Modeling Of Machining Process Damping For Arbitrary Cutting Edge Geometry

L’amortissement du processus d’usinage est dépendant de la géométrie de l’outil de coupe, des paramètres de vibration du système d’usinage, et des propriétés du matériau de la pièce. Les vibrations instables (broutage) durant l’usinage provoquent une mauvaise qualité de surface, des défaillances prématurées de la machine et de l’outil, et causent une faible productivité. En présence de vibrations, l’outil indente dynamiquement le matériau de travail, causant des déformations plastiques qui amortissent le processus d’usinage et améliorent sa stabilité. La géométrie de l’outil a été modifiée afin d’augmenter la stabilité de l’usinage, et ainsi, la productivité. Cette étude développe un nouveau modèle analytique généralisé pour prédire l’amortissement du processus pour toute géométrie d’outil de coupe bidimensionnelle. Le modèle proposé utilise les paramètres de vibration, les propriétés du matériau, et les conditions de coupe en tant que donnée, et discrétise le contact outil-pièce par une série de ressorts en parallèle pour s’adapter à toute géométrie d’outil. Un modèle constitutif de matériau a été utilisé pour décrire le comportement des ressorts au-delà du domaine élastique. L’indentation de l’outil dans le matériau à usiner provoque la compression des ressorts, et génère une pression de contact à l’interface entre les deux. La force d’amortissement du processus dynamique est obtenue pour un cas d’amplitude, de fréquence et de longueur d’onde de vibration donnée, et est linéarisée pour être utilisée dans des modèles de prédiction de la stabilité de chatter dans le domaine fréquentiel. Ce modèle général introduit évite les identifications expérimentales ou numériques des paramètres d’amortissement du processus, qui sont fastidieuses et chronophages. Le modèle proposé a été vérifié expérimentalement et numériquement pour plusieurs géométries d’outils de coupe différentes. Il a été démontré que le modèle développé peut être utilisé comme un outil d'évaluation rapide des performances de l’outil de coupe sans avoir le prototype physique de l'outil en main lors de sa phase de conception. Le modèle a également montré que la modification de la géométrie de l'arête de coupe a un impact direct sur l'amortissement du processus et, par conséquent, sur la stabilité de l'usinage.