Procédés de Fabrication et Usinage Avancé

1. $N=\frac{1000V_c}{\pi D}=\frac{1000\times 180}{\pi \times 120}=\frac{180000}{377}\approx 477,5\mathrm{tr}/\min$.
   
2. Section du copeau : $S=a_p\cdot f=4\times 0,35=1,40\mathrm{m}{\mathrm{m}}^2$.
   $F_c=K_c\cdot S=2100\times 1,40=2940\mathrm{N}$.
   
3. Puissance nette de coupe : $P_c=\frac{F_c{V}_c}{60}=\frac{2940\times 180}{60}=2940\times 3=8820\mathrm{W}=8,82\mathrm{kW}$.
   Puissance moteur requise : $P_{\text{mot}}=\frac{P_c}{\eta }=\frac{8,82}{0,85}\approx 10,38\mathrm{kW}$.

Loi de Taylor : $V_{c1}{T}_1^n=V_{c2}{T}_2^n⟹T_2=T_1{\left(\frac{V_{c1}}{V_{c2}}\right)}^{1/n}=45\times {\left(\frac{150}{200}\right)}^{1/0,25}=45\times (0,75{)}^4=45\times 0,3164\approx 14,24\min$. Une augmentation de $33\%$ de la vitesse de coupe divise la durée de vie par plus de 3.

1. Vitesse d'avance : $V_f=N\cdot Z\cdot f_z=1200\times 6\times 0,15=1080\mathrm{mm}/\min =1,08\mathrm{m}/\min$.
   
2. Débit volumique de copeaux : $Q_w=\frac{a_p\cdot a_e\cdot V_f}{1000}=\frac{3\times 60\times 1080}{1000}=194,4\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3/\min$.

• Touches 1, 2, 3 (face A - plan $(Oxy)$) : bloquent la translation $T_z$ et les rotations $R_x,R_y$ (3 DDL).
  
• Touches 4, 5 (face B - plan $(Oxz)$) : bloquent la translation $T_y$ et la rotation $R_z$ (2 DDL).
  
• Touche 6 (face C - plan $(Oyz)$) : bloque la translation $T_x$ (1 DDL).
  Les 6 DDL sont exactement neutralisés : le montage est strictement isostatique.

L'effort ponctuel de 3 mors rigides induit une déformation de flexion trilobée qui altère la circularité finale après débridage. Pour y remédier : utiliser des mors doux enveloppants usinés au diamètre exact de la pièce, un mandrin à pince élastique fendu ou un serrage par dépression/mandrin expansible intérieur.

1. $R_{\text{th}}=\frac{f^2}{8r_{\epsilon }}=\frac{(0,10{)}^2}{8\times 0,8}=\frac{0,010}{6,4}=1,5625\times 10^{-3}\mathrm{mm}=1,56\mu \mathrm{m}$.
   
2. En approximation d'onde triangulaire : $Ra\approx \frac{R_{\text{th}}}{4}=\frac{1,56}{4}=0,39\mu \mathrm{m}$. Cette avance permet d'atteindre un état de surface rectifié sans opération de rodage.

Pour que la masselotte se solidifie après la pièce et vienne compenser le retrait volumique de solidification sans former de retassure interne, on impose : $M_{\text{mass}}\ge 1,2\cdot M_{\text{pieˋce}}=1,2\times 18=21,6\mathrm{mm}$.

Surface projetée totale : $S_{\text{tot}}=4\times 150\times 10^{-4}=0,06{\mathrm{m}}^2$.
Force d'ouverture générée par le polymère fondu : $F_{\text{ouv}}=p_{\text{inj}}\cdot S_{\text{tot}}=60\times 10^6\times 0,06=3,6\times 10^6\mathrm{N}=3600\mathrm{kN}\approx 360\text{ tonnes}$.
Avec un coefficient de sécurité de $15\%$ : $F_{\text{verrou}}\ge 1,15\times 360=414\text{ tonnes}\approx 4140\mathrm{kN}$.

Périmètre découpé : $P=\pi d=30\pi \approx 94,25\mathrm{mm}$.
Section cisaillée : $S_c=P\cdot e=94,25\times 3=282,74\mathrm{m}{\mathrm{m}}^2$.
$F_{\text{poinc¸on}}=R_g\cdot S_c=320\times 282,74=90478\mathrm{N}\approx 90,5\mathrm{kN}$.

