Research Article

Intégration de la géométrie d'outil dans la prédiction des efforts de coupe en fraisage de matériaux durs

Integration of tool geometry in prediction of cutting forces during milling of hard materials

Stéphanie Bissey^a1, Gérard Poulachon^a1 and François Lapujoulade^a2

^a1 LaBoMaP, ENSAM, Rue Porte de Paris, 71250 Cluny, France

^a2 LMSP, ENSAM, 151 Bd. de l'hôpital, 75013 Paris, France

Résumé

La connaissance des efforts de coupe grâce à un modèle prédictif est très intéressante pour le choix de la puissance d'une machine-outil, des outils coupants, l'optimisation des conditions de coupe, le contrôle de l'apparition de vibrations, ou la surveillance d'outil "on-line". Cela permettrait de diminuer le nombre d'essais, et de déterminer la meilleure géométrie d'outil en fonction d'efforts limites fixés. L'objectif de cette étude est la prédiction de l'influence des angles de coupe et d'hélice sur les variations d'efforts de coupe, et de les intégrer dans une relation de coupe. Des essais ont été menés dans l'acier à moules X38 CrMoV 5 (AISI H11), avec des fraises carbure monobloc d'angles de coupe différents et à denture droite. Une configuration spécifique a été utilisée pour créer l'obliquité. Les efforts de coupe ont été mesurés à différentes avances. Les résultats ont permis de confirmer le modèle d'efforts de coupe et de l'appliquer sur des essais de fraisage proprement dits.

Abstract

The knowledge of cutting forces thanks to a predictive model is very interesting for the choice of a machine tool power, the cutting tools, the optimization of cutting conditions or the control of the occurence of vibrations. It could also be helpful in on-line wear monitoring during milling. This could allow to decrease the number of tests, and to determine the best tool geometry, in relation with a limit level of forces. The objective of the study is the prediction of effects of rake and helix angles on cutting forces variations, and to integrate it in a cutting relation. Tests were made on X 38CrMoV 5 (AISI H11) die and mold steel, with solid carbide milling cutters of various rake angles and straight flutes. A specific configuration has been used to create obliquity. Cutting forces were measured for various feed rates. The results have improved the cutting force model, and allowed to apply it to “real” milling configurations.

(Received February 14 2005)

(Accepted April 13 2005)

(Online publication September 28 2005)

Key Words:

• Cutting forces ;
• milling ;
• rake angle ;
• helix angle ;
• hard material

Mots clés:

• Efforts de coupe ;
• fraisage ;
• angle de coupe ;
• angle d'hélice ;
• matériau dur

Correspondence:

^c1 stephanie.bissey@cea.fr gerard.poulachon@cluny.ensam.fr