaux ont suscité une tentative de modélisation thermique de la formation du copeau, montrant le rôle de la rupture initiale des liaisons chimiques du solide dans l'élévation de température à la création du copeauThis work has been carried out in Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS UMR 5513) at Ecole Nationale d'ingénieurs de Saint-Etienne (ENISE) in collaboration with BLAZERS corporation which provided cutting tools ceramic coatings (AIN - TiN). The aim of this work is to understand these different coatings behaviour during dry finishing hard turning. In first time, we identified the main factors influencing the coatings behaviour and the parameters to study in order to define the coatings damage. Active factors being : cutting speed, feed, depth of cut and workpiece material. The damage parameters being : cutting edge evolution, cutting wear incise, cutting power and loading, surface quality, shape, volume and chip temperature. To compare the various coatings, being given the diversity of the factors to be considered, we worked out an experimental design of complete factorial type offering possibilities of extension so necessary. This methodology of test actually made it possible to follow the evolution of the sizes according to the wear of the tools on ferrous materials treated or not (steel 100C6 treated and untreaded, cast iron FGS600-3). This study made it possible to highlight the interest of the experimental designs for the interpretation of the results and the predictive capacity of this tool compared in particular with the "couple outil-manière" used in french industry. In a systematic way, it appeared that the various coatings had machining and wear behavior specificities (improvement of the coefficients of friction and role of thermal barrier). They condition the formation of the chips (forms, dimensions, states of stresses). Their generally beneficial action makes it possible to consider the development of dry machining. Lastly, this work attempt to model thermaly the chip formation, showing the role of the initial solid chemical bonds rupture in the rise in temperature to the cration of the chip
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Iliescu, Daniel. "Approches experimentale et numerique de l'usinage a sec des composites carbone/epoxy." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005136.
Abstract:
Le sujet de recherche proposé se présente comme une étude préliminaire à l'optimisation de l'usinage à sec des composites carbone/époxy. L'étude proposée traite de la compréhension des mécanismes d'endommagement des outils. Elle a pour but de déterminer les différents paramètres tribologiques de l'interface outil-pièce (efforts, température, frottement, rugosité) et de les confronter à l'usure des outils. Les opérations de coupe par enlèvement de matière génèrent des efforts et des gradients de température importants, d'où risques d'endommagements au niveau des surfaces usinées. Un dispositif d'étude basé sur l'observation expérimentale de la formation du copeau (caméra vidéo rapide, mesure des efforts, calcul de flux thermique, coefficient de frottement) et la simulation numérique par la méthode des éléments discrets sont ensuite misent en place. La caractérisation physico-chimique réalisée à l'aide de techniques complémentaires d'analyse de surface (MEB, profilométrie optique) a permis d'identifier les différents types d'endommagement de l'outil et du composite. Une étude spécifique du perçage des composites a permis de visualiser les dommages créés par un foret et, après analyse, de proposer un outil mieux adapté. Le délaminage des derniers plis du composite, provoqué par la pénétration du foret est considéré comme le défaut majeur. Un modèle mathématique a permis de prévoir l'effort de pénétration du foret. Ce modèle a été validé par une procédure expérimentale. Une relation liant l'effort de pénétration aux conditions de coupe et à l'usure du foret a été proposée. La synthèse de l'étude fait apparaître l'intérêt industriel du travail. L'approche basée sur la détermination des efforts de coupe à l'aide de simulations numériques par la méthode des éléments discrets a permis de corréler les mécanismes de formation du copeau et d'enlèvement de matière. La justesse des simulations numériques est conditionnée par la capacité de la modélisation à prédire des efforts de coupe et une morphologie du copeau en accord avec l'expérimentation. Les simulations numériques ont conduit à l'obtention d'une bonne corrélation entre les prédictions et les résultats expérimentaux.
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Gomes, Romeu. "Compréhension des mécanismes de dégradation des outils de découpage à chaud de tôles d'acier trempant au bore-manganèse." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2018. http://www.theses.fr/2018EMAC0018/document.
