Procédé très répandu dans l’industrie, le forage fait l’objet de plusieurs projets qui cherchent à parfaire ses performances. C’est le cas de Foropt, un projet chapoté pendant quatre ans par le Cetim, et du procédé original de perçage vibratoire à basse fréquence mis au point par les laboratoires 3S et le LTDS.

Le forage a des progrès à faire ! Si les machines et les outils de coupe ont beaucoup évolué ces dernières années, cette opération d’usinage a été peu concernée par ces envolées technologiques. «Elle est pourtant utilisée dans de nombreux domaines industriels comme la fabrication d’automobiles, l’armement, la mécanique générale, l’aéronautique et bien d’autrès », remarque Stéphane Guérin, spécialiste de l’usinage à grande vitesse au Cetim. Alors, pour repondre au besoin des industriels, le Cetim a lancé en 2002 le projet Foropt. Objectif : valider et développer des technologies adaptées au forage profond à grande vitesse sur centre d’usinage ou sur foreuse.

Des travaux ont ainsi été éffectués pendant trois ans en collaboration avec plusieurs partenaires industriels ou laboratoires de recherches universitaires. Et les rçsultats ont été au rendez-vous ! « Nous avons constaté un gain de productivite de l’ordre de 40% et une amélioration de la durée de vie de l’outil de 300% », indique Bruno Davier. Mais il reste toutefois encore beaucoup de pain sur la planche.

De quoi s’agit-il dans le projet Foropt? Bien que très simple au niveau des trajectoires par rapport au fraisage ou au tournage, le perçage et notamment celui de trous profonds (trou ayant un rapport longueur/diamètre supérieur a 5) posent un problème de taille : leur temps d’exécution.Le perçage est donc une opération longue, donc coûteuse. Principal responsable de ce handicap : la mauvaise évacuation du copeau. « La plupart du temps, le copeau ne se fragmente pas et reste au fond du trou, créant ainsi le phénomène de bourrage », poursuit Nicolas Guibert. Ce phénomène entraîne une surpression locale et un échauffement important du foret qui peut mèner à sa rupture. Une amélioration du temps de cycle de perçage ne peut donc se faire sans une bonne maîtrise de l’évacuation du copeau.

Il existe déjà un certain nombre de solutions permettant l’évacuation des copeaux, comme les stratégies d’usinages particulières, (principalement le débourrage) ou celles utilisant des outils et une lubrification adaptée (forets à trou d’huile permettant une lubrification centrale haute pression directement à la pointe du foret). Parlons des techniques mettant en oeuvre des vibrations axiales du foret. De son côtç, le laboratoire 3S mène depuis quelques années une étude sur la technologie de perçage vibratoire sans apport d’énergie extérieur. « Nous avons développé une tête de perçage vibratoire ayant des caractéristiques dynamiques compatibles avec l’apparition de vibrations axiales auto-entretenues », explique Nicolas Guibert. Le principe consiste à utiliser uniquement l’énergie apportée par la coupe pour générer et maintenir ces vibrations.

Le porte-outil mis au point par les chercheurs comporte un corps principal qui réalise l’attachement entre le porte-outil et la broche de la machine. Une partie mobile supportant un sysètme d’attachement de l’outil pouvant coulisser dans le corps principal ; le guidage étant assurépar une douille à bille. Un ressort positionne entre le corps principal et la partie mobile du porte-outil accumule l’energie fournie par la coupe et la restitue sous forme de vibrations axiales. Un simulateur sous Matlab permet de déterminer les réglages de la tête et les conditions de coupe nécessaires pour la génération des vibrations. Il fournit, de plus, des informations diverses sur le fonctionnement du sysètme, comme l’amplitude des vibrations de l’outil, l’épaisseur de copeau, la fréquence des vibrations, les efforts dans les différentes zones de l’outil… Il permet également de déterminer les efforts créés par les différentes parties de l’outil