Modélisation du chariotage et du fraisage de face à partir d'une approche thermomécanique de la coupe
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Abstract EN:
In this thesis, the cutting forces of two industriel machining processes are modelled : bar turning and face milling using a thermomechanical approach of cutting. The chip formation for these two processes is due ti the effects of the major and minor cutting edges of the tool and by the nose radius. The cutting conditions and the geometry of the tool are considered by introducing a so-called equivalent cutting edge. This imaginary edge is oblique in the general cause. In this way, the primary shear zone appearing during the chip formation in orthogonal cutting is generalized to the case of oblique cutting. In the two cutting processes above, the equivalent edge is determined from some geometrical conditions of the cutting. A friction law between the tool and the chip is also introduced. Using then the hardening behaviour of the material, the cutting forces are calculated and compared to experiments. The mean friction angle is supposed to remain constant and is determined from orthogonal cutting experiments. The material studied in details is an AISI 4140 steel. Quasi-static and dynamic experiments have been carried out. A new model is suggested in which material beahaviour is thermoviscoplastic by taking into account the changes in the behaviour at large shear strain rates.
Abstract FR:
Dans cette thèse, nous modélisons les efforts de coupe de deux opérations d'usinage industriels : le chariotage et le fraisage de face à partir d'une approche thermomécanique de la coupe. L'enlèvement de matière, pour ces deux types de procédés, s'effectue par deux arêtes de coupe : principale et secondaire, reliées par un rayon de bec de l'outil. Les conditions de coupe et la géométrie de l'outil sont prises en compte en introduisant le principe de l'arête de coupe équivalente. Cette arête fictive est oblique dans le cas général. Nous généralisons ainsi le modèle de la bande de cisaillement, initialement développé à la coupe orthogonale, à la coupe oblique. Dans les deux applications proposées, nous cherchons les conditions géométriques de coupe afin de définir l'arête de coupe équivalente. Puis nous introduisons dans le modèle de coupe oblique le frottement à l'interface outil-copeau et le comportement du matériau usine pour calculer les efforts de coupe et les comparer aux résultats expérimentaux. L'angle de frottement moyen introduit est supposé constant et est déterminé à partir des essais de coupe orthogonale. Le comportement de l'acier considéré (42CrMo4) est étudié en détail. Des essais quasi-statiques et dynamiques ont été effectués. Puis, une modélisation thermoviscoplastique du matériau est proposée qui tient compte du changement de comportement aux grandes vitesses de déformation.