Développement d'une méthodologie d'optimisation des conditions d'usinage : application au fraisage de l'alliage de titane TA6V

Les travaux presentes dans cette these s’inscrivent dans le contexte de l’identification de l’influence des parametres de coupe et geometries d’outil sur l’usinabilite de l’alliage de titane Ti-6Al-4V sous deux etats cristallographiques : alpha\beta et beta et s’inserent dans le projet TiMaS, en partenariat avec Airbus et Figeac Aero. La premiere partie consiste donc en une identification des differents criteres d’usinabilite consideres dans la bibliographie pour l’usinage des titanes et la modelisation des actions thermomecaniques regissant la coupe. Dans une deuxieme partie, l’usinabilite des deux materiaux a ete etudiee pour deux outils coupants, utilises par les industriels, constituant ainsi nos deux couples outil matiere. Aussi, suivant la demarche du Couple Outil-Matiere (COM) un espace de fonctionnement des conditions de coupe a ete defini pour les deux couples consideres, afin de determiner les parametres de coupe garantissant une amelioration de la productivite. Les efforts de coupe, ainsi que la duree de vie des outils ont de ce fait ete selectionnes comme critere d’usinabilite. Egalement, l’observation de la morphologie des copeaux et de leur etat de deformation a permis de voir les singularites de comportement existantes entre les deux microstructures. Ces singularites ayant un impact sur la geometrie meme du copeau et les actions thermomecaniques exercees par ce dernier sur les outils coupants, dans la troisieme partie, des essais de coupe orthogonale (pour les deux materiaux) ont ete effectues afin d’evaluer l’impact des geometries d’outil, des conditions de coupe et de la microstructure du materiau sur la thermomecanique de la coupe et les longueurs de contact entre la face de coupe des outils coupant et le copeau. La visualisation de l’ecoulement du copeau par cameras rapides a permis de constater une certaine variabilite des longueurs de contact, influencee en partie par les parametres de coupe et majoritairement par l’etat cristallographique du materiau. L’analyse EDX des faces de coupe des outils coupant a montre que cette variabilite a une influence marquee sur l’usure en diffusion des plaquettes. Enfin, dans une derniere partie, un dernier critere d’usinabilite est etudie, reposant sur l’analyse des contraintes residuelles generees par la coupe en surface de la piece usinee. En se basant sur les essais de coupe orthogonale realises dans la partie precedente, une modelisation numerique basee sur un couplage thermomecanique faible a ete developpee afin de determiner l’effet des conditions de coupe et des geometries d’outil sur les actions thermomecaniques et donc la generation de contraintes residuelles, pour le cas du materiau a structure cristallographique bimodale. Les resultats de la modelisation ont ensuite etes compares a des mesures de diffractometrie a rayons X effectues sur les pieces.