Les pièces travaillant en contact finissent par se dégrader par suite du phénomène d'usure. De ce fait, elles exigent un matériau à hautes caractéristiques des couches superficielles et une gamme de fabrication très poussée. Le galetage et le brunissage peuvent conférer au matériau un nouvel aspect de surface tant sur le plan micro-géométrique que physique. Ce travail a pour objectif de préciser par comparaison, les effets des deux procédés. Par ailleurs les influences des divers paramètres du régime de formage sur la rugosité et sur la dureté ont été étudiées. Les résultats obtenus montrent que le nouvel aspect de surface requis est d'un indice technico-économique appréciable. Les couches superficielles traitées se comportent à la fois comme des surfaces rectifiées (Ra = 0,22 à 0,9 $\mu $m) et écrouies (HRB = 87 à 90). Ces effets optimaux se déduisent d'un régime de travail spécifique à chaque caractéristique et à chaque procédé. Ceci permet une amélioration d'environ 98 % de la tenue à l'usure de ces couches et de les classer comme des surfaces rodées.

Le travail que nous présentons dans cet article a pour but de montrerles avantages liés à la mise en place d'une maintenance prédictive,relative aux outils de coupe pour les usinages à enlèvement de matière.Nous décrivons la méthode de détection des fautes basée sur l'utilisationdu modèle analytique de la rugosité des pièces usinées. Ce modèleest établi sous des conditions de coupe données, calculées en fonctionde la rugosité maximale souhaitée. Deux types de fautes, d'une partl'usure prématurée de l'outil de coupe et d'autre part le bris del'outil sont injectées lors de l'usinage des pièces et permettentainsi de valider la méthode de détection proposée. Le principe decette méthode est de comparer la rugosité mesurée à la rugosité calculéeà partir du modèle analytique. En l'absence de faute, les deux valeurstraduisant ces rugosités sont identiques, tandis que l'occurrence d'unefaute se traduit par une différence entre ces deux signaux, cettedifférence étant appelée résidu. Une maintenance systématique estégalement proposée pour pallier à l'usure normale de l'outil. La duréede vie de l'outil de coupe est calculée en utilisant le modèle dela rugosité couplé à la rugosité maximale spécifiée.

La simulation du comportement dynamique d'un système usinant conduit à la résolution d'un problème non-linéaire de vibrations où la modélisation de l'interaction outil/pièce joue un rôle central.Cette interaction a pour particularité d'évoluer au cours du temps suite à une modification régulière de la frontière du domaine pièce qui correspond à l'enlèvement progressif de matière. La flexibilité de la pièce complique très nettement son évaluation. L'objectif principal de ce travail est de proposer une démarche permettant de faire évoluer,tout au long de l'usinage, le modèle géométrique décrivant la surface usinée dans un contexte de pièce déformable.Les différents modèles nécessaires à la simulation du comportement dynamique du système usinant sont présentés ainsi que la démarche adoptée pour modéliser l'interaction outil/pièce. Deux exemples simples montrent l'intérêt de la méthode.

Divers échantillons de composites à base de bois ont été étudiés du point de vue de leur comportement à l'usinage, de la qualité des surfaces produites et de leurs caractéristiques densitométriques. On a mis en évidence, l'influence de la densité et des conditions de coupe à travers Em (épaisseur moyenne du copeau) de ces panneaux sur les puissances et efforts de coupe, mais aussi la liaison de ces efforts avec la variation de la rugosité de surface de chants usinés, représentée par l'écart moyen Ra qui tient compte de la moyenne arithmétique des rugosités détectées le long d'un profil mesuré.

L'utilisation du perçage laser s'avère une alternative incontournable lorsque le diamètre de perçage est aux environs de 10 à 50 $\mu $m, domaine où les moyens conventionnels deviennent difficiles à mettre en œuvre et coûteux. De plus il se présente comme une technique de choix pour un certain nombre de matériaux : les composites, les mous et les ultradurs, qui ne sont pas travaillés facilement au niveau microscopique avec les outils de coupe mécaniques. Nous avons apporté la preuve que des conditions d'expérience bien choisies sont capables de produire des micro-trous avec des rapports de forme records (jusqu'à 600) dans des polymères purs comme les PET, PI, PC, PS, PMMA, PEEK,... Par exemple des trous de diamètre typiquement dans les 30 $\mu $m peuvent être aussi longs que 18 mm, profondeur à laquelle la vitesse tombe presque à zéro, et le profil devient stationnaire. D'autres matériaux (métaux, céramiques), qui peuvent être de la même façon micropercés par laser, n'offrent pas les mêmes rapports de forme aussi élevés. Les mécanismes du processus de perçage ont été étudiés en détail et un modèle analytique original a été construit récemment. Les divers résultats expérimentaux, obtenus avec le laser KrF, sont revus en insistant sur les paramètres conduisant à la formation de "bons" trous avec les rapports de forme élevés. Pour les applications il est aussi important de noter que de tels rapports de forme élevés sont obtenus avec la configuration ordinaire du laser KrF ayant une divergence de 3 mrad en standard. Cependant, comme le modèle le montre, il y a encore de l'espace pour une amélioration du rapport de forme en utilisant un faisceau avec une divergence plus faible (la limite théorique est 0,2 mrad). De nouveaux travaux de recherche se poursuivent actuellement.

Ce travail a pour objectif de déterminer la durée de vie d'un outil en carbure métallique P20 pour une opération de chariotage en tournage, en vue de l'obtention d'une rugosité imposée. L'amélioration des essais permet d'apprécier les performances optimales d'usinage et d'assurer la rugosité imposée par le dessin de définition d'une pièce mécanique par une étude expérimentale. Les principaux facteurs influençant la rugosité ont été recensés systématiquement en vue d'assurer les conditions optimales d'usinage. La variation de la rugosité en fonction de la durée de vie de l'outil, ainsi que sa fiabilité, a été étudiée. Ce travail est complété par l'élaboration d'un modèle stochastique traduisant l'évolution de la rugosité afin d'exprimer les limites d'utilisation de l'outil pour le chariotage de manière préventive. Le modèle permet de déterminer le temps de réglage et de le considérer comme contrainte pour le respect de la rugosité lors d'un travail de série en usinage conventionnel.

La maîtrise des délais de conception et la robustesse des gammes de fabrication des turbo-réacteurs sont aujourd'hui incontournables. Les modélisations des procédés de fonderie et de forge sont couramment mises en oeuvre lors des développements afin d'optimiser la définition pièce aux procédés cibles, mais les insuffisances de modèles d'usinage actuels se font cruellement sentir. Une démarche d'analyse globale de faisabilité d'une pièce sensible a été mise en œuvre montrant l'intérêt potentiel et les attendus de l'usinage virtuel.

Nous introduisons dans cet article une application de la méthode des éléments finis étendus (X-FEM) au cas de la simulation numérique de la coupe, qui se trouve encore confrontée à des limitations d'ordre numérique. La gestion du problème du contact à l'interface outil/copeau est présentée, et l'intérêt du couplage entre X-FEM et la méthode des level-sets pour ce problème est mis en valeur. Les résultats de la validation, effectuée sur des exemples typiques, sont détaillés. Les premières validations sur un test d'usinage sont ensuite présentées, pour une loi de comportement de type fluide newtonien. Nous dégageons enfin les améliorations futures que la méthode est à même d'apporter à la simulation numérique de la coupe.

Nous proposons une méthode d'estimation du flux de chaleur dans un outil de coupe lors d'une opération d'usinage par tournage et fraisage. Le modèle du comportement thermique de l'outil, reliant ce flux à la température mesurée en un point de l'outil, est obtenu au sens de l'identification de système non entier. Nous réalisons pour cela un dispositif de mesure de la température dans l'outil ainsi qu'un banc expérimental de caractérisation permettant de mesurer et de contrôler le flux de chaleur appliqué sur l'outil. Le modèle obtenu, après la phase d'identification des paramètres, permet de calculer la réponse impulsionnelle. Cette réponse est alors utilisée dans une procédure d'estimation séquentielle du flux.