L'unité d'enseignement est obligatoire.
Les cours sont dispensés en français.
Les cours sont dispensés en anglais

Descriptif de l’Unité d’Enseignement

3 ECTS / 30 h
 Cours magistral : 16h
 Travaux dirigés : 8h
 Travaux pratiques : 8h

 

Coord. Gérard POULACHON (gerard.poulachon@ensam.eu, ENSAM Cluny)

Equipe pédagogique : 

 

Gérard POULACHON, Professeur des Universités, Arts et Métiers, Cluny, gerard.poulachon@ensam.eu

Frédéric ROSSI, Maître de Conférences, ENSAM, Cluny, frederic.rossi@ensam.eu

   Hélène BIREMBAUX, Maître de Conférences, ENSAM, Cluny, helene.birembaux@ensam.eu

Déroulement et organisation pratique :

Cours 1 - Coupe, Usinage à Grande Vitesse et Modèles Analytiques : principes de la coupe orthogonale, description de la géométrie d’outil, paramétrage de la zone de coupe, Théories de Merchant et d’Albrecht, modélisation analytique des forces de coupe.

Cours 2 - Thermique de la coupe : instrumentation et modélisation.

Cours 3 - Usinabilité des matériaux difficiles & interaction matériaux procédés : Phénomènes physiques autour de l’arête de coupe, arête rapportée, aspects tribologiques en coupe des métaux.

Cours 4 - Modélisation et simulation numérique de la coupe par enlèvement de matière : introduction ; aspects fondamentaux sur la simulation numérique ; comportement mécanique des matériaux et lois de comportement ; frottement et lois de contact ; simulation de la formation du copeaux (séparation de la matière) ; conditions aux limites ; validation ; logiciels d’élément finis pour la simulation de la coupe ; exemples d’application.

Cours 5 - Intégrité de surface (IS) : Introduction et définitions ; défauts de surface ; contraintes résiduelles ; microstructure et transformations de phase ; techniques expérimentales pour évaluer l’IS surface ; modélisation et simulation de l’IS.

Objectifs pédagogiques visés :

L'objectif est d'analyser les phénomènes thermomécaniques au voisinage de la pointe d'un outil coupant et ses conséquences sur l'intégrité de la surface usinée. Ces phénomènes seront observés aux échelles mésoscopique et microscopique, en s'appuyant sur des expérimentations et des simulations numériques de la coupe.

Contenu :

• Notions fondamentales et théorie sur la coupe par enlèvement de matière.
• Usinabilité des matériaux difficiles, tels que ceux rencontrés dans les secteurs aéronautique, automobile et nucléaire.
• Détermination des domaines de validité des paramètres de coupe pour un outil et matériau donnés.
• La qualification d'outils coupants de nouvelle génération et la validation de nouvelles métallurgies de matériaux à usiner.
• La mise en œuvre de la simulation numérique et de moyens expérimentaux dédiés à la compréhension des phénomènes thermiques et mécaniques de la coupe.
• L'analyse de l'intégrité de surface des pièces usinées, notamment l’évaluation de l’état mécanique, métallurgique et topographique.

Prérequis :

Notions du procédé d’usinage ; Méthodes numériques ; Mécanique des milieux continus ; Thermique.

Bibliographie :

• Jan Eric Stahl, Metal cutting -Theory and models, Printed by Elanders, 2012.
• M.A. Davies, T. Ueda, R. M'Saoubi, B. Mullany, A.L. Cooke, On The Measurement of Temperature in Material Removal Processes, CIRP Annals, Volume 56, Issue 2, 2007, Pages 581-604.
• I.S. Jawahir, E. Brinksmeier, R. M’Saoubi, D.K. Aspinwall, J.C. Outeiro, D. Meyer, D. Umbrello, A.D. Jayal, “Surface Integrity in Material Removal Processes: Recent Advances”, CIRP Annals - Manufacturing Technology, keynote paper, Vol. 60/2, pp. 603-626, 2011.
• J. Outeiro “Residual Stresses in Machining”, in Book “Mechanics of Materials in Modern Manufacturing Methods and Processing Technique”, Edited by V. Silberschmidt, Elsevier, 2019.
• Viktor P. Astakhov, “Metal Cutting Mechanics” Edited by CRC Press, 1999. ISBN 0-8493-1895-5.
• David A. Stephenson, John S. Agapiou, “Metal cutting theory and pratice”, edited by Marcel Dekker 1999. ISBN 0-8247-9579-2.
• Graham T. Smith, “Cutting Tool Technology”, edited by Springer. ISBN 978-1-84800-205-0.