Caractérisation des perturbations d'usinage vers une optimisation du procédé et la mise en oeuvre d'une surveillance de l'usure d'outil dans le cas du TA6V

Machining disturbances characterization to process optimization and tool wear monitoring system for TA6V alloy to process optimization and tool wear monitoring system for TA6V alloy

• Auteur / Autrice : Quentin Lagarde
• Direction : Gilles Dessein, Vincent Wagner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Mécanique, Mécanique des Matériaux
• Date : Soutenance le 17/01/2019
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie de Production (Tarbes ; 1989-....)
• Jury : Président / Présidente : Mehdi Cherif
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Dessein, Vincent Wagner, Mehdi Cherif, Johanna Senatore
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Furet, Emmanuel Duc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Exploration de données

Génie industriel

Mots clés libres

Mesure de champs thermiques

Puissance de coupe

Data Mining (DM)

Usure outil

Prédiction

Surveillance

Thermal fields measurement

Cutting power

Data Mining (DM)

Tool wear

Prediction

Monitoring

Résumé

Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent un contexte d'amélioration de la productivité des pièces en TA6V. La maîtrise de l'usinage de cet alliage constitue un enjeu majeur pour les sous-traitants comme l'entreprise SOFOP qui doivent suivre les montées en cadence des principaux programmes aéronautiques. La première partie, basée sur un état de l'art académique, s'attache à identifier différents critères d'usinabilité du matériau au travers de plusieurs échelles. Dans un second temps, la démarche du Couple Outil-Matière (COM) est mise en œuvre sur deux outils utilisés par l'industriel afin de déterminer un espace de fonctionnement des conditions opératoires garantissant une amélioration de la productivité. La confrontation entre les résultats de la campagne expérimentale du COM et de l'application en contexte industriel a permis de souligner le fort impact de la stratégie d'usinage sur la durée de vie de l'outil de coupe. L'influence sur les mécanismes d'usure de la vitesse de coupe, souvent utilisée comme paramètre d'ajustement de la durée de vie en production, ainsi que de l'engagement radial de l'outil inhérent au parcours a été investiguée au travers d'un dispositif expérimental spécialement équipé d'une caméra thermique. Les liens entre les champs de températures et l'usure de l'outil de coupe ont ensuite été établis par des analyses MEB et EDX. L'étude phénoménologique ne permettant pas de pondérer l'impact des parcours d'usinage sur la durée de vie de l'outil de coupe, une approche statistique a alors été adoptée. Basée sur la récolte de la puissance de coupe en usinage, les corrélations établies entre les caractéristiques des signaux et la durée de vie de l'outil ont abouti à la proposition d'une modélisation expérimentale, fiabilisée vers de deux applications industrielles : une méthode de prédiction en amont de la production et une approche de surveillance de l'étatd'usure de l'outil en usinage

The work presented in this thesis aims at improving productivity when manufacturing TA6V parts. Knowledge and control of the milling process for this titanium alloy are a key challenge particularly for medium size companies like SOFOP who try to answer the increasing aeronautical parts market demand. The first section is focused on machinability criteria which are discussed through several scales. Then, following the couple tool-material method, working zones of two tools are determined in order to achieve productivity improvements. This results, obtained through laboratory tests have been faced with their industrial application and showed the strong links between milling paths and tool life. Influence of cutting speed and radial engagement has been investigated with a specifically developed experimental bench, equipped with a thermal camera. Indeed, the rst parameter is often considered as an adjustment variable for tool life during the validation phase and the other one is deeply linked with tool path. Temperature fields and tool wear have been correlated thanks to SEM and EDX images. Given the fact that the phenomenological study is not able to weight the impact of the tool path on tool life, a statistical approach hase been adopted. Based on cutting power signal collection, correlations have been established between signal features and tool life and led to the proposal of a verified experimental model allowing to consider two industrial applications : a tool life prediction method during the industrialization phase and an online tool life monitoring approach