Etude de l'usinage des matériaux performants et surveillance de l'usinage

A l'heure de la banalisation de l'usinage à grande vitesse et de la surenchère dans les systèmes de surveillance, cette thèse aborde le problème de la bande passante pour l'analyse de l'effort de coupe en fraisage, et développe une nouvelle approche pour l'observation et la surveillance du fraisage. Les dynamomètres à quartz piézoélectriques sont largement utilisés dans le cadre des laboratoires pour qualifier et observer l'usinage. En revanche, leur bande passante est limitée pour l'observation du fraisage, en particulier pour l'usinage à grande vitesse et l'usinage de finition. Le travail développé dans cette thèse démontre toutefois que la table dynamométrique délivre une information qualitative à haute fréquence, même après ses premiers modes de résonance, et permet de détecter des phénomènes fondamentaux dans la compréhension de l'usinage, tels que les fréquences de segmentation du copeau. Une analyse fine de la réponse fréquentielle du dynamomètre sert de base à une correction dans le domaine fréquentiel permettant de doubler la bande passante. Les équipes de recherche sur les machines tournantes ont développé dernièrement des techniques de surveillance de la vitesse angulaire instantanée pour détecter des défauts sur des dents d'engrenage. La transposition de ces méthodes dans le domaine de l'usinage, combinée avec une technique d'échantillonnage originale du signal du codeur de broche, a démontré un potentiel d'observation très prometteur. La vitesse angulaire instantanée de la broche s'est révélée être un très bon signal pour surveiller les opérations de fraisage. Les variations locales de cette vitesse générées par les passages des différentes dents de l'outil associées à un modèle dynamique de la broche en rotation ont permis de reconstruire une image très fidèle du couple d'usinage. De plus, l'évolution de ces variations de vitesse a été démontrée comme étant une excellente indication pour l'état de l'outil, débouchant sur le suivi de l'usure et la détection de la rupture des différentes dents de l'outil. Ce travail ouvre également de nombreuses perspectives pour l'observation et la surveillance de l'usinage, allant d'une meilleure intégration du codeur sur la broche à la détection des modes propres de la broche et la surveillance des vibrations auto-régénérées en usinage.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF