Optimisation des outils de micro-usinage destinés à l'usinage de céramiques techniques : cas des micro-fraises hémisphériques

par Franck Marques

Thèse de doctorat en Sciences pour l'Ingénieur


  • Résumé

    Ces travaux de thèse s’inscrivent dans le cadre d’une collaboration avec l’un des principaux fabricants d’outils coupants français, la société Magafor. L’objectif central est d’optimiser pour une utilisation industrielle, et par une approche expérimentale originale, un modèle de micro-fraise hémisphérique de diamètre 1 mm en carbure revêtu destiné à l’usinage de céramiques techniques. Le matériau cible est une céramique dentaire particulière (5Y-TZP) qui est étudiée dans son état pré-fritté avec différents revêtements en fonction des vitesses d’avance et de coupe, ainsi que de l’inclinaison d’outil. Les phénomènes qu’implique le micro-fraisage d’un tel matériau sont très différents de ceux observés pour les métaux. Les critères d’optimisation utilisés sont la qualité des états de surface produits, les efforts d’usinage, la géométrie et l’usure des outils. D’un point de vue académique, l’analyse de ces grandeurs permet de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors de l’usinage de cette céramique et contribue à enrichir les connaissances scientifiques dans le domaine. Enfin, une quantification expérimentale de la déflexion de l’outil, paramètre particulièrement important pour la qualité de l’usinage, est réalisée dans différentes conditions opératoires. Sur cette base, la possibilité et les conditions de la mise au point d’une modélisation réaliste de ce phénomène sont discutées en analysant notamment la pertinence des données d’entrée du modèle.

  • Titre traduit

    Micro-machining tools optimization in a context of micro-milling of ceramics : Case of micro-ball-end mills


  • Résumé

    This PhD work is a collaboration with one of the most important French cutting tool manufacturer, the Magafor company. The central aim is to optimize by an experimental approach a coated carbide hemispheric micro-mill with a diameter of 1 mm for machining of ceramics in an industrial use. The targeted material is a particular dental ceramic (5Y-TZP) that is considered in its pre-sintered state. The efficiency of different coatings is evaluated according to feed rate, cutting speed and tool tilt. Phenomena implied by micro-milling of this kind of material are very different from the ones observed for metals. The used optimization criteria are surface integrity, cutting forces, tool geometry and wear. From an academic point of view, the analysis of these variables allows us to analyse specific mechanisms occurring when machining ceramics and to contribute to the enrichment of scientific knowledge on this field. Finally, an experimental quantification of tool deflection – significant parameter for machining quality – is realised with different cutting conditions. On this basis, the possibility to develop a realistic numerical model in order to predict this phenomenon is discussed by analysing, for example, the reliability of the entrance data.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible sur intranet à partir du 01-10-2023

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