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UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des Sciences Appliquées Département de

UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des Sciences Appliquées Département de Génie Mécanique Mémoire MASTER PROFESSIONNEL Domaine : Sciences et Technologie Filière : Génie Mécanique Spécialité : Maintenance Industrielle Présenté par:ARBAOUI Mohamed El Hacen TEBIB Asma Thème Soutenu le : 28 /05/2017 Devant le jury : ABDELKRIM Mourad MCB Université Kasdi Merbah Ouargla Président BELLOUFI Abderrahim MCA Université Kasdi Merbah Ouargla Encadreur MAKHLOUFI Rafik MCB Université Kasdi Merbah Ouargla Examinateur Année universitaire : 2016/2017 Surveillance de la Température de Coupe Pendant le Tournage de l’Acier AISI 1060 en Utilisant la Logique Floue Avant tout, nous remercions en premier lieu Allah le tout puissant de nous avoir illuminé et ouvert les voies du savoir, et pour nous avoir accordé la volonté et le courage pour élaborer ce travail. Au terme ce modeste travail, nous tenons, tout particulièrement, à témoigner notre profonde gratitude à notre encadreur Dr. A. BELLOUFI, pour l'’honneur qu’il nous a fait en acceptant de diriger ce mémoire. Nous tiens aussi à remercier Dr. M. ABDELKRIM pour l’intérêt qu’il a bien voulu porter à ce travail ainsi que pour l’honneur qu’il nous a fait en présidant le jury Nos remerciements vont également à : Dr. R. MAKHLOUFI pour s’être intéressé à ce travail et d’avoir bien voulu nos honorer de leur présence dans ce jury. À tous les étudiants de promotion, j’adresse un grand merci pour leur soutien et leurs aides. Nous tien à dédier ce modeste travail à : À nos parents. À nos frères, À nos sœurs, À nos familles, À nouveau bébé (Belloufi Asma) À tous nos amis et nos collègues. Table des Matières Table desMatières Nomenclature …...………………………………………………………………………..….. 1 Introduction générale….………………………………….…………………………….…… 2 Chapitre I Généralités sur le procédé de tournage I.1 Introduction .......................................................................................................... 4 I.2 Le tournage ........................................................................................................... 4 I.2.1 Définition ...................................................................................................... 4 I.2.2 Les opérations de tournage ............................................................................ 4 I.2.3 Les tours ........................................................................................................ 6 I.3 Les conditions de coupe ....................................................................................... 7 I.3.1 La vitesse de coupe Vc ................................................................................ 8 I.3.2 L’avance par tour .......................................................................................... 9 I.3.3 Profondeur de passe a ............................................................................. 10 I.4 L’acier AISI 1060 ............................................................................................... 10 I.4.1 Composition chimique de l’acier AISI 1060.............................................. 11 I.4.2 Les caractéristiques physiques de l’acier AISI 1060 .................................. 11 I.4.3 Les caractéristiques mécaniques de l’acier 1060 ........................................ 11 I.4.4 Les caractéristiques thermiques .................................................................. 12 I.5 La température de coupe et ses effets ................................................................. 12 I.5.1 La température de coupe ............................................................................. 12 I.5.2 Effets de la température de coupe ............................................................... 12 I.6 Phénomènes thermiques pendant la coupe ......................................................... 13 I.7 Méthodes de mesure de la température de coupe ............................................... 14 I.7.1 Les méthodes expérimentales...................................................................... 14 I.7.2 Méthode analytique et numérique ............................................................... 16 I.8 Revue de littérature ............................................................................................. 18 Table des Matières I.8.1 Travaux basés sur les mesures indirectes de la température de coupe ........ 18 I.8.2 Travaux basés sur les mesures directes de la température de coupe ........... 