Extension of the art drilling vibration to materials which are difficult to machine and the field of cutting

Contexte de travail Le travail de thèse se déroulera en collaboration entre le CTDEC et le laboratoire GSCOP de Grenoble sous la responsabilité scientifique de Henri PARIS. Le travail de thèse sera co-dirigé opar Joël RECH (MdCf) du laboratoire LTDS en poste à l'ENI de Saint-Etienne. Le travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet dénommé FGVV (Forage à Grande Vitesse Vibratoire) soutenu par le FCE (pôles de compétitivité VIAMECA et ARVES INDUSTRIES). Objectifs industriels et scientifiques Ce projet FGVV vise essentiellement à maîtriser et à industrialiser la technologie dite de « forage vibratoire ». Cette technologie permet de réaliser des trous de très grandes profondeurs grâce à une vibration axiale du foret conduisant à une fine fragmentation des copeaux qui s'évacuent alors naturellement sans aucune difficulté. Le projet fait suite à plusieurs années de travaux scientifiques et technologiques, qui ont montré la viabilité technique et économique de ce procédé. L'objectif de cette thèse est d'étendre l'utilisation de cette technologie à des applications concernant des diamètres plus petits et sur des matériaux plus difficile à usiner. Le domaine du décolletage est souvent confronter à des perçages de petit diamètre, voire très petit diamètre (<1mm) dans des matériaux difficile à usiner (acier inox, titane, …). Dans ces applications, l'incidence de l'âme du foret devient importante et les modèles mis en place trouve leurs limites. De plus, les aspects thermiques et tribologiques à l'interface copeau outil ne sont pas simples à maîtriser et génèrent un amortissement qui peut être préjudiciable au bon fonctionnement de la tête de perçage vibratoire. Il s'agit, dans un premier temps, à l'aide de résultats expérimentaux d'identifier les phénomènes liés à coupe de ces matériaux qui sont les plus influents sur le comportement dynamique de la tête de perçage vibratoire. Dans un deuxième temps, cette caractérisation devrait permettre de mettre en place des modèles permettant de prédire le comportement et ainsi d'identifier des points de fonctionnement intéressants. Ces modèles seront alors intégrés dans un outil de simulation permettant de prédire le fractionnement du copeau et plus largement le comportement du système composé de la tête de perçage vibratoire, du foret et de la pièce. Dans un troisième temps, l'extension vers les très petits diamètres nécessite une bonne compréhension et un modélisation de l'amortissement issu de l'âme du foret qui devient prépondérant est nécessaire. Enfin, une optimisation des paramètres autour des points de fonctionnement identifiés permettra de répondre au mieux aux contraintes de productivité. Une re conception de la tête, intégrant ces nouvelles connaissances, est alors prévue pour répondre au mieux aux applications industrielles. Les modèles mis en place devraient aussi permettre une extension vers les applications sur des pièces en alliages d'aluminium moulées car les phénomènes de collage du copeau et son l'incidence sur la comportement dynamique de la tête de perçage vibratoire sont aussi présent sur ce type de matériau.Background work The thesis work is conducted in collaboration between the laboratory and CTDEC GSCOP Grenoble in the scientific responsibility of Henri PARIS. This thesis will be co-directed by Joël RECH (MdCf) laboratory LTDS stationed in ENI Saint-Etienne. This thesis is part of a project called FGVV (Forage Vibratoire a Grande Vitesse) supported by the CFE (competitiveness clusters VIAMECA and ARVES INDUSTRIES). Objectives industrial and scientific This project focuses FGVV control and industrialize a technology called "drilling vibration." This technology can make holes very deep thanks to an axial vibration of drills leading to fragmentation of a thin shavings which go out then naturally without any difficulty. The project follows several years of scientific and technological work, which demonstrated the technical and economic viability of this process. The objective of this thesis is to extend the use of this technology in applications involving smaller diameters and materials more difficult to machine. The field of cutting is often confronted with small-diameter holes, even very small diameter (