Abstract:
Les constructeurs automobiles utilisent des aciers auto-trempant à haute résistance au bore manganèse (22MnB5) pour des questions de sécurité et environnementale. La mise en forme à chaud de tôles constituées de cet acier impose aux outillages des contraintes mécaniques sévères et un échauffement intense. L'intégration d'une fonction de cisaillage sous presse à suivre permet de répondre à des problématiques rentabilité de production, mais les lames sont confrontées à des problèmes similaires de durabilité. L'objectif de cette thèse est de comprendre la dégradation des outils de cisaillage à chaud afin de proposer des guides de choix de matériaux d'outil (X38CrMoV5-3 ou X70CrMoV5-2) et de paramètres du procédé. Cela requiert l'estimation des sollicitations mécaniques et thermiques dans la partie active de l'outil. La méthodologie développée passe par quatre étapes : une recherche bibliographique, des essais de cisaillage à chaud sur un module spécifique du pilote MEFISTO de l'ICA, le développement d'un modèle thermomécanique éléments finis de l'opération et des analyses des microstructures. Un état de l'art portant sur la définition de l'opération de découpage de tôles, sur les propriétés physiques et mécaniques du matériau de tôle et des lames, le comportement à l'interface tôle/outil et sur les techniques permettant de simuler le découpage a été proposé. Des essais sur le module de découpage ont permis d'accéder à des résultats d'effort et des observations des endommagements des lames de cisaillage. Ces informations sont utilisées pour valider le modèle de calcul éléments finis. Ce modèle montre que les contraintes mécaniques sont locales, intenses et se déplacent dans l'arête de coupe. De plus, l'échauffement de l'outil engendre une température de surface proche des températures de revenu des matériaux d'outil. La comparaison des résultats de simulation numérique et de l'étude expérimentale permettent de comprendre le lien entre les dégradations observées et les sollicitations thermomécaniquesCar manufacturers are building using a self-hardening high strength boron steel (22MnB5) for safety and environmental concerns. But the shaping of sheets made of these kind of steel imposes on tools severe mechanical stresses and strong thermal transfer. The integration of a blanking function in transfer presses is a response to reach high profitability, but blades are subjected to the same durability problems. The aim of this thesis is to understand how hot blanking tools are wearing in order to give to manufacturers tool material guidelines (X38CrMoV5-3 or X70CrMoV5-2) and process parameters guidelines. To do so, an estimation of mechanical stresses and thermal solicitation is required. The methodology is based on four steps: literature search, hot blanking trials on a specific module of ICA laboratory industrial pilot MEFISTO, finite element simulations of the operation, and microstructural analysis. The state of art is focused on the description of the operation, the physical and mechanical properties of the blank material and tools materials, the blank/tool interface behavior, and the techniques used simulate the hot blanking process. Trials on the hot blanking module provided blanking force and observations of worn blades. These informations are needed to validate the finite element model. This model shows that mechanical stresses are local, intense and slides in the blade cutting edge. Moreover, the blade heating generates a surface temperature close to tool steel tempering temperature. Experimental results compared to numerical ones allow to understand the link between thermo-mechanical stresses and how the damage occurs
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Mawissi, Kwamivi. "Modèles de représentation et de définition d'outillages de forme complexe : application à le génération automatique de processus d'usinage." Cachan, Ecole normale supérieure, 1995. http://www.theses.fr/1995DENS0001.
