SURVEILLANCE DE L'EVOLUTION DE L'USURE D'UN OUTIL DE COUPE EN TOURNAGE

Abstract

Une amélioration de la productivité et de la qualité des pièces, étant étroitement liée à la durée de vie des outils coupants, conduit à des gains cumulés importants. Pour réaliser cet objectif, la mise en oeuvre d’un système de surveillance du processus de coupe sans faire arrêter le processus d'usinage est un enjeu réel des entreprises manufacturières. Surveiller l'usure de l’outil de coupe via la mesure et le traitement en temps réel des vibrations induites pendant le processus d’usinage est une tâche prometteuse. En effet, la détection de la transition entre l'usure normale et le début de l'usure excessive, juste avant la fin de la vie de l'outil, s'est avérée possible et les résultats obtenus l’ont confirmé. L’objectif principal de cette étude est donc de proposer des indicateurs fiables de l’état de dégradation de l’outil de coupe lors du tournage de l'acier AISI D3. Plusieurs indicateurs temporels, fréquentiels, ou encore temps-fréquence sont alors utilisés. En plus des indicateurs scalaires temporels classiques, deux indicateurs spectraux ; le niveau global (OL) et le centre de gravité spectrale (CGS), sont proposés pour séparer les phases qui caractérisent l’usure de l’outil. Comme la majorité des signaux vibratoires issus du processus de coupe ont un caractère non-stationnaire, des méthodes temps-fréquence ont alors été utilisées, à l’image de l’Analyse Multi-Résolution en Ondelettes (AMRO) et la Décomposition en Modes Empiriques (EMD). Ces dernières sont également utilisées en tant qu’outil efficace permettant d’améliorer la sensibilité des indicateurs scalaires. En effet, ces indicateurs sont très sensibles aux variations dans le signal temporel liées directement aux vibrations induites par l'opération de tournage. Néanmoins, leur fiabilité est immédiatement limitée en présence de niveaux intenses de bruit aléatoire. Une méthode hybride (AMRO/EMD) est enfin proposée comme outil performant et dont les résultats sont meilleurs par rapport à l’utilisation de l’une ou l’autre des méthodes seule.