Analyse statistique de l’effet des conditions de coupe sur les paramètres technologiques en tournage du polyoxyméthylène POM–C

Abstract

Les polymères se distinguent par leur excellente résistance à la corrosion, leur faible absorption d’humidité, leur grande résistance à l’abrasion, ainsi qu’un bon équilibre entre ténacité, rigidité et résistance mécanique. Leur fonctionnement silencieux, l’absence de besoin en lubrification et leur coût raisonnable expliquent leur adoption croissante dans l’industrie mécanique, notamment pour des pièces de véhicules telles que les engrenages, roues, cages de roulements, corps de pompes ou paliers. Cependant, leurs propriétés thermomécaniques — comme un faible module d’élasticité et un coefficient de dilatation thermique élevé — rendent leur usinage difficile. La qualité de surface obtenue par tournage dépend fortement des paramètres de coupe (vitesse de coupe (𝑉𝑐 ), vitesse d’avance (𝑓) et profondeur de coupe (𝑎𝑝)), de la géométrie l’outil (angle d’attaque 𝑋𝑟 et rayon de bec 𝑟ɛ) et de l’état de l’outil, ainsi que des conditions de lubrification (usinage à sec ou lubrification à quantité minimale (MQL)). Cette thèse porte sur l’étude du tournage du polyoxyméthylène copolymère (POM-C), un thermoplastique largement utilisé. Elle vise à évaluer l’effet des paramètres de coupe et de lubrification MQL sur différents critères d’usinabilité et de durabilité, notamment : la rugosité de surface (𝑅𝑎), la force de coupe tangentielle (𝐹𝑧 ), la puissance de coupe (𝑃𝑐 ), le taux d’enlèvement de matière (𝑀𝑅𝑅), et le coût global (𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ). L’approche méthodologique combine des outils statistiques (ANOVA, diagramme de Pareto), des techniques de modélisation (RSM, ANN) et une optimisation multi-objective basée sur trois algorithmes métaheuristiques. Ce travail s’inscrit dans une démarche d’optimisation du processus d’usinage des polymères, avec pour objectif la détermination des conditions de coupe les plus performantes.