Distorsion analysis and modelling in turning of thin Inconel 718 workpieces
Caractérisation et modélisation des distorsions en tournage de pièces minces en Inconel 718
Résumé
When machining a thin workpiece, distortions may arise, during finishing operations, due to various phenomena. These phenomena are not yet considered to determine tool trajectories. Therefore, an expensive iterative approach is used to manufacture certain high-added value aeronautic parts. This research work is part of a project aiming at improving the machining process simulation by taking these phenomena into account.The case study is the finish turning of thin Inconel 718 workpieces using a coated carbide profiling tool. The surface integrity and cutting forces evolution are characterized and modelled during tool life. Cutting forces are modeled considering tool wear effect. Then, an experimental methodology allows demonstrating the significant effect of machining-induced residual stresses on distortion. Finally, modelling and compensating strategies are developed to deal with the undercut related to workpiece elastic deformation under cutting forces.
Dans le cas de l’usinage d’une pièce mince, des distorsions peuvent apparaitre pendant les étapes de finition sous l’effet de plusieurs phénomènes. Aujourd’hui, ces phénomènes ne sont pas pris en compte pendant le calcul de la trajectoire de l’outil. Ainsi, le processus de fabrication de certaines pièces aéronautiques, à forte valeur ajoutée, nécessite une approche itérative coûteuse. Ces travaux sont réalisés dans le cadre d’un projet visant à améliorer les approches de simulation du procédé d’usinage afin de prendre en compte ces phénomènes dans la détermination des trajectoires d’usinage.Le cas d’étude est le tournage de finition sur des pièces minces en Inconel 718, avec un outil de contournage en carbure revêtu. Une caractérisation et une modélisation de l’intégrité de surface, ainsi que de l’évolution des efforts de coupe, en fonction de l’usure de l’outil est développée. Une méthodologie expérimentale permet de démontrer l’influence non négligeable des contraintes résiduelles introduites pendant l’usinage sur les distorsions. Enfin, des stratégies de modélisation et de compensation du défaut lié à la déformation élastique de la pièce pendant l’usinage, sous l’effet des efforts de coupe, sont développées.
Origine : Version validée par le jury (STAR)