Etudes préliminaires

Comme souligné dans l’étude bibliographique, l’état de l’art ne comporte quasiment pas de références en ce qui concerne le perçage de Ti6Al4V avec assistance cryogénique. Par conséquent, il apparaissait nécessaire de réaliser en premier lieu des études préliminaires afin de récolter des résultats concernant les effets de cette assistance sur le perçage. D’autre part, étant donné que le phénomène de resserrement du trou pendant et après l’opération avait été ciblé à l’issue de l’étude bibliographique, ces études préliminaires se devaient de permettre de justifier ce choix par la confirmation de l’importance du phénomène. Cette partie a pour objectif de décrire succinctement les moyens utilisés dans le cadre des essais présentés dans ce chapitre. En outre, certains protocoles de mesure et méthodes de traitement des données seront explicités dans cette partie. Le moyen de mesure utilisé pour scanner la géométrie des outils est un Alicona InfiniteFocus Real 3D (cf. Figure II.1). L’InfiniteFocus est une machine à mesurer tridimensionnelle optique pour la mesure de forme et de rugosité. Les mesures peuvent atteindre une résolution verticale allant jusqu’à 10 nm. L’utilisateur bénéficie sur un même instrument des avantages d’une machine à mesurer tridimensionnelle ainsi que de ceux d’un instrument de mesure d’états de surface.

L’InfiniteFocus utilise le principe de variation focale. Cette méthode optique fournit une densité de points de plus de 100 millions de points de mesure ce qui permet des mesures de forme et de rugosité même sur des zones et des volumes de mesure de grande dimension. Le principe de la variation focale, en tant que méthode de mesure matricielle, est inclus dans la norme EN ISO 25178 la plus récente. L’InfiniteFocus Real3D est un système de mesure de coordonnées 3D pour la mesure de forme complète d’arêtes de coupe. La forme, le contour et la rugosité sont mesurées avec une haute résolution et sous tous les angles. Ainsi, la mesure à 360° de forets, fraises et tarauds est réalisée par le biais du système standard InfiniteFocus équipé de l’unité de rotation Real3D. Une fois les essais de perçage réalisés, les mesures visant à déterminer les dimensions et forme finales des trous, ainsi que les rugosités arithmétique Ra et totale Rt, sont réalisées sur le système de mesure sans contact Sentronics i-Dex-tf qui est disponible sur le site d’Airbus. Afin de quantifier les constatations faites sur la forme du trou, des mesures dont la trajectoire est hélicoïdale avec un pas de 0,02 mm sont réalisées. Cette mesure permet de quantifier le diamètre du cylindre inscrit Øins, correspondant au diamètre maximum de pièce cylindrique pouvant entrer dans le trou réalisé. En outre, cette mesure permet de déterminer la cylindricité du trou qui donne une indication chiffrée sur l’écart de forme.

Mesures d’effort axial Fz et de couple Mz

Etant donné l’impossibilité d’utiliser un dynamomètre rotatif lors d’essais d’usinage avec assistance cryogénique il a fallu trouver un autre moyen d’obtenir la mesure du couple de perçage Mz. Au vu du matériel disponible, l’idée a été la suivante : utiliser les efforts acquis par le biais d’une platine d’efforts fixe pour calculer le couple Mz appliqué par le foret pendant l’usinage. Ainsi, la platine dynamométrique utilisée dans le cadre des essais de ce chapitre est une KISTLER type 9255B. Comme l’illustre la Figure II.4, le calcul du couple est possible grâce à la manière dont sont disposés les capteurs piézoélectriques sur la platine : il y en a 4 en tout, placés à chaque coin de la platine et mesurant chacun les efforts perçus selon les axes x, y et z. Dans les faits, les signaux qui peuvent être communiqués par la platine correspondent à Fx1+2, Fx3+4, Fy2+3, Fy1+4, Fz1, Fz2, Fz3 et Fz4.