Développement et modélisation de stratégies de fraisage 5 axes de finition -Application à l’usinage de veines fermées

par David Prat

Thèse de doctorat en Génie mécanique - procédés de fabrication

Sous la direction de Gérard Poulachon.

Le président du jury était Olivier Cahuc.

Le jury était composé de Gérard Poulachon, Alain D'Acunto, Emmanuel Duc, Guillaume Fromentin.

Les rapporteurs étaient Walter Rubio, Christophe Tournier.


  • Résumé

    La qualité des surfaces des veines fluides fermées des pièces tournantes de turbomachine participe au rendement de la turbomachine. Il est donc essentiel de maîtriser la finition des veines en usinage 5 axes avec une fraise boule. L'alliage de titane Ti6Al4V est l'un des matériaux utilisés et souffre d'une faible usinabilité. Le choix des paramètres de coupe conditionne la qualité de surface et la durée de vie de la fraise. Pour maîtriser le fraisage 5 axes, des méthodes de caractérisation de la coupe sont développées pour des trajectoires linéaire et circulaire. Les diamètres effectifs et l'épaisseur coupée sont à l'origine de plusieurs phénomènes associés à la coupe tels que la vitesse de coupe, la vitesse d'évolution de l'usure d'outil, des modes d'usinage et des efforts de coupe. Des essais font le lien entre les mesures d'efforts de coupe et d'état de surface avec les méthodes de caractérisation de la coupe. Une fois l'usinage 5 axes en fraise boule caractérisé, deux stratégies de finition multiaxes de veines fermées sont développées en gardant constantes la vitesse d'avance du point générateur et l'orientation relative de l'axe de l'outil avec la normale de la surface locale. La stratégie de tréflage se caractérise par une trajectoire continue en courbure. La stratégie de contournage hélicoïdal met en évidence des discontinuités en tangence de la trajectoire. Une méthode de lissage local de trajectoire est alors développée pour assurer un comportement cinématique et dynamique raisonnable de la machine.

  • Titre traduit

    Development and modelling of finish milling strategies in 5 axis - Application in the machining of closed veins


  • Résumé

    The surface quality of closed fluid veins rotating parts of turbo machines participates in the machine output. It is therefore essential to control the finishing of veins in 5-axis machining with a ball end mill. The titanium alloy Ti6Al4V is one of the materials used and suffers from a poor machinability. The choice of cutting parameters affects the surface quality and the life of the cutter. In order to control the 5-axis milling, characterization methods of cutting are developed for linear and circular paths. Effective diameters and the uncut chip thickness is responsible for several phenomena associated with the cut such as the cutting speed, the speed of evolution of the tool wear, the milling modes and cutting forces. Tests are the link between measures of cutting forces and surface quality and characterization methods of cutting. Once the 5-axis machining with ball end mill characterized, two strategies of finishing closed veins in multiaxis are developed keeping constant the feed speed of the contact and the relative orientation of the tool axis with the normal the local surface. The plunge milling strategy is characterized by a curvature continuous trajectory. The helical milling strategy reveals tangent discontinuities of the trajectory. A method of local smoothing trajectory is then developed to provide a reasonable kinematics and dynamics behavior of machine.


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