Study of the self excited vibrations in three-dimensional cutting : new modeling applied to turning
Etude des vibrations auto-entretenues en coupe tridimensionnelle : nouvelle modélisation appliquée au tournage
Résumé
In machining by removal of material, for specific design of parts and under specific cutting conditions, self-excited vibrations are inevitable.
To try to cure this phenomenon in turning of materials, an original experimental study based on the concept of torque of forces is set up to determine, very precisely, the dynamic behavior of the machining system (part/tool/machine). The main parameters relating to the dynamic behavior of the machining system are identified. The localization of displacements of the point of the tool in a characteristic plan is demonstrated. The existence of this plan and the correlations with the elastic characteristics of the machining system make it possible to simplify the dynamic model 3D and to propose a model in agreement with the experimental results while remaining in a three-dimensional configuration of the cut.
The numerical simulation resulting from this simplified model provides results in perfect agreement with the experiment.
To try to cure this phenomenon in turning of materials, an original experimental study based on the concept of torque of forces is set up to determine, very precisely, the dynamic behavior of the machining system (part/tool/machine). The main parameters relating to the dynamic behavior of the machining system are identified. The localization of displacements of the point of the tool in a characteristic plan is demonstrated. The existence of this plan and the correlations with the elastic characteristics of the machining system make it possible to simplify the dynamic model 3D and to propose a model in agreement with the experimental results while remaining in a three-dimensional configuration of the cut.
The numerical simulation resulting from this simplified model provides results in perfect agreement with the experiment.
Dans la mise en forme par enlèvement de matière, pour certaines morphologies de pièces et sous certaines conditions de coupe, l'apparition de vibrations auto-entretenues est inévitable.
Pour remédier à ce phénomène en tournage des matériaux, une étude expérimentale originale exploitant la notion de torseur d'efforts est mise en place pour déterminer, très précisément, le comportement dynamique du système usinant (pièce/outil/machine). Les principaux paramètres relatifs au comportement dynamique du système usinant sont identifiés. La localisation des déplacements de la pointe de l'outil dans un plan caractéristique est démontrée. L'existence de ce plan et les corrélations avec les caractéristiques élastiques du système usinant permettent de simplifier le modèle dynamique 3D et de proposer un modèle en accord avec les résultats expérimentaux tout en restant dans une configuration tridimensionnelle de la coupe.
La simulation numérique issue de ce modèle simplifié fournit des résultats en bon accord avec l'expérience.
Pour remédier à ce phénomène en tournage des matériaux, une étude expérimentale originale exploitant la notion de torseur d'efforts est mise en place pour déterminer, très précisément, le comportement dynamique du système usinant (pièce/outil/machine). Les principaux paramètres relatifs au comportement dynamique du système usinant sont identifiés. La localisation des déplacements de la pointe de l'outil dans un plan caractéristique est démontrée. L'existence de ce plan et les corrélations avec les caractéristiques élastiques du système usinant permettent de simplifier le modèle dynamique 3D et de proposer un modèle en accord avec les résultats expérimentaux tout en restant dans une configuration tridimensionnelle de la coupe.
La simulation numérique issue de ce modèle simplifié fournit des résultats en bon accord avec l'expérience.
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