Choix du positionnement de la piè e

Dans l’industrie, le choix du positionnement de la pièce est souvent fait de manière arbitraire. Les montages d’usinage sont généralement conçus pour assurer les fonctions suivantes :

– mettre en position la pièce de façon isostatique ; – assurer le maintien en position ;

– être rigide pour ne pas se déformer lors de l’usinage ; – permettre le passage de l’outil sans interférence ;

– permettre la lubrification de la coupe et l’évacuation des copeaux.

En usinage 5 axes, un choix judicieux de l’orientation de la pièce dans la machine permet pourtant d’améliorer la productivité [Cano, 2004].

Le choix du positionnement de la pièce dans la machine est un problème à 6 inconnues à savoir les 6 déplacements d’un solide. Un choix judicieux peut réduire, en usinage 5 axes, le nombre de retournements du plateau et le temps d’usinage. Le choix d’un porte-pièce dépend donc de la cinématique de la machine.

Dans ses travaux, Cano réalise un balançage de la pièce en utilisant 2 degrés de liberté [Cano, 2004]. Pour chaque couple d’angle, il calcule la distance réalisée sur les axes A et C . Il détermine alors le balançage qui minimise la distance parcourue sur les axes rotatifs. Dans le

chapitre3, nous utiliserons cette méthode pour déterminer une orientation de la pièce dans la

machine et nous proposerons des solutions pour diminuer les temps de calcul.

Anotaipaiboon et al. [Anotaipaiboon et al., 2006]définissent le problème du choix du posage

par la minimisation des erreurs cinématiques lors de l’usinage. En utilisant la méthode des moindres carrés, ils minimisent alors l’erreur entre la position de l’outil désirée et la position réelle. En utilisant des propriétés propres aux cinématiques des machines ils parviennent à réduire le nombre de variables du problème. Ils résolvent alors un système d’équations non linéaires en utilisant la méthode de Newton-Raphson. Les informations données dans l’article ne nous ont pas permis d’appliquer cette méthode à notre cinématique machine.

Shaw et Ou ont plus spécifiquement travaillé sur le choix du positionnement en translation de la pièce [Shaw et Ou, 2008]. Par l’utilisation d’algorithmes génétiques, ils minimisent la distance parcourue par les axes de translation. La distance parcourue peut être divisée par plus de 2. En revanche rien n’indique que le temps d’usinage soit aussi divisé par 2.

En usinage 5 axes continus, le choix du posage de la pièce a une influence sur le temps d’usinage. Pour connaître l’impact réel du positionnement de la pièce sur la productivité, il est nécessaire de connaître le comportement de la machine et de la CN lors du traitement d’un programme.

3 Bilan et obje tifs visés

L’étude bibliographique montre que la communauté scientifique en est à un stade avancé en ce qui concerne la génération et l’optimisation des trajectoires en usinage 5 axes. Que ce soit en bout ou en roulant, il existe de nombreuses solutions plus ou moins aisées à mettre en œuvre permettant d’usiner une surface complexe avec la qualité choisie.

Une grande partie des travaux se concentre maintenant sur une utilisation optimale des capacités cinématiques des machines dans le but de minimiser le temps d’usinage. Ils nécessitent des modélisations complexes de la machine et de la commande numérique qui peuvent être difficiles à mettre en œuvre.

D’autres auteurs travaillant sur le lissage des commandes partent directement du constat que les axes rotatifs limitent la productivité lors de l’usinage. Cette méthode permet de diminuer le

temps d’usinage tout en améliorant le comportement cinématique de la machine. Elle semble aisément adaptable à tous types de machines et permet d’intégrer, dans l’optimisation, des contraintes liées à la spécification géométrique de la pièce.

Dans le cadre de nos travaux, nous nous intéressons à l’influence du choix du posage de la pièce sur le temps d’usinage. Le plus souvent le positionnement est choisi arbitrairement. Cependant, un posage judicieux peut réduire les retournements plateaux ou améliorer la productivité. Nous allons donc chercher à intégrer les caractéristiques cinématiques de la machine dans le choix du posage. Néanmoins, le comportement de la MOCN en usinage 5 axes est difficile à prévoir. Il est donc nécessaire de modéliser le moyen de production pour permettre l’étude de l’impact du posage sur le déroulement de l’usinage. Cette modélisation est présentée dans le chapitre suivant.

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Modélisation du comportement des machines

3 et 5 axes

1 Introdu tion

Dans un contexte de recherche de productivité croissante, la compréhension du fonctionnement de la machine-outil devient primordiale. En 3 ou en 5 axes, il devient nécessaire de comprendre comment la machine interprète le programme qu’on lui fournit afin de savoir quels leviers actionner afin d’optimiser le processus. La complexité des commandes numériques ainsi que le nombre de fonctions étant grandissants, la modélisation des machines devient un problème long et fastidieux : il est nécessaire de savoir comment la machine gère les différents modes d’interpolation et comment sont utilisés les paramètres présents dans la commande numérique.

Les paragraphes suivants traitent de la modélisation du comportement de la machine-outil en interpolation linéaire, circulaire et polynomiale lorsque la machine travaille en 3 axes. Une nouvelle approche du traitement des discontinuités est introduite. Enfin, une modélisation de l’interpolation linéaire en 5 axes est proposée.

2 Modélisation en usinage 3 axes