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Auteur(s)
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Alain-L. DEFRETIN : Ingénieur des Arts et Métiers - Professeur agrégé - Responsable du laboratoire usinage grande vitesse à l’ENSAM de Lille
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Gérard LEVAILLANT : Ingénieur des Arts et Métiers - Docteur ès sciences - Fondateur de la société TOOL - Chargé de mission à l’ENSAM
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Lire l’articleINTRODUCTION
L‘usinage à grande vitesse (UGV) est souvent présenté comme le « fruit » d’une merveilleuse découverte : si l’on augmente les vitesses de coupe au-delà des limites habituelles, on commence par traverser une zone de vitesses inutilisables poétiquement baptisée « vallée de la mort ». Ensuite, on entre dans un paradis de l’usineur ; les énergies et les efforts spécifiques de coupe diminuent, les états de surface deviennent excellents, les durées de vie des outils augmentent pour devenir largement supérieures aux durées obtenues en usinage conventionnel.
Dans cet article, nous montrerons que pratiquer l’UGV ce n’est pas se décider à franchir une barrière de vitesse de coupe : c’est mettre en œuvre, de façon rationnelle, au meilleur niveau de performance économique, tous les éléments entrant dans la définition de l’opération d’usinage concernée et pas uniquement les paramètres de coupe.
Nous montrerons également que les problèmes posés par l’UGV, et leurs solutions, varient suivant les techniques d’usinage et les matériaux concernés.
Nous traiterons ici des opérations d’usinage par outils à géométrie définie, ce qui exclut l’usinage par rectification à grande vitesse, technique qui nécessite une étude séparée.
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5. Conclusions
Les points suivants ressortent de cet exposé.
1. L’UGV est une réalité industrielle et non pas une curiosité de laboratoire. Pour s’en convaincre il suffit de considérer les résultats obtenus − et exploités − dans une grande variété de matériaux, de techniques, d’industries.
2. Les progrès de l’UGV et de ses applications industrielles sont conditionnés par l’ensemble des éléments qui entrent dans la définition d’une opération d’usinage :
-
les machines : broches, axe de travail (vitesses, accélérations) ;
-
les outils : matériaux de coupe, géométries d’outils et aussi coûts qui permettent ou non de rentabiliser l’UGV ;
-
les éléments intermédiaires (précision, équilibrage, répétabilité des montages…) ;
-
les matériaux usinés (usinabilité dans le respect des caractéristiques à l’emploi) ;
-
les accessoires de l’environnement (lubrification, aspiration/évacuation des copeaux).
Répétons-le : pour une opération dans un matériau donnés, chacun de ces éléments est, à son tour, l’élément limitatif des performances globales.
3. Pour pratiquer et rentabiliser l’UGV, il ne suffit pas que les éléments nécessaires soient disponibles sur le marché, il faut encore être en mesure de les assembler judicieusement et de les utiliser à l’intérieur de leur domaine de validité global. Pour y parvenir et compte tenu de la complexité du problème, il faut en pratique utiliser la méthodologie du couple outil-matière.
4. L’UGV se présente sous des facettes multiples. Suivant les cas, « usiner à grande vitesse » peut consister à :
-
augmenter simplement les vitesses de coupe ;
-
augmenter les vitesses de coupe en changeant de matériau de coupe ;
-
accéder à un matériau de coupe en disposant de broches rapides ;
-
remplacer le matériau usiné par un autre matériau de meilleure usinabilité ;
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exploiter judicieusement les paramètres du couple outil-matière et en particulier du modèle d’usure ;
-
optimiser la gamme d’usinage en exploitant tout ou partie des possibilités ci-dessus.
5. L’UGV ne sera pas une « technique...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Usinage à grande vitesse dans outillages - . Recueil des conférences Journées CETIM : 6-7/12/1994.
-
(2) - Les atouts de la grande vitesse - : Publication CETIM.
-
(3) - Synthèse des évolutions des M.O. - Vu à l’EMO 97 : rapport CETIM.
-
(4) - SCHULZ (H.) - Le fraisage à grande vitesse des matériaux métalliques et non métalliques - . Université de DARMSTADT. Tome 1 : traduit par Pr. Serge TORBATY, Université de TOULON.
-
(5) - * - 1re Conférence franco-allemande sur l’UGV. Recueil des conférences ; Metz, 6 et 7 juin 1997.
-
(6) - Machine AUTOMATION - : Renault Automation magazine.
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