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Objectif : la grande vitesse sans lubrification

Mirel Scherer

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Actif depuis une quinzaine d'années dans les recherches sur l'usinage à grande vitesse, l'université de Metz mène des études sur l'usinage à sec.

«La lubrification pèse environ 17 % du prix d'une pièce fabriquée par usinage », constate Arnaud Devillez. L'ingénieur au Laboratoire de physique et mécanique des matériaux (LPMM) de l'université de Metz (Moselle) est intarissable sur ce sujet qui empoisonne la vie des ateliers de mécanique et passionne le laboratoire.

Les études du laboratoire sont effectuées sur un tour Ramo instrumenté et une fraiseuse UGV de dernière génération, la RP 600 de Röders (vitesse de broche de 36 000 tr/min, vitesse d'axe de 60 m/min). Elles ont porté, par exemple, sur l'usinage à sec de matériaux durs (Inconel 718), un travail mené pendant dix-huit mois en partenariat avec Snecma Moteurs, Diager Industrie et Sandvik Coromant, avec le soutien financier de l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (Ademe). « Nous avons testé onze revêtements à des vitesses de coupe allant de 20 à 200 m/min », explique l'ingénieur. Deux revêtements durs avec des propriétés autolubrifiantes ont été validés pour l'usinage à sec de ces matériaux.

Le laboratoire de Metz s'est aussi associé, en 2003, à deux autres laboratoires du CNRS, le Laboratoire de sciences et génie des surfaces à Nancy (Meurthe-et-Moselle) et le Laboratoire de mécanique des contacts et des solides de Lyon (Rhône), pour lancer des recherches sur les aspects concernant le contact avec frottement à l'interface outil/ copeau. Objectif : supprimer, à terme, les fluides de coupe ou les lubrifiants dans l'UGV d'aciers à hautes propriétés mécaniques utilisés dans l'aéronautique, l'armement, l'automobile, l'énergie.

 

Usiner à sec en diminuant l'usure de la plaquette

 

« Nos études effectuées à des vitesses d'usinage de 250 à 300 m/min nous ont permis de vérifier les conditions d'usinage optimales pour ces matériaux », précise l'expert du LPMM. Une des voies exploitées dans le tournage dur à sec serait ainsi l'utilisation d'une stratégie d'usinage adéquate pour diminuer l'usure de la plaquette. L'objectif étant d'allonger le plus possible la longueur de contact entre le copeau et la face de coupe pour mieux diffuser la chaleur.

Le laboratoire travaille actuellement sur l'étalonnage d'un contrôleur de puissance. « Nous avons équipé notre fraiseuse UGV de quatre contrôleurs de puissance WattPilot de Digital Way pour détecter les incidents pendant l'usinage et éviter les défauts qui affectent la disponibilité de la machine », explique Arnaud Devillez. Au menu : recherche d'une méthode d'étalonnage, exploitation des résultats d'essais, amélioration de la loi en tenant compte de l'usure, comparaison avec un modèle théorique... « Une approche qui demande peu de temps pour être appliquée à une nouvelle machine et peut être utilisée en l'état sur tous les axes », conclut le spécialiste.

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