Étude de la finition humide sur machine-outil des arêtes des pièces en granites en utilisant différents outils de forme

Mateur, Wael (2025). Étude de la finition humide sur machine-outil des arêtes des pièces en granites en utilisant différents outils de forme. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation

PDF Télécharger (11MB) | Prévisualisation

Résumé

L’industrie de la transformation des pierres naturelles et artificielles repose sur des procédés de polissage où la maîtrise de la qualité de surface et la limitation des émissions de particules constituent des enjeux techniques et sanitaires majeurs. Ce mémoire propose une étude expérimentale systématique sur machine-outil CNC visant à analyser l’influence croisée de la géométrie de l’outil, de la granulométrie abrasive et des paramètres de coupe sur la génération de particules fines (FP), ultrafines (UFP), les forces de coupe et la rugosité lors du polissage humide de granites noir et blanc.

L’expérimentation a mobilisé quatre géométries d’outils (Eased Concave, Eased Chamfered, Half Beveled, Ogee), quatre tailles de grain (G45 à G600) et trois niveaux de vitesses de broche et d’avance. Les opérations ont été conduites sous lubrification abondante par émulsion eau/huile minérale soluble (Novamet 875 produit par Oemeta) dosée à 5 % de lubrifiant (95 % d’eau), avec un débit de 30 L/min sous 3 bar. Les émissions de particules ont été mesurées en temps réel via APS et SMPS, couplées à l’analyse granulométrique, tandis que les forces et la rugosité ont été caractérisées via dynamométrie et profilométrie. L’analyse statistique a utilisé des ANOVA et des modèles quadratiques et linéaires simplifiés.

Les résultats montrent que la vitesse de broche est le facteur prédominant sur les FP/UFP, tandis que l’outil Half Beveled combiné au grain G600 et au granite noir constitue la configuration la plus performante pour concilier réduction d’émissions et qualité de surface. La corrélation entre charges mécaniques, rugosité et émissions confirme que la micro‑fracturation localisée est le principal mécanisme de génération de particules. La méthodologie proposée fournit ainsi un cadre expérimental et analytique permettant d’optimiser simultanément performance, qualité et sécurité sanitaire pour le polissage humide des pierres.

Titre traduit

Study of wet edge finishing on the edges of granite workpieces using different tool geometries

Résumé traduit

The natural and engineered stone processing industry relies heavily on polishing operations, where achieving high surface quality while minimizing dust emissions is a key technical and health challenge. This work presents a systematic CNC-based experimental study to investigate the combined effects of tool geometry, abrasive grit size, and cutting parameters on fine (FP) and ultrafine particle (UFP) generation, cutting forces, and surface roughness during wet edge polishing of black and white granite.

Four tool profiles (Eased Concave, Eased Chamfered, Half Beveled, Ogee), four abrasive grits (G45 to G600), and three levels of spindle speed and feed rate were tested using abundant wet lubrication using a water-soluble mineral-oil emulsion (Novamet 875 manufactured by Oemeta), in proportions 5% oil, 95% water, delivered at 30 L/min and 3 bar. Particle emissions were monitored in real-time using APS and SMPS, coupled with size distribution analysis, while cutting forces and roughness were characterized via dynamometry and profilometry. Statistical modeling included ANOVA, quadratic regressions, and simplified linear models.

Results highlight spindle speed as the dominant factor influencing FP/UFP emissions, while the Half Beveled tool combined with G600 grit and black granite emerges as the optimal configuration balancing emission control and surface finish quality. The correlation between mechanical loads, roughness, and particle generation confirms localized micro-fracturing as the main emission mechanism. The proposed methodology establishes an integrated experimental and analytical framework to simultaneously optimize performance, quality, and occupational health in wet stone polishing processes.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 149-151).
Mots-clés libres:	polissage humide, granite, finition des arêtes, particules fines (FP), particules ultrafines (UFP), rugosité de surface, forces de coupe
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Songmene, Victor
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	22 déc. 2025 15:05
Dernière modification:	22 déc. 2025 15:05
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3748

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt