Présentation
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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4. Recherche et développement
Technique en pleine évolution, l’UGV suscite de nombreuses études de la part des constructeurs de machines, des fabricants d’outils et intermédiaires mais aussi des utilisateurs en collaboration avec les centres techniques, les écoles d’ingénieurs, les universités. L’AUTGV souvent nommée dans cet article a initié des programmes de recherche tel le « saut technologique » encouragé par le ministère de la Recherche et de la Technologie, développé pendant 4 ans et qui avait pour missions : « d’étudier, évaluer :
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le fraisage GV des matériaux à hautes caractéristiques ;
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le perçage GV des aciers et de la fonte ;
-
le fraisage GV de la fonte ».
Actuellement, un projet élargi (GPI : grand projet industriel) sur le travail à grande vitesse est en cours de développement. Il s’organise autour de partenaires utilisateurs (regroupés pour les aéronauticiens au sein du GIFAS), des constructeurs et fabricants de composants (regroupés au sein du SYMAP). Les études et recherches entreprises seront validées par un comité scientifique indépendant (composé d’un certain nombre de laboratoires spécialisés).
L’objet principal de ce projet est la caractérisation des machines et composants pour tout travail à grande vitesse. Il va de soit que tout ce qui concerne l’usinage bénéficiera des retombées du projet.
Nous évoquons ci-dessous certains thèmes relatifs à l’UGV sur lesquels les auteurs et leurs collègues s’investissent particulièrement. Tous ces thèmes sont issus de besoins industriels.
4.1 Commande d’axes
Les opérations de fraisage en contournage, comme les opérations de pocketing, requièrent nécessairement des changements fréquents de direction et, à grande vitesse de déplacement, ces changements engendrent des décalages entre trajectoire réelle et trajectoire programmée.
Lors d’un usinage de précision (finition d’outillages), ces oscillations (qui peuvent atteindre une amplitude de 100 µm) ne sont pas tolérables, aussi est-il important de les maîtriser dans la commande d’axe. On sait qu’elles sont directement liées aux inerties en présence et aux raideurs de la structure de la machine, qui ne peuvent être considérées comme infinies (machine infiniment rigide). L’idée est donc de chercher...
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BIBLIOGRAPHIE
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(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.
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(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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