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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Conception d'un porte-outil innovant2. Perçage vibratoire
2.1 Principe
Les travaux antérieurs menés à l'université de Grenoble ont mis en évidence l'intérêt d'utiliser les vibrations axiales autoentretenues générées par l'instabilité de coupe .
Tout système usinant, constitué de la machine-outil, de la pièce et de l'outil, n'a pas une rigidité infinie. Le système subit donc des déformations sous l'action des efforts de coupe qui se répercutent directement sur la surface usinée. En perçage, les efforts de coupe sont globalement constants tout au long de l'opération. Cependant, le mécanisme de formation du copeau fait appel à des phénomènes périodiques qui excitent le système usinant.
Prenons un modèle simple pour analyser la stabilité du système usinant durant une opération de perçage. Faisons aussi l'hypothèse que le foret est monté sur un porte-outil ayant une rigidité axiale plus faible que les autres éléments constituant le système (pièce, foret, machine-outil). Le modèle le plus simple est un modèle du second ordre caractérisé par une masse m, une raideur k et un amortissement c (figure 7)....
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Perçage vibratoire
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
-
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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