Procédé de détourage

Procédé de détourage

La plupart des procédés de fabrication des matériaux composites génèrent des bavures sur la périphérie des pièces, surtout quand ces dernières sont élaborées par un procédé de moulage à vide ou à thermocompression de fibres longues [62]. Le procédé de détourage est donc une étape essentielle pour le parachèvement de la pièce brute à la sortie du moule, soit pour des opérations d’ébavurage ou bien pour générer des formes bidimensionnelles impossible de les obtenir directement par moulage. Comme pour le procédé de perçage, le détourage est le procédé conventionnel le plus utilisé pour la finition des pièces composites. Lors d’un procédé de détourage et comme schématisé dans la Figure 2.1, la fraise de diamètre D (mm) tourne sur son axe de révolution à une vitesse de rotation N (tour/min) et se déplace sur le profil de la pièce à une vitesse d’avance Vf (mm/min). Une fraise est composée d’un certain nombre (Z) d’arêtes de coupe hélicoïdales. Chaque arête est considérée comme dent de coupe. Il est plus judicieux alors de quantifier la cinématique de la fraise avec l’avance par dent f z qui est donnée par la relation : (2.1) L’arête de coupe enlève la matière sur tout le profil de la pièce. La largeur de la matière enlevée ae (mm) est alors l’épaisseur e (mm) de la pièce. Lors de la coupe, la matière est enlevée avec une profondeur de passe (ap ). Le débit de copeau enlevé Q (mm3 /min) est alors calculé par la relation : (2.2) Figure 2.1 : Schématisation du procédé de détourage Fraise Profile de l’échantillon ap Chapitre 2 : Protocoles expérimentaux 36 Le procédé de détourage peut être réalisé par deux configurations différentes comme le montre la Figure 2.2 : Figure 2.2 : Schématisation des deux configurations de détourage  En opposition : dans cette configuration, l’arête de coupe attaque le copeau à enlever par l’épaisseur nulle pour aller à l’épaisseur max. On commence plutôt par un frottement entre l’outil et la matière avant d’entamer la coupe.  En avalant : dans cette configuration, l’arête de coupe attaque le copeau à enlever par l’épaisseur maximum pour aller vers l’épaisseur nulle. On commence directement par de la coupe. Dans les deux cas, la puissance de coupe Pc (W) est donnée par la relation : (2.3) Ft (N) est l’effort de coupe dans le repère cylindrique de la fraise (Figure 2.1). Vc (m/min) est la vitesse linéique de coupe donnée par la relation : (2.4) L’énergie spécifique de coupe Esc (J/mm3 ) est alors donnée par la relation : (2.5) Les essais de détourage sont instrumentalisés sur une machine d’usinage 5 axes à commandes numériques (DMU 60 monoBLOCK®) fabriquée par le constructeur allemand DMG MORI (Figure 2.3). Cette machine possède des performances d’usinage élevées avec une vitesse de rotation de la broche allant jusqu’à 24000 tour/min. Elle possède une tête de fraisage pivotante rapide et dynamique avec une accélération de 0,7g. Le choix de cette machine pour les essais de détourage est basé sur le fait que les agrocomposites sont particulièrement sensibles aux efforts de coupe comme montré dans le Chapitre 1. L’utilisation d’une telle machine contribuera à réduire En opposition En avalant Chapitre 2 : Protocoles expérimentaux 37 les vibrations causées par le système expérimental et rendra l’analyse des résultats plus efficace avec moins de bruits parasites.

Procédé de coupe orthogonale

Le procédé de coupe orthogonale est un procédé élémentaire et rarement utilisé en industrie. C’est un procédé adopté plus particulièrement par les scientifiques parce qu’il permet de dissocier les mécanismes élémentaires en usinage (comme la formation de copeau) et de simplifier l’analyse pour une éventuelle modélisation analytique ou numérique de ces mécanismes. Ce procédé élémentaire est essentiel pour une étude approfondie de l’usinabilité des agrocomposites parce qu’il fait intervenir des phénomènes physiques de base durant une opération de coupe, typiquement le délaminage, la fissuration sub-surfacique, la décohésion aux interfaces fibre/fibre et fibre/matrice et aussi le frottement au contact outil/matière. Une configuration de coupe orthogonale est respectée si la matière est usinée par une seule arête rectiligne et perpendiculaire à la direction donnée par la vitesse de coupe et la vitesse d’avance de l’outil (Figure 2.4). Chapitre 2 : Protocoles expérimentaux 38 Figure 2.4 : Schéma représentatif de la coupe orthogonale Dans le cas de la coupe d’un matériau ductile où le copeau est continue (ex. les matériaux métalliques) comme le montre la configuration de la Figure 2.5, la modélisation établie par Merchants [63] pour décomposer les efforts et les vitesses générés peut être utilisée afin de quantifier les différents mécanismes physiques mis en jeu lors de l’opération de coupe. La vitesse de coupe V (m/min) étant la vitesse de déplacement de l’outil, les lois de Merchants permettent de calculer la vitesse de glissement du copeau Vc par rapport à l’outil et la vitesse de cisaillement Vs qui est la vitesse du copeau par rapport à l’échantillon. A partir des efforts mesurés parallèlement et perpendiculairement au sens de la coupe (effort de coupe Fc et effort de poussée Ft respectivement), il est possible de calculer l’effort de frottement F et l’effort de cisaillement Fs .