C-5-5-1 ) Objectif et définition de la zone balayée.
Disposant d’un outil de quantification du comportement dynamique d’outil, il est intéres- sant de l’utiliser pour connaître la performance de l’utilisation de l’angle d’équilibrage. En effet, la calibration du modèle d’effort de coupe lors d’un usinage avec angle de talonnage présentée en §C-3-6-1 ) utilise un angle qui conduit à une même quantité de matière usinée par l’avant et l’arrière de l’outil (Fig.C-21) c’est à dire δ=p/2. Il a été montré par la suite que l’équilibrage de la
α (°) Pas apparent d’ondulation (mm) longueur d’évaluation (mm) Cut-off Wt (μm) Rt (μm) Ra (μm) Passe1 0 0,7 12,5 2,5 9,17 9,65 1,26 Passe 2 9 0,8 12,5 2,5 11,9 14,9 2 Passe 3 -9 0,2 4 0,8 4,8 6,2 0,9
force de coupe transversale est obtenue avec un angle différent qui conduit à incliner l’outil davantage vers l’arrière. L’étude menée ci-après pour objectif d’observer :
- la variation de l’intensité acoustique en fonction de l’angle de talonnage α,
- la variation des critères de rugosité observés en fonction de l’angle de talonnage α. Pour cela, une zone autour de l’angle d’équilibrage a été balayée. Les mesures acoustiques de l’intensité sonore et des mesures de rugosité ont été effectuées pour les angles : -5°, -7°, -9°, - 11°, -13°. La valeur -8,785° a été approchée par -9° ce qui constitue un écart faible puisqu’il est seulement de 2%. Les autres valeurs sont distribuées symétriquement autour de cette valeur nomi- nale.
C-5-5-2 ) Les spectres temporels obtenus.
Les spectres présentés ci-après sont ceux obtenus sur deux pièces différentes. Sur la pre- mière, les usinages ont été réalisés avec les angles -5°, -7° et -9° (Fig.C-52) et sur la deuxième, les usinages avec les angles -9°,-11° et -13° (Fig.C-53). La réalisation d’un usinage avec l’angle -9° sur chacune de ces pièces permet de détecter une éventuelle disparité sur les conditions de réalisa- tion et de mesure.
Sur la figure ci-dessus (Fig.C-52), l’amplitude du signal correspondant à α=-9° est [-0,15 ; 0,15]. Cette amplitude permet de contrôler la cohérence avec les enregistrements suivants :
Fig.C-52 : Spectres temporels obtenus pour les angles α=-5°,-7° et -9°
Temps (s)
Amplitude sonore
L’amplitude du signal enregistré sur la deuxième pièce pour α=-9° est bien [-0,15 ; 0,15]. Les deux relevés sont donc cohérents et il est possible de comparer les intensités sonores des enre- gistrements.
C-5-5-3 ) L’intensité sonore et la rugosité.
Comme pour l’étude présentée lors de la comparaison des trois configurations de base, l’intensité acoustique et l’intensité acoustique relative ont été calculées pour chacun des signaux relevés. Pour matérialiser les variations, le résultat de la mesure d’intensité acoustique relative est présenté sous la forme d’un graphe :
Fig.C-53 : Spectres temporels obtenus pour les angles α=-9°,-11° et -13° Temps (s) Amplitude sonore -9° -11° -13° -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -13 -11 -9 -7 -5 Angle α (°) dB P
Fig.C-54 : Intensité acoustique relevée en fonction de l’angle α lors du balayage autour de l'angle d'équilibrage.
Sur cette figure, l’intensité acoustique relative maximale est celle du signal enregistré pour α=-5° et sa valeur est donc nulle. Une atténuation se marque pour le signal correspondant à α=-7° et cette atténuation augmente pour atteindre un maximum de -9,5dB pour l’angle α=-9°. Passé cette valeur l’atténuation diminue, c’est à dire que la puissance acoustique relative augmente, pour atteindre -1,6dB pour α=-13°. L’ensemble de la courbe est conforme a ce que laissait présa- ger les spectres temporels donnés figures (Fig.C-52) et (Fig.C-53), à savoir :
- le signal correspondant à α=-13° présente une atténuation de -1,6dB par rapport à l’intensité acoustique du signal obtenu pour α=-5° ce qui est perceptible sur les spectres temporels figures C-52 et C-53,
- le signal correspondant à α=-11° présente une atténuation relative de -6,3dB alors que celle du signal obtenu pour α=-7° est de -4,1dB. Cet aspect est également détectable sur les spectres temporels figures C-52 et C-53,
- enfin le minimum est bien obtenu pour l’angle α=-9° qui est la valeur approchée rete- nue de l’angle d’équilibrage α=-8,785°.
Les critères de rugosité Wt, Rt et Ra ont été mesurés dans les mêmes conditions que celles décrites au §C-5-4-5 ) précédent pour le balayage angulaire autour de l’angle d’équilibrage. Pour ces mesures, le pas apparent d’ondulation nécessaire à la selection du cut-off (norme ISO 4782) a été considéré égal à l’avance par dent =0,2 mm puisque aucune texture particulière n’apparaît sur les surfaces. Le résultat de ces mesures est donné sur les graphes ci après.
fz 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -13 -11 -9 -7 -5 Angle α (°) μm Rt Wt 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 -13 -11 -9 -7 -5 Angle α (°) μm Ra
Fig.C-55 : critères de rugosité relevés Wt, Rt et Ra en fonction de l’angle α lors du balayage autour de l'angle d'équilibrage.
Ces courbes ont les variations attendues. Elles présentent toutes un minimum pour la valeur de l’angle d’équilibrage approché α=-9°. Les courbes de la rugosité totale Rt et de la rugosité arithmétique Ra présentent des tendances inversées par rapport à celle de la puissance acoustique relative (Fig.C-54) : les valeurs de rugosité mesurées sont plus importantes pour α=-13° que pour α=-5°. Le critère de rugosité arithmétique est un critère statistique utilisant une valeur absolue et cela peut expliquer que les résultats Ra=1,6 pour α=-13° et Ra=1,22 pour α=-5° ne soient pas dans l’ordre attendu. En ce qui concerne le critère de rugosité totale Rt, l’explication est plus déli- cate. Ce critère est un critère direct et la courbe correspondante devrait logiquement suivre l’allure de celles de l’intensité acoustique relative et de l’ondulation Wt. Malgré tout, les écarts sur les valeurs de Rt pour α=-5°, α=-13° d’une part et pour pour α=-7°, α=-11° d’autre part restent relativement faibles puisqu’ils valent respectivement 1,9μm et 1,5μm pour une valeur intrinsèque de l’ordre de 10μm.
C-5-5-4 ) Conclusion sur le balayage autour de l’angle d’équilibrage.
Les expérimentations menées pour réaliser le balayage autour de l’angle d’équilibrage démontrent sa performance puisqu’il minimise la rugosité obtenue sur les trois critères Wt, Rt et Ra. Un aspect qui n’est pas abordé dans ce travail mais qui en emmerge est l’apport de la coupe continue qui apparaît dès qu’on introduit le talonnage : même si la valeur de l’angle de talonnage n’est pas absolument respectée, les figures C-54 et C-55 montrent que le comportement de l’outil est fortement amélioré. Une contribution importante est nécessairement apportée à l’augmenta- tion de la durée de vie des plaquettes.