Pour suivre en temps réel la température et les efforts de coupe

Instrumentation > Le CIRTES* et le CEA ont mis au point un porte-outils instrumenté en température et en force, pour le suivi en temps réel d'usinages de finition et de superfinition. Conçu pour un usage industriel, il est compatible avec la plupart des tourelles porte-outils du marché et fonctionne dans un environnement d'atelier (copeaux, huile...). Utilisable pour la mise au point de conditions de coupe et la surveillance automatique des outils de coupe, il vient d'être primé au salon Industrie 2002, parmi les produits permettant les meilleurs gains de productivité.

Le porte-outils Actarus ST® vient combler une lacune importante du marché : s'il existe des systèmes de surveillance pour l'usinage courant, rien ne permet aujourd'hui de suivre les opérations de finition et de superfinition (typiquement 1 à 2 dixièmes de millimètre de profondeur de passe et 2 centièmes de millimètre de vitesse d'avance par tour). Or, ce sont celles qui requièrent le plus de précision et mettent en jeu les pièces à très haute valeur ajoutée !
Pour fiabiliser ces interventions délicates, le CIRTES et le CEA ont misé en priorité sur le paramètre température. "C'est le plus sensible aux conditions d'usinage, alors que les variations d'efforts peuvent être bruitées par des phénomènes externes" justifie Michel Démésy, du CEA Valduc. La plaquette de carbure est donc instrumentée avec un thermocouple de 0,25 mm de diamètre extérieur, inséré à quelques centièmes de millimètre de l'arête de coupe. Elle est munie par ailleurs d'un micro-connecteur, point de départ de la transmission du signal vers le logiciel TWS d'acquisition et de traitement des mesures.
Second niveau d'instrumentation : les 3 anneaux de charge piézo-électriques à quartz qui équipent l'ensemble dynamométrique. Les capteurs sont placés au coeur même du porte-outils, d'où une mesure directe – et non déportée – de l'effort principal. Actarus.ST® peut ainsi mesurer des efforts de coupe inférieurs à 5 N.
Il suffit alors au logiciel de corréler ces deux types de mesures en temps réel pour suivre les opérations d'usinage. Celles qui se déroulent normalement donnent naissance à des courbes de référence, utilisables par exemple pour mettre en place une boucle d'asservissement. Quant aux défauts d'usinage tels que refus de coupe, arête rapportée, écaillage d'arête etc., ils sont immédiatement détectés grâce aux anormalies de l'un ou l'autre des signaux.
Les premiers acquéreurs du système sont des industriels de l'automobile et de la sous-traitance aéronautique, pour lesquels une journée de formation a suffi. Cette dernière ne porte pas sur l'outil lui-même, qui se monte et s'utilise comme un outil conventionnel, mais sur la nécessaire prise en main du logiciel (compatible PC).
"Compte tenu du coût des plaquettes instrumentées, Actarus ST devrait plutôt être utilisé en laboratoire pour définir les conditions de coupe de pièces particulières" estime Michel Démésy. Mais sa capacité à garantir un mode opératoire ultra-précis et reproductible permettrait également de l'utiliser en routine, pour des pièces à très haute valeur ajoutée.

* Centre d'ingénierie, de recherche et de transfert de l'ESSTIN (Nancy), à Saint-Dié.