ETUDE SEMI EXPERIMENTALE DE LA DYNAMIQUE DES DISQUES MINCES LORS DU TOURNAGE A GRANDE VITESSE

Abstract

A l’heure actuelle, l'usinage à grande vitesse permet de fabriquer des pièces auparavant irréalisables. Malheureusement, il est couramment limité par les vibrations régénératives ou phénomène de broutement. Afin de mieux comprendre le comportement dynamique des disques minces stationnaires et rotatifs, une formulation mathématique basée sur la mécanique des milieux continus est présentée pour déduire les équations de mouvement avec et sans rotation. Lors du tournage des disques de faible épaisseur, la flexion statique et les vibrations posent souvent des problèmes d'usinage par une sensibilité prononcée à la moindre sollicitation sous l'effet des efforts de coupe. Le fait de réduire les profondeurs de passes pour limiter ces efforts n’est pas toujours la bonne solution car elle est très coûteuse en temps d'usinage. D’autre part, en dessous d'une certaine valeur de la profondeur, le simple fait d'effleurer le disque avec l'outil peut l’exciter et le phénomène de broutement prend naissance, ce qui peut affecter la qualité de la pièce finie. Quand la rigidification de la pièce par un montage d'usinage adapté n’est pas possible, il est nécessaire de limiter la flexion et les vibrations par un choix approprié des conditions de coupe pour garantir une bonne stabilité d’usinage. Dans ce cas, les mesures des efforts de coupe et des vibrations sont indispensables. En plus des vibrations qui altèrent l’état des surfaces usinées, si la pièce comporte des imperfections cachées dans la matière et qui peuvent apparaitre à la surface au cours d’usinage, la détection de ces défauts par l’une des techniques existantes ou développées à travers le traitement des signaux mesurés peut prévenir l’utilisateur de la présence d’un défaut sur la surface de la pièce. L’analyse mutirésolution en ondelettes et la transformé de Fourier fractionnaire à court terme, faisant partie de ces techniques, ont montré des performances incontestables non seulement dans la détection des défauts structuraux réalisés volontairement sur les disques mais aussi par la localisation de certaines fréquences caractéristiques, en particulier celles du broutement. Ceci est fait par le traitement des signaux des efforts de coupe mesurés au cours d’une opération de tournage.