19 I.9 Conclusion .......................................................................................................... 21 Chapitre II La logique floue II.1 Introduction ..................................................................................................... 22 II.2 La logique floue .............................................................................................. 22 II.2.1 Le principe .................................................................................................. 22 II.2.2 Utilisation de l logique floue ...................................................................... 23 II.2.3 Logique floue et la logique classique ......................................................... 23 II.2.4 Les variables linguistiques .......................................................................... 24 II.2.5 Fonction d’appartenance ............................................................................. 24 II.2.6 Les opérateurs en logique floue .................................................................. 26 II.2.7 Structure d’un système de commande floue ............................................... 27 II.3 Conclusion ...................................................................................................... 29 Chapitre III Résultats et interprétations III.1 Introduction ..................................................................................................... 30 III.2 Procédure et données expérimentales ............................................................. 30 III.3 Système flou ................................................................................................... 31 III.4 Modélisation floue .......................................................................................... 31 III.4.1 Les variables flous ..................................................................................... 31 III.4.2 Définition des variable linguistiques ......................................................... 32 III.4.3 Les fonctions d’appartenance .................................................................... 34 III.5 Les règles floues ............................................................................................. 37 III.5.1 Résultats et discussion ............................................................................... 39 Table des Matières III.6 Conclusion ...................................................................................................... 48 Conclusion Générale………………………………………………………………………….50 Références Bibliographiques ………………………………………………………………...51 Listes des Figures Liste des Figures Chapitre I Généralités sur le Procédé de Tournage Figure I.1 Tournage avec outil à arête unique……………………………………........ 04 Figure I.2 Chariotage………………………………………………………………..... 05 Figure I.3 Alésage…………………………………………………………………...... 05 Figure I.4 Dressage………………………………………………………………….... 05 Figure I.5 Rainurage…………………………………………………………………... 05 Figure I.6 Chanfreinage……………………………………………………………..... 06 Figure I.7 Tronçonnage……………………………………………………………...... 06 Figure I.8 Filetage…………………………………………………………………...... 06 Figure I.9 Composantes de tour…………………………………………………......... 07 Figure I.10 Les choix des paramètres de coupe………………………………………... 08 Figure I.11 La vitesse de coupe………………………………………………………… 08 Figure I.12 Vitesse d’avance en tournage……………………………………………… 09 Figure I.13 Différente types d'avance………………………………………………….. 10 Figure I.14 Profondeur de passe aet l’avance f en tournage…………………………... 10 Figure I.15 Origine de la chaleur produite……………………………………………... 14 Figure I.16 Distribution des flux de chaleur générés par en coupe orthogonale……….. 15 Figure I.17 Mesure de la température par thermocouples……………………………… 15 Figure I.18 Pyromètre à infrarouge…………………………………………………….. 16 Figure I.19 Les valeurs de la Température de l’outil pour certains endroits…………... 16 Figure I.20 Modèle bidimensionnel de la conduction Thermique……………………... 18 Figure I.21 Plaquette instrumentée d’après CIRTES…………………………………... 21 Chapitre II La Logique Floue Figure II.1 Classification des températures d’une pièce en deux ensembles………..... 23 Figure II.2 Variables linguistiques……………………………………………………. 24 Figure II.3 Fonction triangulaire………………………………………………………. 25 Figure II.4 Fonction trapézoïdale……………………………………………………… 25 Figure II.5 Fonction Gaussienne………………………………………………………. 25 Listes des Figures Figure II.6 Exemple pour l’opérateur ET (intersection)……………………………….. 26 Figure II.7 Exemple pour l’opérateur OU (Union)……………………………………. 26 Figure II.8 Structure interne d’un Régulateur de la logique floue…………………….. 