Le toilage appartient à la famille des procédés de finition – superfinition abrasives. Il permet d’obtenir des surfaces ayant une très bonne rugosité. En outre, il s’agit d’une très bonne alternative pour la production à grande échelle, car c’est un procédé très efficace et stable. Malheureusement, le toilage reste un procédé difficile à optimiser et nécessite de nombreux essais avant de trouver les conditions optimales. La modélisation numérique du procédé de toilage est donc une excellente alternative aux optimisations empiriques qui prennent beaucoup de temps. Ce travail propose des méthodes de modélisation pour prédire la rugosité générée par le procédé de toilage. Après une campagne expérimentale visant à comprendre l’effet des paramètres du toilage sur l’intégrité de surface (rugosité et contraintes résiduelles), l’objectif de la thèse était de construire un modèle capable de prédire les rugosités générées par le procédé de toilage. Un nouveau modèle 3D cinématique a été développé. Le modèle se base sur la description cinématique du procédé de toilage et l’utilisation d’une mesure de toile réelle. Il consiste à simuler le rayage multi passe d’une toile sur une surface. La trajectoire de rayage de la toile est déterminée par la cinématique de toilage et l’interaction entre la toile abrasive et la surface de pièce usinée est supposée parfaite (opérations booléennes). Une première comparaison des rugosités prédites par le modèle et des rugosités expérimentales permet d’identifier les pistes d’amélioration du modèle pour une prédiction de rugosité plus réaliste. Pour tenir compte de la flexibilité du système galet-toile, un traitement numérique des topographies de toile a été proposé. Ce traitement permet d’aligner les grains à la même hauteur. Deux méthodes d’alignement de grains ont été explorées et comparées. L’effet de ces deux méthodes d’alignement sur les résultats de prédiction de rugosité a été étudié. Ceci a été suivi par une étude de sensibilité du modèle vis-à-vis des vitesses cinématiques. Cette étude de sensibilité a permis de conduire à des simplifications du modèle. Ces simplifications permettent de réduire le temps de simulation de 12 heures à moins de 3 minutes. Ainsi, le modèle 2D (adaptation du modèle 3D) a été développé. L’idée du modèle consiste à négliger l’effet du mouvement d’oscillation et de facto de simuler des rayages monodirectionnels. L’effet des paramètres de toilage (taille de grains, force de toilage et dureté de galet) a été étudié. Ensuite, une discussion sur la sensibilité du modèle vis-à-vis des dispersions de toile et des propriétés mécaniques de la pièce a été abordé. Les résultats de simulation permettent d’observer les mêmes tendances expérimentales, par contre les rugosités prédites sont plus faibles que les rugosités expérimentales. Ces observations ouvrent vers des pistes d’amélioration du modèle, à travers l’amélioration de la compréhension et la modélisation de l’indentation entre la toile et la pièce durant le procédé de toilage. Enfin, ce travail de thèse traite de la caractérisation de la tenue en fatigue (expérimentalement) en flexion rotative des éprouvettes obtenues par tournage dur et par tournage dur + toilage.