Angles limites d’oscillation

Cette section étudie les facteurs qui influencent les angles limites d’oscillation du robot durant l’opération de profilage de la meule. Ainsi, afin de conserver un profil circulaire, il faut s’assurer qu’uniquement le profil de la meule, soit la partie sphérique au bout de l’outil, soit mis à contribution pour enlever de la matière sur la pièce.

Pour ce faire, il faut tout d’abord s’intéresser à la géométrie du copeau non-déformé propre au meulage par vibro-impact d’une meule à profil circulaire. Tel qu’illustré à la Figure 2.8, le copeau non-déformé est défini par deux surfaces sphériques. Pour faciliter la visualisation, un point rouge est utilisé pour marquer la position du point normal à la surface de travail, soit le point de contact considéré par le robot. Le copeau non-déformé utilisé lors de ces analyses représente une entaille disjointe de meulage d’une profondeur de coupe typique de 0,25 mm pour un rayon de profil de 27 mm. La modélisation considère également un impact par tour d’un outil tournant à 18000 RPM et avançant à 50 mm/s.

Figure 2.8 Vues orthogonales et isométrique du copeau non-déformé spécifique au meulage robotisé

d’une meule à profil circulaire

(point rouge : point normal à la surface de travail)

Par la suite, il est nécessaire de s’intéresser à l’orientation du copeau non-déformé sur la meule durant le meulage pour bien comprendre la cinématique du procédé. La Figure 2.9 présente l’orientation du copeau non-déformé selon la direction d’avance. Lorsque la meule avance (Figure 2.9a) et qu’elle recule (Figure 2.9c), le copeau non-déformé effectue une

rotation de 180° sur la meule autour du point normal à la surface de travail. Il faut remarquer que ce point de contact reste à la même position sur la meule entre les deux directions d’avance, puisque l’angle frontal de la meule est maintenu constant lors de cette simulation. De plus, lors du virage (Figure 2.9b), le copeau non-déformé est orienté à 90°, soit à mi-chemin entre la direction d’avance et de recul. Cette configuration de meulage est comparable à un angle d’avance de meulage de 90°. Ainsi, la direction d’avance, tout comme l’angle d’avance, ont une influence directe sur l’orientation du copeau non-déformé sur la meule.

(a)

(b)

(c)

Figure 2.9 Orientation du coupeau non-déformé selon la direction d’avance (a) Avance (b) Virage (c) Recul

Pour être en mesure de déterminer les angles limites d’oscillation, il faut placer le copeau non-déformé aux limites du profil circulaire (surface sphérique) dans l’orientation correspondant à la direction d’avance. Les angles limites d’oscillation sont alors définis par rapport au point normal à la surface de travail sur le copeau non-déformé tel qu’illustré à la Figure 2.10.

(a)

(b)

Figure 2.10 Copeaux non-déformés aux angles limites d’oscillation (a) Avance (b) Recul

Ainsi, les angles limites d’oscillation varient selon la direction d’avance de meulage. La différence d’angle aux positions limites, soit sur le nez et le talon de l’outil, est d’environ 8° pour une profondeur de coupe typique de 0,25 mm. Cette variation d’angle doit donc être considérée dans le procédé pour assurer que le meulage ne s’effectue que sur la partie sphérique de la meule. Le respect des angles limites d’oscillation est particulièrement

36° 70° , , 28° 62° , ,

important lorsque la meule avance sur le nez de l’outil. Effectivement, si l’angle frontal est inférieur à l’angle prescrit _, , une partie du meulage s’effectue avec l’intérieur du trou de la meule causant une dégradation prématurée du profil, des vibrations excessives et un mauvais fini surface. Dans de telles circonstances, l’intégrité de la meule et du robot sont compromises. Il faut donc être particulièrement vigilant à respecter les angles limites d’oscillation selon la direction d’avance. Les équations suivantes permettent de calculer les angles d’oscillation limite en fonction des paramètres du procédé et selon la direction d’avance (avance et recul ) :

, = + 1 − ℎ (2.3) , = − − ℎ _{+ 2} − _{2 − ℎ} (2.4) , = + ₂ (2.5) , = − 1 − ℎ (2.6)

où la profondeur de coupe désirée ℎ peut être exprimée en fonction du taux d’enlèvement de matière selon la relation suivante proposée par Hazel et al. (2012b) pour une entaille disjointe de meulage :

ℎ ≈ 8 12 (2.7)

Le rayon équivalent de l’équation (1.4) est quant à lui réécrit en fonction du rayon de profil de la meule :

Il faut mentionner que les équations (2.3) à (2.6) sont valides lorsque l’angle d’avance est nul et lorsque le meulage est effectué en entaille disjointe. Par contre, les équations restent valides lorsque la distance d’entre-passe , soit la distance qui sépare le chevauchement des passes, est égal ou supérieur à la moitié de la largeur d’une entaille disjointe :

≥ 2 (2.9)

où la largeur d’entaille peut s’exprimer comme suit :

= 2 ℎ 2 − ℎ (2.10)

La Figure 2.11 présente un cas où la distance d’entre-passe ne satisfait pas l’équation (2.9) et que l’angle d’avance est non-nul. Dans de tels conditions, une modélisation en trois dimensions de la géométrie du copeau non-déformé et de son orientation sur la meule permettent de définir les angles limites d’oscillation. Le copeau non-déformé résultant du meulage avec chevauchement des passes est illustré à la Figure 2.11a, où la surface en mauve représente la section de l’entaille précédente. Le copeau non-déformé est amputé de plus de la moitié de la partie circulaire avant, ce qui rend les équations (2.3) et (2.6) invalides. De plus, l’ajout d’un angle d’avance invalide les équations (2.4) et (2.5). Il est à noter que les équations (2.3) à (2.6) s’appliquent aux conditions d’utilisation définies dans le cadre de cette étude.

(a) (b)

Figure 2.11 Copeaux non-déformés du meulage avec chevauchement des passes et un angle d’avance non-nul (a) Vues orthogonales et