27 Chapitre III RésultatsetInterprétations Figure III.1 banc d'essais pour mesurer la température de coupe…………………….. 30 Figure III.2 Système floue : Température= ( , , ) F a f N ……………………………... 31 Figure III.3 Intervalle utilisé pour la profondeur de passe……………………………. 32 Figure III.4 Intervalle utilisé pour l'avance par tour…………………………………... 32 Figure III.5 Intervalle utilisé pour la vitesse de rotation……………………………… 32 Figure III.6 Un ensemble de nœuds pour choisir intervalle de température………….. 33 Figure III.7 Intervalle utilisée pour la température…………………………………… 33 Figure III.8 Fonctions d’appartenance (triangulaires) pour la profondeur de passe… 34 Figure III.9 Fonctions d’appartenance (triangulaires) pour l’avance par tour………. 35 Figure III.10 Fonctions d’appartenance (triangulaires) pour la vitesse de rotation…... 35 Figure III.11 Fonctions d’appartenance (triangulaires): la température de coupe……. 35 Figure III.12 Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour la profondeur de passe... 36 Figure III.13 Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour l’avance par tour……… 36 Figure III.14 Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour la vitesse de rotation….. 37 Figure III.15 Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour la température de coupe. 37 Figure III.16 La température prévue par la logique floue par rapport aux paramètres change (a),(b),(c)…………………………………………………………. 45 Figure III.17 La variation des températures (trapézoïdales, triangulaires) en fonction des essais………………………………………………………………... 47 Figure III.18 La variation des températures (expérimentale, simulation) en fonction des essais…………………………………………………………………. 48 Liste des Tableaux Liste des Tableaux Chapitre I Généralités sur le Procédé de Tournage Tableau I.1 Composition chimique de l’acier AISI 1060…………………………….. 11 Tableau I.2 Les caractéristiques physiques de l’acier 1060…………………………... 11 Tableau I.3 Les caractéristiques mécaniques de l’acier 1060………………………… 11 Tableau I.4 Les caractéristiques thermiques de l’acier AISI 1060…………………… 12 Chapitre III RésultatsetInterprétations Tableau III.1 Une plus grande valeur et moins de valeur prend pour les entrées et sortie……………………………………………………………………. 37 Tableau III.2 Les règles floues………………………………………………………... 38 Tableau III.3 les erreurs et la précision entre résultat expérimentale et simulation…... 39 Nomenclature 1 Nomenclature Symbole Unité Désignation c V /min m vitesse de coupe  / rad s vitesse angulaire N /min tr vitesse de rotation D mm Diamètre f V / min mm vitesse d’avance Avance par tour Profondeur de passe Diffusivité thermique 3 / m h Début thermique T Température Capacité calorifique Densité 1 1 wm k   Conductivité thermique L’écart type % Erreur % Précision f / mm tr a mm  2 / m s ' v q C p C / J k  3 / kg m   i e A IntroductionGénérale Introduction Générale 2 Introduction Générale L’enlèvement de la matière par usinage est considérécomme l’un des processus les plus importants dans le domaine industriel.Parmiles procédés d’usinage on peut citer : le tournage, le fraisage, le perçage,….. Les opérations de tournage sont souvent exposé aux plusieurs difficultés comme l’augmentation de la température de coupe.Cette dernière doit être contrôlée depuis le début de l’opération jusqu'à la fin, à l’aïd des instruments de mesures et de contrôles. L’opérateur doit être surveillé l’augmentation brusque de la température de coupe pendant l’usinage car elle est influe sur la qualité de la pièce à usinéeet sur la durée de vie de l’outil. Cette surveillanceest basée sur l’expertise de l’opérateur ou bien sur les recommandations du concepteur, ce qui rend l’opération difficile, couteuse et imprécise. La logique floue par sa caractéristique principale de simulation du raisonnement humain, elle est classée parmi les techniques de l’intelligence artificielle. Cette technique permet de modéliser, puis de remplacer l’expertise de surveillance et de conduite du processus provenant du concepteur ou de l’utilisateur. La logique floue a contribué dans le développement de plusieurs domaines. En maintenance industrielle, la logique floue est utilisée pour résoudre les problèmes complexes [1]. L'objectif de ce travail est de proposé une méthode efficace, économique et facile pour le suivi de la température de coupe pendant les opérations de tournage de l’acier AISI1060 en se basantsur les paramètres de coupe (profondeur de passe, avance par tour et vitesse de rotation). Le travail réalisé et présenté dans ce mémoire s'articule de la façon suivante : Le premier chapitre porte une étude bibliographique permet dans un premier uploads/Geographie/arbaoui-tebib.pdf