Identification des sources de vibration en usinage : étude expérimentale et numérique

Identification of machining vibration sources : experimental and numerical study

• Auteur / Autrice : Luis Ricardo Castro Martinez
• Direction : Paul Lipinski, Pascal Vieville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Productique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMM - Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux - FRE 3236

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Usinage à très grande vitesse

Vibrations

Outils de coupe pour métaux

Mots clés libres

Vibration en usinage

Machine-outil

Copeau dentelé

Résumé

L'objectif principal de ce projet est d’apporter des informations destinées à clarifier la physique des vibrations en usinage à partir de la coupe orthogonale en tournage. Le premier chapitre comprend la caractérisation des procédés d'usinage en utilisant les efforts de coupe en présence de vibrations. Nous réalisons une évaluation dans le domaine fréquentiel des dynamomètres piézoélectriques et de l'influence des composants de montage, ce qui dévoile les problèmes des mesures dynamiques. A la fin de cette première partie nous proposons une méthode de correction sur les mesures des dynamomètres piézoélectriques au-delà de leur bande passante et nous présentons également une application de cette méthode. Le second chapitre est consacré à la compréhension des sources de vibration en coupe orthogonale. Nous analysons spécialement la formation du copeau segmenté dentelé et son évolution en fonction des conditions de coupe, puisque le rôle de ce phénomène comme source d'excitation n’est pas suffisamment éclairé dans la littérature. De plus, nous discutons les effets des excitations régénératives, qui dépendent de l’interaction entre les conditions de coupe et de la reponse structurelle de la machine-outil. Le troisième chapitre comprend l'identification expérimentale des causes des vibrations durant l'usinage. Nous avons identifié et caractérisé la formation du copeau dentelé et la réponse dynamique de la machine-outil. Le dernier chapitre comprend la modélisation, laquelle contribue à l'éclaircissement de la physique du processus de coupe, ce qui peut être utilisé pour étudier des aspects comme l’usure de l’outil, la finition des pièces ou la conservation des tolérances.

The main objective of this project is furnishing information to clarify the vibrations physics in machining from orthogonal cutting. First chapter contains the machining process characterisation by means of cutting forces. We evaluate the piezoelectric dynamometers in frequency domain and the influence of assembly components. These evaluations reveal the dynamic measurements problems. At the end of this part, we propose a correction method of piezoelectric dynamometer measurements to frequencies higher than dynamometer bandwidth. Also, we present an application of the method. Second chapter comprises the understanding of vibration sources. We analyse specially the segmented chip formation because its excitation role is not clear in literature. Also, we consider the effects of regenerative excitations, which depend of interaction between cutting conditions and machine-tool dynamic response. Third chapter includes the experimental identification of vibration sources during machining. We have identified and characterized the segmented chip formation and the machine-tool dynamic.