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Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 158 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 8 Mo |
Extrait
N° d’ordre : 4152
THÈSE
PRÉSENTÉE A
L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 1
ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES PHYSIQUES ET DE L’INGENIEUR
Par Gaëtan ALBERT
POUR OBTENIR LE GRADE DE
DOCTEUR
SPÉCIALITÉ : MÉCANIQUE ET INGÉNIERIE
IDENTIFICATION ET MODÉLISATION DU TORSEUR DES
ACTIONS DE COUPE EN FRAISAGE
Directeur de recherche : Olivier CAHUC
Soutenue le : 13/12/2010
Devant le jury composé de :
M. B. FURET Professeur, IUT de Nantes Président
M. W. RUBIO Professeur, Université Paul Sabatier, Toulouse III Rapporteur
M. M. ZAPCIU Professeur, Université Politehnica Bucarest Rapporteur
M. A. GERARD Professeur, Université Bordeaux 1 Examinateur
M. O. CAHUC Professeur, Université Bordeaux 1 Examinateur
M. P. DARNIS Maître de Conférences, Université Bordeaux 1 Examinateur
M. J-Y. K'NEVEZ Maîtronférences, Université Bor 1 Invité
M. R. LAHEURTE Maître de Conférences, Université Bordeaux 1 Invité
Université Bordeaux 1
Les Sciences et les Technologies au service de l’Homme et de l’environnement Remerciements
REMERCIEMENTS
ES TRAVAUX de recherche présentés dans ce mémoire ont été effectués au sein d'une
équipe de recherche impliquant deux laboratoires de l'Université de Bordeaux 1 : le L Laboratoire de Génie Mécanique et Matériaux de Bordeaux (LGM²B) et le Laboratoire de
Mécanique Physique (LMP). Je remercie les directeurs de ces laboratoires, Michel Danis et Marc
Deschamps, pour m'avoir accueilli au sein de leurs laboratoires.
Je tiens à remercier M. Benoit Furet, Professeur à l’IUT de Nantes, de l’honneur qu’il me fait en
présidant ce jury de thèse.
Je remercie vivement Monsieur Miron Zapciu, Professeur Université Politehnica Bucarest, ainsi que
Monsieur Walter Rubio, Professeur à l’Université Paul Sabatier, d’avoir accepté d’examiner cette
thèse et de l’intérêt porté à mes travaux. Je remercie tout autant Monsieur Alain Gérard, Professeur
à l’Université Bordeaux 1 pour sa participation à ce jury de thèse.
Je remercie très vivement et chaleureusement l’ensemble des personnes qui ont encadré ce travail de
thèse.
Tout d’abord Monsieur Olivier Cahuc, Professeur à l’Université Bordeaux 1, qui a dirigé et assuré le
suivi de ce travail. J’espère avoir honoré cette première direction de thèse.
Je tiens également à exprimer mes sincères remerciements à Monsieur Philippe Darnis, Maître de
Conférences à l’Université Bordeaux 1, à Monsieur Jean-Yves K’Nevez, Maître de Conférences à
l’Université Bordeaux 1, et à Monsieur Raynald Laheurte, Maître de Conférences à l’Université
Bordeaux 1.
Je les remercie très sincèrement de la confiance qu’ils m’ont accordée depuis le début de mes
recherches. Par leur dynamisme intellectuel, leurs conseils, leurs disponibilités et leurs qualités
autant scientifiques qu’humaines, ils m’ont appris énormément et m’ont permis de mener à bien
cette thèse. J’espère continuer de travailler avec eux dans ce cadre de travail chaleureux.
Merci « chefs ! ».
Un remerciement tout particulier à monsieur Yves Couétard, Professeur agrégé en génie mécanique,
fondateur de la dynamomètrie à six composantes sur le site Bordelais sans qui tout ce travail ne
serait pas possible.
3 Remerciements
Un très grand merci à Jean-Philippe Champreux, collègue de « galère » et futur docteur, ainsi que
Frédéric Pinassou, technicien au département GMP, qui ont plus que participé au développement du
dynamomètre à six composantes à l’origine de ces travaux.
