Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Henri PARIS : Professeur à l'université Joseph Fourier – Grenoble 1
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Joël RECH : Maître de conférences à l'ENISE
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Lire l’articleINTRODUCTION
La réalisation de perçages profonds sur des pièces mécaniques reste aujourd'hui une opération délicate. En effet, l'opération de perçage est une opération confinée qui conduit à une grande concentration de chaleur en pointe d'outils, ainsi qu'à une grande difficulté d'évacuation des copeaux hors du trou. Pour fractionner le copeau et ainsi faciliter son évacuation, plusieurs techniques, comme l'utilisation de cycles de débourrage ou de lubrification haute pression, sont utilisées dans le monde industriel. Ces solutions sont avant tout des stratégies qui permettent d'éviter des arrêts intempestifs de production, mais elles ne permettent pas de gains de productivité.
La technique innovante de perçage vibratoire autoentretenu permet de fractionner le copeau à l'aide du phénomène de broutement axial du foret. Les vibrations axiales, générées par ce phénomène, induisent une coupe interrompue qui permet de fractionner le copeau plusieurs fois par révolution du foret. Les copeaux étant de petites tailles, ils s'évacuent naturellement le long de la goujure par un phénomène de trémies vibrantes. Pour cela, des porte-outils innovants utilisables sur toutes machines d'usinage (centre d'usinage, tour, tour à décolleter, etc.) ont été conçus. Les résultats obtenus montrent que la qualité des trous est proche de la qualité obtenue à l'aide d'un foret 3/4. De plus, la durée de vie du foret reste très importante car le foret ne travaille que pendant une partie du temps du fait de la coupe qui devient interrompue, ce qui permet à l'outil de se refroidir entre chaque phase de coupe.
Grâce à cette technique, il est par exemple possible de réaliser un perçage de diamètre 5 d'une profondeur de 20 fois le diamètre dans de l'acier avec un gain de productivité de 500 % par rapport à une réalisation au foret 3/4. De plus, cette opération est réalisable sans aucune lubrification ce qui permet de réduire considérablement l'impact environnemental de la fabrication, tout en permettant une économie d'investissement en évitant l'achat de centrale de lubrification à haute pression.
Enfin, grâce aux propriétés du perçage vibratoire, il est possible de réaliser des trous de petites ou de très grandes profondeurs, dans une très large gamme de matériaux (aciers recuits, aciers traités, fontes, etc.) avec un unique outil et un unique porte-outil, ce qui facilite énormément l'industrialisation d'une grande variété de pièces avec une variété minimum d'outils.
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Conclusion5. Outil et qualité du trou
5.1 Influence de la géométrie outil
La géométrie de l'outil a une incidence sur le comportement dynamique du système usinant . Pour montrer cette influence nous avons effectué une campagne expérimentale avec des forets ayant trois types d'affûtage : affûtage conique, 1/3-2/3 et pointe en croix. Nous avons aussi étudié l'influence du revêtement en retenant : des forets non revêtus, des forets revêtus TiN et TiAlN. Les résultats (figure 20) montrent que la plage de fonctionnement intéressante est plus importante. Nous pouvons aussi remarquer que nous retrouvons les trois lobes d'instabilité pour les forets les plus performants.
HAUT DE PAGE5.2 Durée de vie
La durée de vie des outils et leur mode de dégradation sont des informations primordiales à connaître en usinage. Un outil performant avec une durée de vie très courte n'est, dans la plupart des cas, pas économiquement acceptable. Pour le perçage vibratoire, cette donnée est nécessaire pour comparer la productivité de cette nouvelle technologie par rapport aux techniques existantes. Une étude de durée de vie a été réalisée sur l'application du perçage de vilebrequin.
L'objectif de ces essais d'usure est d'identifier la durée de vie d'un foret carbure de diamètre 5 mm en perçage vibratoire dans l'acier 35MnV7 sur une opération de perçage vibratoire long sans lubrification ni débourrage. Les trous ont été faits sur une profondeur de 90 mm. Un avant-trou de 5 mm de profondeur, pour guider le foret en début de perçage, a été effectué sur chaque perçage. Une pause de 30 s minimum a été réalisée entre chaque trou pour permettre une baisse de la température générale de l'outil entre deux perçages. Cette pause est, de plus, représentative du perçage industriel. En effet, les cadences industrielles...
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Outil et qualité du trou
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - KAMNEV (E.) - Contribution à la modélisation et à l'industrialisation du perçage vibratoire. - Thèse de doctorat, INPG, France (2003).
-
(2) - GUIBERT (N.) - Étude et modélisation de l'influence des phénomènes de coupe sur les performances du forage vibratoire. - Thèse de doctorat, Université Joseph Fourier, France (2008).
-
(3) - PARIS (H.), TICHKIEWITCH (S.), PEIGNÉ (G.) - Modelling the vibratory drilling process to foresee cutting parameters. - Annals of the CIRP, vol. 54, p. 367-370 (2005).
-
(4) - ALTINTAS (Y.) - Manufacturing automation. - Cambridge University Press (2000).
-
(5) - TANGUY (J.-C.) - Perçage au foret hélicoïdal. - Lavoisier (1993).
-
(6) - GUIBERT (N.), PARIS (H.), RECH (J.) - Influence of the chisel edge geometry on the vibratory...
NORMES
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Domaine de fonctionnement des outils coupants. Couple outil-machine (8 parties) - NF E 66-520 - 97-2000
ANNEXES
FR2765505A1-WO9902291A1 : Tête de perçage vibratoire, brevet déposé par l'INPG
HAUT DE PAGE2.1 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Laboratoire G-SCOP – Grenoble http://www.G-SCOP.fr
Laboratoire LTDS – St-Étienne http://www.LTDS.fr
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