Le titane est un très mauvais conducteur thermique ($\lambda \approx 7\mathrm{W}/\mathrm{m}/\mathrm{K}$), provoquant une concentration thermique extrême à la pointe de l'outil ($T>900°\mathrm{C}$) et une usure par cratérisation rapide. L'injection d'azote liquide ($-196°\mathrm{C}$) ou de micro-brouillard de $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ supercritique refroidit instantanément l'interface outil-copeau, triple la durée de vie de l'arête et supprime les lubrifiants d'origine pétrolière.

1. $N=\frac{1000\times 50}{\pi \times 16}=\frac{50000}{50,27}\approx 995\mathrm{tr}/\min$.
   
2. Section moyenne de passe : $S_{\text{moy}}=a_p\cdot f_z=1,5\times 0,06=0,09\mathrm{m}{\mathrm{m}}^2$.
   $F_c=K_c\cdot S_{\text{moy}}=3200\times 0,09=288\mathrm{N}$ par dent active.
   
3. Le broutement résulte d'une instabilité auto-entretenue entre la variation d'épaisseur de copeau due aux vibrations de l'outil et la flexibilité de la broche. Les diagrammes de lobes de stabilité (théorie d'Altintas) déterminent les plages de vitesse de broche $N$ où la régénération d'ondulation est en opposition de phase avec la fréquence propre du système, permettant d'augmenter la profondeur axiale $a_p$ sans vibration destructrice.

1. Le laser $\mathrm{Yb}$-fibre balaye sélectivement le lit de poudre selon le tranchage CAO 3D. Les supports métalliques dissipent la chaleur vers le plateau massif et évitent les déformations par gauchissement thermique des parois en surplomb ($>45^{\circ }$).
   
2. Le cyclage thermique ultrarapide (vitesse de refroidissement $>10^{6}K/s$) fige des contraintes résiduelles de traction très élevées ($\approx 200\mathrm{M}\mathrm{Pa}$). Un recuit de détente thermique ($300°\mathrm{C}$ pendant 2 heures) relaxe ces contraintes avant le désolidarisation du plateau, évitant la fissuration spontanée et la déformation géométrique de la pièce finie.

1. À 62 HRC, le matériau est fragile : le cisaillement plastique dans la zone primaire s'effectue sous forme d'instabilités thermoplastiques par bandes de cisaillement adiabatique, produisant un copeau dentelé régulier.
   
2. Les outils PCBN possèdent un chanfrein de renfort négatif (angle de coupe $\gamma =-25^{\circ }$) qui repousse la matière : l'effort radial $F_p$ devient supérieur à l'effort tangentiel $F_c$. Pour éviter la flexion de l'arbre et garantir une tolérance de cylindricité de $3\mu \mathrm{m}$, la broche et le banc en fonte minérale doivent posséder une raideur dynamique supérieure à $150\mathrm{N}/\mu \mathrm{m}$.

1. L'estampage à chaud fait épouser aux fibres métalliques la géométrie continue du corps et des bossages de tête et de pied, sans couper les lignes de courant métallurgiques (contrairement à l'usinage dans la masse), conférant une résistance à la fatigue de traction-compression $30\%$ supérieure.
   
2. Le cordon de bavure étroit crée un étranglement qui augmente la résistance à l'écoulement extérieur et force le métal pâteux à monter dans les nervures profondes de la matrice jusqu'à remplissage intégral avant expulsion de l'excédent.

1. Chaque impulsion électrique ($100\mathrm{V}$, $50\mathrm{A}$) génère un canal de plasma à plus de $10000\mathrm{K}$ qui fond et vaporise une micro-particule métallique. L'implosion du canal à la coupure du courant et le balayage par le diélectrique évacuent les micro-billes de métal fondu.
   
2. Le ratio d'usure volumique vaut typiquement ${\theta }_{\text{usure}}=\frac{V_{\text{eˊlectrode}}}{V_{\text{pieˋce}}}\approx 0,5\%\text{ aˋ }2\%$ en régime de finition, ce qui impose d'utiliser une électrode d'ébauche puis une électrode de finition neuve pour respecter les cotes finales de l'empreinte.