Abstract:
Ce mémoire porte sur l'automatisation de la fonction de préparation a la fabrication permettant de passer de la conception des pièces brutes forgées à la définition et la fabrication des outillages. Notre apport se traduit principalement par la construction d'un modèle de représentation d'outillages qui établit le lien entre les différentes fonctions de production, et l'élaboration d'une méthode originale de génération du processus d'usinage des outillages. Nous proposons un modèle de representation d'outillages, permettant la conceptualisation des données de définition d'ordre géométrique et technologique suivant les aspects sémantiques, structurels et topologiques. Du point de vue des deux premiers aspects, la conceptualisation des données nous a permis de définir quatre éléments génériques (entité complexe, macro-entité, primitive et méta-primitive) qui servent de base a la représentation d'outillages. De plus, nous proposons une description formelle des interférences géométriques entre les éléments permettant de représenter à la fois les topologies locales et globales. Notre méthode de génération du processus d'usinage des outillages est basée sur la notion d'état d'usinage qui s'appuie à la fois sur les informations définies dans le modèle de représentation d'outillages et sur des connaissances d'usinage traduisant le savoir-faire des outilleurs. A cet effet, nous présentons une formalisation pertinente des connaissances d'usinage a partir de laquelle sont construits les états. Pour cette construction, nous avons adopte une démarche semi-ascendante de génération d'états d'usinage. La spécification de ces états, ainsi que la définition et l'ordonnancement des séquences d'usinage correspondantes conduisent à l'élaboration d'une gamme d'usinage des outillages. Enfin, nous validons notre approche sur un exemple industriel. La maquette informatique développée permet d'implémenter les taches de génération de gamme et d'unifier l'ensemble des données de représentation d'outillages dans un modèle objet homogène pour une exploitation pertinente et cohérente des liens existant entre ces données
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Joly, Damien. "Usinabilité de la fonte à graphite vermiculaire." Thesis, Tours, 2010. http://www.theses.fr/2010TOUR4042/document.
Abstract:
L’étude présentée est consacrée à l’usinabilité de la fonte à graphite vermiculaire. Celle-ci se situe entre la fonte à graphite lamellaire et la fonte à graphite sphéroïdale par rapport à la forme du graphite constituant ce matériau. Elle est utilisée depuis plus de cinq ans dans les blocs moteurs diesel afin d’améliorer les performances et de diminuer les rejets atmosphériques pour respecter les nouvelles normes Européennes. Pour évaluer l’usinabilité d’un matériau, il faut s’étalonner par rapport à un matériau de référence. Dans notre cas, la fonte à graphite vermiculaire a été comparée à la fonte à graphite lamellaire. Des essais de tractions ont permis d’obtenir les propriétés mécaniques du lot de matière utilisé pour la campagne d’essais d’usinage ; ceci, afin de se situer dans la gamme de ce type de fonte. Les plaquettes d’usinage ont été caractérisées par nano-indentation. Les revêtements PVD et CVD ont subit des essais de micro-rayure afin de caractériser leur adhésion sur leurs substrats respectifs. La mise en place d’un plan d’expérience a permis de limiter le nombre de plaquettes d’usinage prototypes à réaliser. Des essais tribologiques de type pion/disque ont révélé des pistes exploitables pour la compréhension des phénomènes de frottement et d’usures mis en jeu lors de l’usinage de la fonte à graphite vermiculaireThis study deals with machinability of compacted graphite iron. This material is in-between grey cast iron and nodular cast iron due to the graphite particle shape. It is used for manufacturing diesel engine blocks so as to increase performances and reduce carbon emissions to comply with Euro 5 norm. It is necessary to compare one material to a reference material to evalute machinability criterium. In our case, compacted graphite iron has been compared to grey cast iron. Tensile tests have given us mechanical properties of our test pieces batch used for machining tests. It helped us to qualify the material in its own material range. Inserts have been characterized by nanoindentation. PVD and CVD coatings were benchmarked in microscratch way to determine their respective adhesion to theirs substrates A design of experiment has been setted up so as to reduce number of inserts protypes to be manufactured. Pin on disk tribologic tests gave few hints to have a better understanding of friction phenomena and wear during compacted graphite iron machining
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Koné, Fousseny. "Étude expérimentale, modélisation et simulation numérique de l'usinage à sec des aciers inoxydables : étude de l'effet des revêtements mono et multi-couches." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0155/document.