Tant de personne ont également contribué au bon déroulement scientifique et humain de cette thèse
que je ne me lancerais pas dans une énumération qui serait certainement incomplète... Je souhaite
simplement et chaleureusement remercier toutes les personnes (doctorant, secrétaires, personnels,
techniciens, enseignants, enseignants-chercheurs, chercheurs, …) des laboratoires, du département
MAI de l'Université Bordeaux 1 et des départements GMP et SGM de l’IUT de Bordeaux 1, qui, de près
ou de loin, m’ont aidé et soutenu au cours de cette thèse.
Enfin, loin dans la liste mais proche du cœur, je remercie mes amis et ma famille.
J'aimerais enfin remercier tout particulièrement et exprimer toute ma reconnaissance à Jessica pour
avoir supporté mes sautes d’humeur et mes absences durant ces années.
4 Tables des matières
TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION GENERALE ____________________________________ 9
CHAPITRE I __________________________________________________ 11
INTRODUCTION A LA MODELISATION DU FRAISAGE
NOMENCLATURE _______________________________________________________________ 15
I.1. INTRODUCTION A LA MISE EN FORME PAR FRAISAGE _______________________ 19
I.1.1. Paramètres de coupe ____________________________________________ 20
I.1.2. Mouvements générateurs de la coupe _______________________________ 21
I.1.3. Angles de coupe ________________________________________________ 21
I.1.4. Configurations d’usinage __________________________________________ 24
I.1.5. Actions de coupe en 3D ___________________________________________ 26
I.2. MODELISATION DE LA COUPE ET DU FRAISAGE ____________________________ 27
I.2.1. Echelles spatiales d'étude _________________________________________ 27
I.2.2. Domaines temporels de modélisation ________________________________ 30
I.2.3. Méthodes de modélisation des efforts 31
I.2.4. Conclusion _____________________________________________________ 52
CHAPITRE II _________________________________________________ 55
MESURE DU TORSEUR DES ACTIONS DE COUPE EN FRAISAGE
NOMENCLATURE _______________________________________________________________ 59
II.1. INTRODUCTION __________________________________________________________ 61
II.2. MESURE D’ACTIONS MECANIQUES ________________________________________ 61
II.2.1. Mesures indirectes _______________________________________________ 61
II.2.2. Mesures directes ________________________________________________ 64
II.2.3. Conclusion _____________________________________________________ 73
5 Tables des matières
II.3. CHOIX ET CARACTERISATION DU CORPS D’EPREUVE RETENU _______________ 74
II.3.1. Mode opératoire _________________________________________________ 74
II.3.2. Caractérisation du capteur _________________________________________ 76
II.3.3. Conclusion _____________________________________________________ 85
II.4. CONCEPTION D’UN DYNAMOMETRE A SIX COMPOSANTES __________________ 85
II.4.1. Agencement des capteurs 85
II.4.2. Architecture et matériau du dynamomètre _____________________________ 86
II.4.3. Etude par éléments finis __________________________________________ 87
II.4.4. Fonctions secondaires ____________________________________________ 88
II.4.5. Conclusion 88
II.5. ETALONNAGE D’UN DYNAMOMETRE A SIX COMPOSANTES _________________ 89
II.5.1. Etalonnage 89
II.5.2. Analyse modale expérimentale _____________________________________ 96
II.6. CONCLUSION ____________________________________________________________ 98
CHAPITRE III _________________________________________________ 99
APPROCHE EXPERIMENTALE DU TORSEUR DES ACTIONS DE
COUPE EN FRAISAGE
NOMENCLATURE ______________________________________________________________ 103
III.1. INTRODUCTION _________________________________________________________ 105
III.2. OBTENTION DES GRANDEURS INTERVENANT DANS LE BILAN ENERGETIQUE 105
III.2.1. Puissance de coupe consommée __________________________________ 105
III.2.2. Torseur cinématique de l’outil par rapport à la pièce ____________________ 107
III.2.3. Torseur des actions mécaniques de l’outil sur la pièce __________________ 117
III.3. ETUDE PRELIMINAIRE ___________________________________________________ 117
III.3.1. Choix des facteurs ______________________________________________ 117
III.3.2. Choix des paramètres observés ___________________________________ 117
III.3.3. Procédure expérimentale _________________________________________ 118
III.3.4. Analyse et résultats ___________________________