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RÉSUMÉ
Les procédés de rectification à très grande vitesse sont très prometteurs, mais encore peu utilisés dans l'industrie. Cet article présente les développements de ces procédés dans la recherche et l’industrie en décrivant les bases techniques,le comportement des principaux paramètres lors de l’usinage. Des exemples d’utilisation industrielles viennent compléter la présentation.
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-
Serge TORBATY : Professeur à l’Université de Toulon et du Var - Directeur du laboratoire Usinage grande vitesse - Secrétaire de l’AUTGV (Association Usinage Très Grande Vitesse)
INTRODUCTION
En rectification, on peut définir trois grands types de procédés :
-
la rectification à faible profondeur de passe dite rectification conventionnelle ou rectification alternative ;
-
l’usinage en passe profonde à avance lente dite aussi rectification en passe profonde à avance lente RPPAL ;
-
la rectification très grande vitesse RTGV.
Ces techniques sont exposées sur la figure 1.
Bien que les principaux avantages des procédés à très grande vitesse aient déjà été énoncés par un certain nombre d’auteurs (Tawakoli [3] [8] [9], Malle [4], Gühring [5], Greiswald et Gärtner [6], Schafto [7], Werner [8], König [10] et Torbaty [13]), l’industrie de nos jours hésite encore à l’appliquer. Un manque de savoir-faire, une défiance par rapport à une nouvelle technique, des investissements importants mais aussi des problèmes lors de l’application à une opération précise sont les éléments qui empêchent sa mise en place.
Le propos de cet article est de présenter les développements de ces procédés dans la recherche et l’industrie en décrivant les bases techniques et le comportement des principaux paramètres lors de l’usinage et en donnant des exemples d’utilisation industriels avec les différents composants du marché utilisés.
Mais tout d’abord, il est intéressant de retracer l’évolution vers ces techniques à très grande vitesse (tableau 1).
Pour la rectification conventionnelle (rectification alternative), on constate que la vitesse de rotation périphérique de la meule est comprise entre 30 et 45 m/s, la profondeur de passe entre 0,01 et 0,1 mm, la vitesse de rotation de la pièce entre 1 et 200 mm/s et le débit de matière entre 0,1 et 10 mm3/(mm · s).
Pour la rectification en passe profonde à avance lente, on constate que la vitesse de rotation périphérique de la meule est de l’ordre de 30 à 45 m/s, la profondeur de passe de 0,01 à 50 mm, la vitesse de rotation de la pièce inférieure à 10 mm/s et le débit de matière de 1 à 30 mm3/(mm · s).
Pour la rectification très grande vitesse, il n’y a plus de risque de brûlures avec une vitesse de rotation périphérique de la meule de 60 à 250 m/s ; la profondeur de passe est de 0,1 à 50 mm et le débit de matière de 102 à 104 mm3/(mm · s).
La rectification plane en passe profonde à très grande vitesse est un procédé qui combine la rectification passe profonde à avance lente et la rectification très grande vitesse.
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3. Rectification plane en passe profonde très grande vitesse ou (RPPTGV)
La RPPTGV ou HEDG (High Efficiency Deep Grinding) est un procédé qui combine la rectification passe profonde et la rectification très grande vitesse afin d’obtenir une forme géométrique avec un débit de matière important.
Elle est obtenue par :
-
l’augmentation de la vitesse périphérique de la meule ;
-
l’augmentation de la vitesse d’avance de la pièce usinée.
Ce procédé peut dans certains cas remplacer le fraisage ou le tournage.
Les paramètres des différents procédés de rectification sont données dans le tableau 2.
Pour pouvoir traiter la technologie de la rectification de façon exhaustive et systématique, il faut d’abord caractériser les paramètres intervenant dans le processus (figure 6).
On utilise le plus souvent :
-
des moteurs d’avance linéaires ;
-
une broche à paliers à roulements céramique (car moins cher) ou à paliers magnétiques ;
-
une meule CBN.
Les deux paramètres les plus importants en RPPTGV sont la température et la combinaison des efforts.
La température du matériau usiné évolue selon :
-
la nature de la meule : le CBN est surtout utilisé en TGV ;
-
le type de procédé.
Influence de la nature de la meule sur la température du matériau usiné (figure 7) : une meule en CBN permet d’atteindre des vitesses de coupe beaucoup plus grandes alors que celles obtenues avec une meule en corindon est limitée autour de 120 m/s. La température du matériau usiné ne dépasse pas 250 ˚C avec une meule CBN.
Influence du procédé sur la température du matériau usiné (figure 8) : la rectification passe profonde très grande vitesse permet d’avoir des volumes de matière enlevée 2 à 10 fois plus importants qu’en rectification passe profonde.
Le deuxième paramètre que l’on étudie en RPPTGV est la combinaison des efforts de coupe F n et des efforts d’avance F t qui évoluent...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KRUG (C.) - Die Grundlagen des Schleifens - . Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure ; Nr. 32 ; August 1927.
-
(2) - HÖRSEMANN (W.) - Hochgeschwindigkeitsschleifen mit aktiv magnetgelagerten Spindeln - . Vulkan-Verlag Essen 1992.
-
(3) - TAWAKOLI (T.) - Hochleistungsflachschleifen. Technologie, Verfahrensplanung und wirtschaftlicher Einsatz - . Düsseldorf ; VDI-Verlag 1990.
-
(4) - MALLE (K.) - Hochgeschwindigkeitsschleifen - Alternative zum Drehen und Fräsen ? - . VDI-Z 130 (1988) Nr. 7 ; pp. 50-56.
-
(5) - GÜHRING (K.) - Hochleistungs-Schleifen. Eine Methode zur Leistungssteigerung der Schleifverfahren durch hohe Schnittgeschwindigkeit - . Dissertation RWTH Aachen ; 1967.
-
(6) - GREISWALD (G.), GÄRTNER (W.) - Tief- und Pendelschleifen, Temperaturen und Energiebedarf - ....
ANNEXES
1 Constructeurs - Fournisseurs
Machines de rectification très grande vitesse (liste non exhaustive)
KAPP
FORTUNA
DS KOPP
PRORECTIF
MIKROSA
JUNKER
LANDIS
ROUCHAUD
GENDRON
SCHAUDT
STUDER
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