Abstract:
Lors de l'usinage des alliages métalliques, les outils de coupe sont soumis à un chargement thermomécanique intense conduisant à une réduction considérable de leur durée de vie. L'utilisation d'outils revêtus s'avère alors bénéfique, en particulier lors de l'usinage à sec des aciers inoxydables considérés comme difficiles à usiner. Ce travail de thèse porte sur l'effet des revêtements en abordant les aspects de modélisation, de simulation numérique et expérimentaux de l'usinage à sec, avec des outils à géométries complexes. Des essais de chariotage ont été réalisés sur l'acier AISI 304L avec des outils revêtus et non revêtus. Une attention particulière a été apportée à la température, aux efforts et à la rugosité. Une large gamme de conditions de coupe a été considérée pour une compréhension avancée des phénomènes physiques mis en jeu. Cela a permis l'identification des conditions de coupe optimales pour le couple outil/pièce considéré, et la mise en évidence de l'importance des revêtements lors de l'usinage à sec des aciers inoxydables. Par ailleurs, une modélisation hybride analytique/numérique a été développée et mise en oeuvre. Fondée sur la direction d'écoulement du copeau, elle permet de déduire les efforts 3D à partir d'une simulation numérique 2D de l'usinage. Une procédure d'extraction de profils réels de l'outil à été introduite en utilisant un système de numérisation 3D Breuckmann. Cette procédure permet la prise en compte de la géométrie réelle de l'outil lors des simulations numériques. Enfin, la comparaison des résultats numériques et expérimentaux a permis la validation de la modélisation proposéeWhen machining metal alloys, cutting tools are subjected to intense thermomechanical loading, which can lead to a significant reduction of their lifetime. The use of coated tools is then beneficial, in particular during dry machining of stainless steels which are considered as difficult to cut materials. This phD thesis is focused on the effect of coatings addressing aspects of modeling, simulation and experimental tests using tools with complex geometries. Experimental tests under dry turning configuration were performed on an AISI 304L stainless steel with coated and uncoated tools. Particular attention was paid to the temperature evolution, cutting forces and roughness. A wide range of cutting conditions was considered for an advanced understanding of the physical phenomena involved in machining. Experimental results allowed the identification of optimum cutting conditions for the considered tool/workpiece couple and highlighted the importance of coatings in dry machining of stainless steels. In addition, a hybrid analytical/numerical modeling was developed and implemented in DEFORM code. Based on the chip flow direction, 3D forces can be deduced from a 2D numerical simulation of machining. An extraction procedure of real profiles of the tool was introduced using a 3D scanning Breuckmann system. This procedure allows taking into account the real geometry of the tool in numerical simulations. Finally, the comparison between numerical and experimental results allowed the validation of the proposed model
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D'Ans, Pierre. "Contribution à la mise au point d'une démarche rationnelle de sélection des traitements de surface: illustration dans le cas des dispositifs de fonderie de l'aluminium." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2009. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210366.
Abstract:
Sélectionner des traitements de surface pour l’industrie nécessite de prendre en compte :les propriétés à conférer au substrat, la nature et la géométrie de celui-ci et les caractéristiques du milieu extérieur. Certaines combinaisons de ces paramètres rendent difficile la sélection d’un traitement unique, d’où le recours à des multitraitements de surface. Dès lors, se posent les questions suivantes :- Utiliser des multitraitements de surface peut se faire en scindant les différentes requêtes en sous-ensembles, de manière à ce que chaque traitement réponde à l’un d’eux. Dans quel ordre ces requêtes doivent-elles être introduites par rapport au substrat ?
- Comment sélectionner les traitements de surface répondant à chaque requête individuelle ?
- Comment classer des multitraitements en termes d’adéquation au problème posé ?
Dans ce travail, les première et troisième questions sont abordées, en explorant les requêtes concernant habituellement les dispositifs de moulage de l’aluminium :
- Résistance aux contraintes d’origine thermique.
- Résistance à la corrosion par les métaux fondus.
- Résistance au frottement.
L’analyse de la bibliographie relative aux traitements de surface utilisés dans ces systèmes a été analysée et des « architectures »-types ont été identifiées (chapitre 3). On prévoit, par exemple, un traitement conférant la résistance à la fatigue superficielle, ainsi qu’un revêtement étanche et résistant à l’aluminium fondu. Une barrière thermique est parfois préconisée.
