OPTIMISATION DES PARAMÈTRES GEOMÉTRIQUES COMBINÉS DES OUTILS DE TOURNAGE BASÉE SUR LES EFFORTS DE COUPE ET LES VIBRATIONS D’OUTIL

Abstract

L’objectif de ces investigations expérimentales est de sélectionner la géométrie optimale d’outil de coupe proposée par l’étude des effets d’angles d’outil (angle de coupe p) et des angles de l’arête de coupe (angle de direction d’arête r et angle d’inclinaison d’arête de coupe λs), ainsi que leurs interrelations, qui génère moins d’efforts de coupe, faibles vibrations d’outil et une rugosité de surface usinée améliorée pour des opérations de tournage. Différentes géométries d’outil de tournage sont conçues par rapport aux angles à fortes influences et sont fabriquées avec un matériau en acier rapide type T15. Pour cela, trois types de familles d’angles sont à considérer, afin d’évaluer l’effet et la contribution de chaque angle spécifié combiné avec d’autres angles de même géométrie d’outil de coupe. En se basant sur les composantes de l’effort de coupe, les accélérations du bec de l’outil et la rugosité de surface mesurées expérimentalement, il est conclu que lorsque l’angle p varie de valeur négative p=-5° vers de valeur positive p=0° et p=5°, la moyenne des composantes de l’effort de coupe diminue particulièrement la composante de l’effort tangentiel (Fz), qui est assez remarquable et les vibrations se réduisent aussi. Cette tendance de diminution améliore la rugosité de surface. En plus, les effets de la variation de l’angle r avec un angle s positif sont observés sur la variation de la composante de l’effort axial et radial, alors que l’effort tangentiel reste inchangé. Une diminution de l’angle r diminue la rugosité de surface, tandis que l’angle s conduit à un petit changement observé. Donc, la géométrie optimisée des outils de tournage comportant des valeurs optimums d’angles pour une bonne performance d’outil, est la suivante: Géométrie d’outil de coupe avec un angle de coupe p=+5°. Un autre objectif important c’est d’estimer la rugosité des pièces usinées par un calcul de déplacement du bec de l’outil à partir des accélérations mesurées pour chaque géométrie conçue d’outil de tournage. D’autre part, cette rugosité peut être estimée par un calcul du déplacement du bec de l’outil, basé sur une modélisation théorique des vibrations de l’outil de coupe et sur l’effort de coupe mesuré. L’outil est modélisé comme une poutre de Bernoulli encastrée-libre. Par la suite, des comparaisons entre le déplacement expérimental et celui issu de la modélisation théorique sont effectuées pour certaines configurations géométriques d’outils.