10ème Colloque National AIP PRIMECA La Plagne – 18-20 avril 2007 Contribution à l'étude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage

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<ul><li> Page 1 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 18-20 avril 2007 Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium A. Muhammad, F. Girardin, T. Mabrouki, J.-F. Rigal LaMCoS, INSA-Lyon, CNRS UMR5259, F69621, France </li> <li> Page 2 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 18-20 avril 2007 Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium 2 Cadre &amp; objectifs Fraisage de profil d'un alliage d'aluminium Objectif Support Mieux comprendre la physique de formation du copeau et son rle excitateur vis vis du systme usinant </li> <li> Page 3 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 18-20 avril 2007 Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium 3 Plan de la prsentation 1.Modlisation analytique et exprimentation a.Modle analytique b.Exprimentation 2.Simulation par lments finis a.Modle gomtrique et maillage b.Lois de comportement et dendommagement c.Conditions de contact et thermique d.Rsultats 3.Confrontation exprimental / numrique 4.Conclusions et perspectives </li> <li> Page 4 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 18-20 avril 2007 Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 4/15 Modle Analytique Conditions de coupe a p = 4,3 mm V c = 200 m/min f = 1.f z = 0,1 mm/tr D = 25 mm Efforts de coupe F t =K t.a p.hF r =K r.a p.h K i =K i0.h n h=f z.cos </li> <li> Page 5 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 18-20 avril 2007 Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 5/15 Exprimentation a) Chane d'acquisition Kistler 9257AAcquisition : 45000 ech./s 2 16 chantillons 3 entres synchronises LabView Traitement Matlab </li> <li> Page 6 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 18-20 avril 2007 Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 6/15 Exprimentation b) Traitement du signal Signal brut (Fx,Fy) Signal transpos (Fr,Ft) FFT (FFr,FFt) |FFT(Ft)| Problme : vision globale dun phnomne discontinu (coupe interrompue) </li> <li> Page 7 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 18-20 avril 2007 Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 7/15 Exprimentation c) Rsultats : Diagrammes Temps-Frquence Temps (s) Frq (E+4 Hz) Utilisation de transformes de Fourier court terme (TFCT) Outil dvelopp sous Matlab Amplitude normalise (dB) Diagramme de leffort thorique Discontinuits entre/sortie matire Diagramme de leffort exprimental Bruit BF, taches HF indtermines </li> <li> Page 8 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 8/15 La Plagne 18-20 avril 2007 = 12 = 12 V c = 200m/min Matire coupe (=&gt; copeau) Endommagement (60m) Engagement radial Centre de loutil Direction de lavance Conditions aux limites (fixe) Pice usine Face de coupe Avance par dent : fz = 0.2 mm x y 10mm D Modle gomtrique et maillage Conditions de coupe : a p = 4,3 mm V c = 200 m/min f z = 0,2 mm/tr D = 25 mm Code : Abaqus explicit Modle 2D Dformations planes Maillage : lments quadrilatres 4 nuds Maille trs fine (0.05mm) Thermique : Calcul adiabatique </li> <li> Page 9 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 9/15 La Plagne 18-20 avril 2007 Lois de comportement et d'endommagement a) Loi de comportement de type Johnson-Cook b) Modle dendommagement ductile cumulatif Dformation plastique quivalente la rupture (type Johnson-Cook) Les coefficients des lois de Johnson-Cook sont dterminer exprimentalement A Limite lastique (Mpa) B module dcrouissagen coefficient dcrouissage C Coeff de dpendance la vitesse dcrouissage (Mpa)m Coeff dadoucissement thermique D 1,,D 5 : Coefficients dendommagement (+ T melt Temprature de fusion) </li> <li> Page 10 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 10/15 La Plagne 18-20 avril 2007 Conditions de contact et thermique b) Gnration de chaleur a) Loi de frottement outil copeau (du type Coulomb avec seuil) - par frottement : - par dformation plastique : p </li> <li> Page 11 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 11/15 La Plagne 18-20 avril 2007 Rsultats : tempratures, dformations Conditions de coupe : a p = 4,3 mm V c = 200 m/min f z = 0,2 mm/tr D = 25 mm Champ des tempratures Champ des dformations plastiques quivalentes Face de coupe Vitesse de coupe </li> <li> Page 12 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 12/15 La Plagne 18-20 avril 2007 Rsultats : efforts sur laxe y Entre en matire de la dent Le copeau heurte la surface de la pice Face de coupe Vitesse de coupe Face de coupe </li> <li> Page 13 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 13/15 La Plagne 18-20 avril 2007 Comparaison des rsultats bruts AA 2024-T3, Rm=496MPa AA 5006-T6, Rm=260MPa Matriaux diffrents Efforts diffrents Gomtries de copeaux similaires </li> <li> Page 14 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 14/15 La Plagne 18-20 avril 2007 Comparaison des rsultats corrigs Concordance Drive Interaction entre le copeau et loutil et la pice Difficults de calcul paisseurs fines </li> <li> Page 15 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 15/15 La Plagne 18-20 avril 2007 Conclusions Perspectives Exprimentation Mise au point dune mthode exprimentale Utilisation dun diagramme temps-frquence pour analyser la structure du signal deffort relev Diversification des essais en fraisage (machines diffrentes) pour mieux comprendre les phnomnes observs Simulation numrique Mise au point dun modle de simulation 2D pour un cas de fraisage Obtention de rsultats encourageants en terme de gomtries et defforts Obtention dinformations sur la thermique de la coupe en fraisage Amlioration du modle pour simuler la dcoupe des faibles paisseurs </li> <li> Page 16 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 18-20 avril 2007 Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium 16 Questions? </li> <li> Page 17 </li> <li> 10me Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 18-20 avril 2007 Contribution l'tude dynamique de la formation du copeau Cas de la simulation du fraisage des alliages d'aluminium Modlisation analytique Exprimentation Simulation numrique Confrontation exprimental / numrique Conclusions Perspectives Page 17/15 Exprimentation b) Traitement du signal Forme thorique Signal thorique FFT Signal brut (Fx,Fy) Signal transpos (Fr,Ft) FFT (FFr,FFt) * T [f 0 ] tctc t </li> </ul>