Pour chacune des architectures, des traitements de surface individuels peuvent être sélectionnés. Un « facteur de performance » permettant de classer les solutions par rapport au problème de la fatigue thermique a été construit (chapitre 4) et discuté dans deux situations :
- Lorsqu’un revêtement est présent, et que les contraintes d’origine thermique (différence de dilatation thermique couche-substrat) menacent de le rompre lors de l’immersion dans un milieu corrosif à haute température. Des essais de corrosion dans de l’aluminium fondu ont été réalisés sur un acier revêtu par du nitrure de chrome dopé à l’aluminium, synthétisé par déposition physique en phase vapeur (chapitre 5 – collaboration :Inasmet).
- Lorsque des variations thermiques rapides menacent de rompre le substrat et la (les) couches. Des essais de fatigue thermique ont été réalisés sur de l’acier à outils pour travail à chaud non traité, boruré ou recouvert d’un multitraitements (zircone yttriée / NiCrAlY / boruration / acier). Le revêtement en zircone yttriée a été obtenu par projection par plasma. L’essai de fatigue thermique a été modélisé et le facteur de performance, discuté (chapitre 6).
Au chapitre 7, les architectures-types ont été introduites dans une méthodologie de sélection des multi-traitements de surface, qui a été appliquée dans deux cas :
- Celui des moules de fonderie, devant résister à la fatigue thermique et à la corrosion par l’aluminium fondu. Le facteur de performance a été extrapolé à d’autres situations qu’aux chapitres 5 et 6. Les solutions habituellement proposées pour résoudre ce problème sont retrouvées.
- Celui de deux pièces en acier frottant l’une contre l’autre en présence d’aluminium fondu.
To select surface treatments, one must account for the required functional properties, the substrate features and the solicitations the substrate must endure. Certain combinations of these parameters make it difficult to select a single surface treatment, a reason why several successive treatments are preferred. To select them, one needs to determine:
- How to divide the several requests into groups and how to stack up these groups from the substrate to the outer surface, so that each treatment deals with one specific group of requests/properties.
- How to select individual layers for each group of properties.
- How to rank the multi-treatments in terms of relevance for a given application.
In this work, one tries to answer the first and the third questions, by studying the case of aluminium foundry, in which the industrial devices frequently face the following solicitations:
- Thermal stress (thermal fatigue, thermal expansion mismatch).
- Presence of corrosive molten metal.
- Sliding wear.
In the literature, several “standard” architectures are proposed (chapter 3), like a diffusion layer reducing superficial fatigue plus a corrosion barrier layer. A thermal barrier coating is also sometimes proposed.
For each of these architectures, one can select individual treatments. To rank them, one devised a “performance index” for thermal stress (chap.4), which is discussed for two cases:
- For large differences between layer and substrate thermal expansion coefficients, when both are put into contact with a high temperature corrosive medium, the layer may be damaged. One discusses this case by examining the corrosion caused by molten aluminium for a steel substrate coated by anticorrosive chromium nitride doped with aluminium. The layer is produced by physical vapour deposition (chap. 5 – cooperation: Inasmet).
- Repeated fast surface temperature transients can also damage the substrate and/or the layer by thermal fatigue. One conducted thermal fatigue tests with samples of hot work tool steel, respectively untreated, simply borided and protected by a multilayer. In the last case, top coat is yttria stabilised zirconia, followed by a nickel superalloy and then a borided layer (undercoat). One synthesized the zirconia coating by plasma spray and one modelled the thermal fatigue (chap. 6).
In chap. 7, architectures from chap. 2 are introduced in a multi-treatment selection routine, which is applied in two cases:
- Foundry moulds for molten aluminium, withstanding both thermal fatigue and corrosion. The devised performance index is extrapolated beyond the tests of chap. 5 and 6 to treatments for this industrial application, thereby quantifying their respective merits.
- A foundry device exposed to molten metal and sliding wear.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished