Avantages de la méthode CATS 107

Comme vu précédemment, la méthode CATS est compatible avec toutes les trajectoires calculées en usinage par le flanc. Le calcul de cette trajectoire peut donc être réalisé par tous les logiciels de FAO en utilisant des algorithmes de calcul propres à l'usinage par le flanc ou en bout d'outils (c.f. §IV.3.3). Le calcul de la trajectoire est ainsi effectué en déclarant au logiciel de FAO que la forme de l'outil est classique (cylindrique ou conique), l'outil optimisé est uniquement substitué à l'outil classique au moment de l'usinage.

La méthode CATS peut donc être mise en place lorsque les interférences générées par une trajectoire ne permettent pas de respecter la tolérance qui lui est définie ; mais aussi pour diminuer la tolérance de l'erreur commise par la trajectoire (interférences) et donc obtenir une tolérance plus grande pour la réalisation de la pièce (flexions lors de l'usinage, erreurs machines, coupe…).

3.2 Robustesse

Un des principaux avantages de la méthode CATS est la robustesse qu'elle apporte. En effet, cette méthode optimise le profil de l'outil une fois la trajectoire déjà calculée. Donc, même si l'algorithme de CATS n'aboutit pas à une solution satisfaisante, l'usinage peut toujours être effectué en utilisant un outil classique. Ainsi, la méthode CATS apporte toujours un gain, plus ou moins important en fonction de l'usinage considéré. Le chapitre IV fera l'étude complète des performances de cette nouvelle méthode.

3.3 Maîtrise de la répartition des interférences le long de la règle

Le fait d'utiliser les degrés de liberté offerts par la forme de l'outil permet de modifier la forme des interférences et ainsi de mieux respecter les contraintes fonctionnelles. Cela permet de dissocier les interférences en fonction de leurs distances par rapport au pied de pale et ainsi de mieux respecter les besoins fonctionnels de la surface. e.g. dans le cas de pales, le besoin fonctionnel de ne pas générer d'overcut au niveau du pied de pale peut être respecté grâce à CATS. Si un usinage génère de l'interférence de type overcut au niveau du pied de pale, c'est que le rayon en bout de l'outil est trop important ; ainsi, la réduction de ce rayon permet de ne plus générer d'overcut dans cette zone et donc de mieux respecter la contrainte fonctionnelle.

L'une des limites de CATS provient des contraintes liées à l'affûtage des fraises. L'utilisation d'affûteuses à commande numérique permet d'envisager des trajectoires de meules complexes et donc des formes d'outils multiples.

3.4 Usinage de surfaces non réglées

La méthode CATS rend possible, avec des tolérances acceptables, l'usinage par le flanc de surfaces non réglées. L'étude complète de l'usinage d'une surface gauche est présentée au §IV.3.3. L'usinage de surfaces non réglées peut être envisagé par deux approches différentes.

L'usinage en une seule passe d'une surface complexe. Il est envisageable uniquement s'il est possible de définir une trajectoire de l'outil par rapport à la pièce, telle que l'interférence générée par l'outil le long de son axe soit uniforme tout au long de la trajectoire. La figure III.7 présente l'exemple simple du fraisage 3-axes d'une moulure de menuiserie avec un outil de forme. Ainsi, si la moulure est régulière, comme dans l'exemple, il existe un profil d'outil capable d'usiner cette surface avec peu d'interférences. Dans le cas de l'usinage 3-axes, le profil optimisé de l'outil est le négatif de la forme à réaliser, et l'outil obtenu est un outil de forme ; i.e. un outil qui laisse sa forme sur la surface usinée. Dans le cas de l'usinage 5-axes, le problème se complique et la forme de l'enveloppe de l'outil n'apparaît pas directement sur la surface, car dans cette configuration les vecteurs vitesses d'avance outil/pièce de deux points distincts de l'axe outil ne sont pas identiques (en direction et en norme).

Figure III.7 : Usinage 3-axes d'une surface non réglée avec un outil de forme. L'usinage par le flanc en plusieurs passes de la surface. Chiou [CHI 04] a constaté, lors de l'usinage de surfaces réglées, que le fait de découper l'usinage en plusieurs passes permet de réduire les interférences générées. Ainsi, comme dans le cas de l'usinage en bout, la surface est usinée par balayage en plusieurs passes successives. Différents auteurs se sont intéressés à ce sujet et ont mis au point des méthodes pour découper une surface quelconque en surfaces réglées. Elber [ELB 97] propose une méthode de découpage de la surface en un ensemble de

surfaces réglées tout en garantissant que les surfaces approximantes sont bien dans une tolérance donnée. Han [HAN 01] propose une méthode basée sur le découpage en isophotes de la surface (une isophote étant une zone de la surface où l'angle entre la normale et une direction choisie varie dans une plage donnée). Le découpage de la surface en isophotes permet, pour chaque zone, de considérer la surface comme étant réglée car il existe une direction dans laquelle la normale varie peu. Par la suite, ce découpage est utilisé pour poser l'outil successivement en chaque passe. Ces méthodes permettent donc de calculer la trajectoire de l'outil mais ne résolvent pas complètement le problème d'interférences. L'utilisation de la méthode CATS, couplée à une trajectoire obtenue avec les méthodes précédemment citées ou avec une trajectoire calculée en utilisant un algorithme de calcul en bout, permet de réduire les interférences générées. Un exemple de ce type d'usinage est développé au §IV.3.3. Ainsi, l'usinage obtenu se situe à mi-chemin entre l'usinage en bout et l'usinage par le flanc ; il sera une succession de passes dont le nombre est significativement réduit par rapport à l'usinage en bout car la largeur coupée par chaque passe est bien plus grande.