La réponse en fréquence comme signature d'usinabilité

Proposition de méthodologie

The frequency response as machinability signature. Proposal for a methodology

Laboratoire de Mécanique et Procédés de Fabrication (EA4106), École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers, Rue Saint-Dominique, BP 508, 51006 Châlons-en-Champagne, France

Auteur de correspondance : alain.giraudeau@chalons.ensam.fr

Reçu : 22 Octobre 2006
Accepté : 27 Juin 2007

Résumé

L'article propose une méthodologie basée sur une procédure expérimentale originale utilisant le comportement vibratoire du système de coupe pour dégager des indicateurs d'usinabilité de matériaux. Elle est appliquée à un outil de tournage en opération de chariotage. Le bridage de l'outil et les phénomènes liés à la coupe définissent les conditions aux limites de l'outil assimilé à une structure vibrante. Toute variation des conditions de coupe se répercute sur le comportement vibratoire de l'outil. Ce comportement peut être représenté par les fonctions de réponse en fréquence de l'outil déterminées pendant l'usinage. Ces dernières sont calculées à partir d'excitations percussionnelles et des réponses vibratoires de l'outil mesurées pendant les opérations de coupe. Un dispositif spécifique d'excitation est utilisé. Sa conception et sa validation sont présentées. Un dépouillement particulier issu des techniques d'analyse modale expérimentale est appliqué à des mesures exploratoires. Les résultats présentés montrent la sensibilité de la méthode. Des perspectives de développement sont avancées.

Abstract

The paper proposes a novel methodology based on an original experimental procedure which uses the vibrating behaviour of the cutting system to provide indicators on the machinability of materials. A lathe tool in straight turning operation is considered. Fastening and cutting define the boundary conditions of the tool considered as a vibrating structure. Any change under the cutting conditions is reflected on the vibrating behaviour of the tool. This behaviour can be represented by the tool frequency response functions measured in operation. These latter are computed from impact excitations and vibrating responses measured during the cutting operations. The design and the validation of the specific device used for the excitation are presented. A basic estimation of the modal parameters of the tool is extracted from the data. First results of preliminary tests in cutting metallic materials are presented. These results show an interesting sensitivity of the method. Several improvements are proposed and discussed.