Etude du phénomène de coupe en micro-fraisage par enlèvement de copeaux

Le micro-usinage est une technologie de fabrication par enlèvement de matière à l'aide d'un outil de coupe permettant d'obtenir des pièces et des motifs dont les dimensions caractéristiques sont comprises entre quelques mm et quelques µm.

Contrairement à la micro-électroérosion ou au micro-usinage laser, il peut être utilisé pour travailler de nombreux matériaux: alliages métalliques, composites, polymères et céramiques.

Des exemples de micro-motifs sont présentés ci-dessous.

Micro-gorges trapézoïdales (1ère ligne: 20 µm de profondeur, 2ème ligne: 50 µm)

Bien que les principes généraux du micro-usinage soient identiques à ceux du macro-usinage conventionnel, des différences importantes existent. Elles proviennent du changement d'échelle lors du passage macro-micro.

Une thèse de doctorat est actuellement en cours de réalisation sur ce sujet. Elle vise à étudier de manière numérique et expérimentale les phénomènes intervenant lors de la micro-coupe.

Aspects numériques

La partie numérique a été abordée via la méthode aux éléments finis et la réalisation de modèles de coupe orthogonale 2D.

Les modèles actuels ont pour but d'étudier la formation du copeau et les efforts de coupe dans des cas de coupe macroscopique. Le matériau usiné étant un alliage de titane (Ti6Al4V), la principale difficulté rencontrée est la modélisation de la formation d'un copeau dentelé. Ces modèles sont toujours en cours d'amélioration.

La Figure ci-dessous montre un exemple de résultat obtenu avec les modèles actuels.

Contraintes de Von Mises (en 10³ Pa) lors de la formation du copeau

La prochaine étape sera la mise au point de modèles de micro-coupe.

Aspects expérimentaux

Les essais de micro-fraisage seront réalisés en collaboration avec le centre de compétences Technofutur de Gosselies, la Faculté ne disposant pas de micro-fraiseuse.

La validation expérimentale des modèles numériques donnera lieu à la conception et la réalisation d'un banc d'essai reproduisant les conditions de ces modèles.

 

Contacts

Prof. Ir Enrico Filippi
Courriel: Enrico.Filippi@umons.ac.be

Ir François Ducobu
Courriel: Francois.Ducobu@umons.ac.be