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• W2237469898 abstract "The determination of all the 6 mechanical actions of cutting processes is very interesting for modeling of milling, turning and drilling in order to optimize the geometric parameters, kinematic, improve the quality of the obtained surface and the tool life. Analytical or semi-analytical models of cutting often give an order of the mechanical action magnitude in the cutting tool tip. The interest of these models is linked to the rapidity of the results obtaining and to the moderate cost compared with experimental approach In the literature there are several main analytical models (Merchant model – 1945, thermomechanical Oxley models -1980, Gilormini -1982 and Dargnat -2006). They are analyzed in this work, paying particular attention to their validity domains. Thus, the effects of variation of each parameter on the geometric and kinematic results obtained by each of the models are presented and compared, taking into account the specific modeling assumptions. This study will be conducted in orthogonal cutting configuration, because of its simplicity for modeling the cutting process, this configuration assumes that the cutting edge is perpendicular to the cutting speed and feed directions. Mots clefs : Usinage, Efforts de coupe, Modelisation thermomecanique, Coupe orthogonale, Domaine de validite. 1 Presentation des modeles La determination des efforts de coupe par modelisation analytique est abordee dans nombreux travaux de recherche ayant pour but l’amelioration du procede d’usinage. Ces modelisations peuvent integrer 21 eme Congres Francais de Mecanique Bordeaux, 26 au 30 aout 2013 2 plusieurs parametres, ce qui permet de quantifier l’ensemble des grandeurs physiques apparaissant lors de l’operation d’usinage. Compte tenu de la complexite des phenomenes physiques presents, la coupe orthogonale a ete la configuration la plus exploitee dans la modelisation analytique de coupe. Dans cette configuration, la vitesse de coupe est perpendiculaire a l’arete de coupe, le rapport entre l’avance et la largeur de coupe est d’au moins de 10 et l’etat de deformation est bidimensionnel (cas de deformation plane). Les trois modeles seront appliques a l’acier 42CrMo4. 1.1 Modele de Merchant (1945) Dans la modelisation de la coupe orthogonale de Merchant [Merchant -1945], la formation du copeau est supposee etre due a un cisaillement intense dans un plan de cisaillement incline d’un angle Φ par rapport a la direction de la vitesse de coupe (Vc) comme indique sur la figure 1. FIG.1 Modele geometrique de Merchant Dans cette modelisation, la zone de depouille n’est pas prise en compte (pas de rayon d’arete) et le materiau usine est suppose parfaitement plastique. Une contrainte d’ecoulement en cisaillement τ est definie. La contrainte de cisaillement dans la zone de cisaillement primaire est definie par la relation de Merchant suivante: τab = ( ) ( ) ( ) (1) La contrainte de compression dans la zone de cisaillement primaire est definie par la relation (2). Le comportement du materiau dans la zone primaire est traduit par la loi de Caquot-Bridgman. σ = τab . (Φ ) = ( ) ( ) ( ) avec Φ = .(C1+γ-τ) (2) L’effort de coupe et l’effort tangentiel s’expriment par : Fc = ( ) ( ) ( ) ( ) , Ft = ( ) ( ) ( ) ( ) (3), (4) 1.1.1 Effet de la variation de l’angle de coupe sur le coefficient de frottement apparent, du modele de Merchant Pour une vitesse de coupe de 100 m/min et une largeur de coupe (b) de 4 mm, les resultats du modele de Merchant sur l’acier 42CrMo4 sont presentes sur la figure 2. FIG.2Variation du coefficient de frottement apparent en fonction de l’angle de coupe et l’avance Les valeurs du coefficient de frottement (μapp=Ft/Fc) a considerer sont celles comprises entre 0 et 1, qui ont une signification physique. Les angles de coupe varient entre -15 et 30 degres pour un -0,2 0,2 0,6 1 1,4 1,8 -40 -20 0 20 40 c o e ff ic ie n t a p p a r e n t Angle de coupe en ° μapp,h=0.125 mm μapp,h=0.25 mm μapp,h=0.35 mm μapp,h=0.5 mm μapp,h=0.025 mm μapp,h=0.05 mm μapp,h=0.1 mm μapp,h=0.75 mm a -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 c e ff ic ie n t a p p a r e n t avances (mm) μapp=f(h);γ=30 ° μapp=f(h);γ=20 ° μapp=f(h);γ=10 ° μapp=f(h);γ=0 ° μapp=f(h);γ=-10 ° b R Copeau Outil Fc b V" @default.
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