Evaluation des performances des outils en CBN revêtus lors de l’usinage à sec de la fonte grise- Approche statistique et optimisation multi objectifs

Abstract

L’un des objectifs principaux des industries manufacturières d’aujourd’hui réside dans la minimisation des coûts inhérents aux opérations d’usinage. Dans ce cadre, le choix des matériaux de coupe est décisif, et joue un rôle primordial dans l’amélioration de la productivité. L’étude expérimentale présente, pertinente particulièrement aux opérations de modélisation et d’optimisation, a été réalisée aux fins d’évaluation des performances d'un outil en nitrure de bore cubique revêtu de TiN/PVD lors du tournage de la fonte grise EN-GJL-250. Les travaux sont entamés par une étude paramétrique afin d’évaluer l’influence des paramètres de coupe, représentés par la vitesse de coupe (Vc), l’avance par tour (f) et la profondeur de passe (Doc), sur les critères de performances décrits par les efforts ainsi que la pression de coupe, la rugosité de surface et enfin la puissance de coupe. En outre, des essais d’usure de longue durée ont été réalisés dans le but d’étudier le comportement à l’usure de l'outil CBN pour trois vitesses de coupe égales à 450, 600 et 750 m/min. Une analyse topographique de la rugosité en 3D de la surface usinée a été par la suite réalisée pour différents paramètres de coupe et a permis de mettre en évidence la texture des surfaces. Une étude statistique ayant pour but la détermination la contribution de chacun des paramètres de coupe ainsi que leurs interactions sur les paramètres de sortie représente la seconde partie du présent travail. Les méthodes d’analyse de la variance ainsi que celle de surface de réponse ont été appliquées. Le plan de Taguchi (L27) adopté a favorisé en outre l’application de trois approches de modélisation notées MSR, RNA et ANFIS ayant permis la prédiction des différents paramètres de sortie représentés par Fx, Fy, Fz, Ra, Rz, Rt et Pc. La troisième et dernière partie du travail réalisé s’est intéressée à accomplir une étude d’optimisation mono-objective selon l’analyse de Taguchi basée sur le rapport signal/bruit (S/N). Cinq méthodes d’optimisation représentées par les DFA, NSGA-II, GRA, DEAR et TOPSIS ont été appliquées aux fins de procéder à une optimisation multi-objective des paramètres de coupe qui permettrait l’optimisation simultanée des paramètres de sortie. Une comparaison entre les régimes optimaux obtenus par les différentes approches appliquées est enfin réalisée.