Définition de l'usinage en bout et de l'usinage par le flanc 57

Les définitions de l'usinage en bout et de l'usinage par le flanc diffèrent selon le point de vue :

- Le point de vue du calcul des trajectoires, basé sur l'utilisation d'un algorithme de posage de l'outil ayant une approche mathématique du problème.

- Le point de vue de la surface générée, en observant quelle est la surface de l'outil qui l'a générée.

1.1.1 Point de vue du calcul des trajectoires

Selon ce point de vue, l'usinage en bout est défini à partir du fait qu'il existe un unique point de contact entre la surface théorique et l'enveloppe de l'outil. Ceci explique le nom anglais d'usinage en bout noté "point milling" soit littéralement fraisage ponctuel.

Les figures II.2 et II.3, issues respectivement des travaux de Wang [WAN 07] et de Tournier [TOU 01], présentent un des principes de calcul d'une trajectoire utilisant un

algorithme de posage de l'outil en bout. Duc [DUC 98] présente d'autres méthodes de calcul de la trajectoire issues des méthodes de copiage, qui ne sont pas détaillées dans ce mémoire.

Ainsi, comme le présente Tournier [TOU 01], le calcul d'une trajectoire 5-axes en bout commence par déterminer, en fonction de la stratégie choisie, les courbes lieux des points des contacts (CC) entre l'enveloppe de l'outil et la surface théorique. Puis, en chaque point CC est

construit un repère local (CC, f , N , t ) avec f le vecteur avance, porté par la tangente à la

courbe suivie, N la normale à la surface au point CC et t est construit pour avoir un repère

direct. L'axe de l'outil (T ) est placé initialement aligné avec l'axe N , puis il subit deux rotations θt et θn respectivement autour de t et de N . Par la suite, la valeur d'un point de

l'axe de l'outil (CL) est calculée. Donc la trajectoire 5-axes est définie par un ensemble de

couples : point CL et vecteur T .

Figure II.2 : Calcul d'une trajectoire en usinage en bout [WAN 07].

Figure II.3 : Mise en position d'un outil avec un algorithme de fraisage 5-axes en bout [TOU 01].

Pour les algorithmes de calcul d'usinage par le flanc, les méthodes et les approches sont multiples. Péchard [PEC 09b], dans ses travaux de thèse, définit deux familles de méthodologies pour le calcul d'une trajectoire en usinage par le flanc :

- Méthode locale de positionnement direct. Dans ce cas, l'outil est positionné directement sur la surface et les écarts sont gérés entre l'outil et la surface.

- Méthode de positionnement indirect. Elle utilise une surface de substitution permettant de poser soit l'outil sur une surface plus simple approchant la surface à usiner soit en posant l'axe de l'outil sur une surface offset de la surface à usiner.

Quelles que soient les méthodes utilisées, elles supposent que le contact entre la surface théorique et l'outil ou entre l'axe de l'outil et la surface offset n'est pas défini par un point unique. Les principales méthodes locales de posage d'un outil sur une surface réglée diffèrent selon le type de contact entre l'outil et la surface théorique :

- Méthode de calcul à partir d'un point de tangence et de la tangence avec la règle considérée (c.f. §III.1.1.2) ;

- Méthode de calcul à partir de deux points de tangence (c.f. §III.1.1.4) ;

- Méthode de calcul à partir de deux points de tangence et de la tangence avec la règle considérée (c.f. §III.1.1).

La figure II.4, réalisée par Monies [MON 01], illustre le dernier cas, l'outil est tangent à la surface en deux points situés sur les courbes C1(u) et C0(u) et à la règle.

Figure II.4 : Calcul d'une trajectoire en usinage par le flanc [MON 01]. 1.1.2 Point de vue de la surface générée

Selon ce point de vue, pour définir si un usinage est réalisé en bout ou par le flanc, il faut étudier quelle partie de l'outil a généré la surface usinée. La figure II.5 définit les trois

morphologies d'outils cylindriques proposés par Cordebois [COR 08], avec la définition du bout de l'outil :

- Pour l'outil hémisphérique, c'est l'ensemble de la demi-calotte sphérique au bout de l'outil ;

- Pout l'outil à bout torique, c'est l'ensemble de la partie torique et du plan inférieur de l'outil ;

- Pour l'outil à bout plat, c'est le plan inférieur de l'outil.

Donc une surface est usinée en bout si elle est générée par le bout de l'outil et par le flanc si elle est générée par le flanc de l'outil. De plus, l'usinage par le flanc est aussi appelé usinage en roulant car l'enveloppe de la fraise peut être vue comme un cylindre (ou un cône) qui roule sur la surface usinée.

Figure II.5 : Différentes formes d'outils cylindriques.

La distinction entre les deux points de vue ne semble pas pertinente au premier abord. Mais si le mode de calcul de la trajectoire et la partie active de l’outil générant la surface sont dissociés, il est alors possible de réaliser un usinage avec la partie flanc de l'outil en utilisant un algorithme de posage en bout. Cela montre que l’usinage en bout et l’usinage par le flanc ne sont pas totalement disjoints. Selon le problème posé, il est possible de proposer une stratégie originale mixant les deux concepts.

Par la suite, il sera donc respectivement employé les termes d'algorithme de posage en bout, pour le point de vue du calcul des trajectoires et d'usinage avec le bout de l'outil pour le point de vue de la surface générée, de même pour l'usinage par le flanc de l'outil.