Usinage de pices de formes complexes mthode de

Usinage de pièces de formes complexes: méthode de choix de stratégie d’usinage. Stage de 2 eme année Master : « Sciences de l’Ingénieur » (Sd. I) Spécialité : « Mécanique et Ingénierie des Systèmes » (MIS) Orientation : « Robotique – Productique » RP Encadré par: Bernardin Kwamivi MAWUSSI Co-encadré par: Laurent TAPIE Yann QUINSAT 12/14/2021 Pierre-Yves PECHARD

12/14/2021 _ Problématique Pierre-Yves PECHARD Entités géométriques d’usinage ? Processus d’usinage _ Objectif Ø Proposer une méthode d’association d’un processus d’usinage à une entité géométrique complexe dans le cas d’une stratégie plan parallèle. 2

12/14/2021 Plan 1 - Entité géométrique et association de stratégies d’usinage. 2 - Processus U. G. V. de finition. 3 - Méthode de choix de stratégie d’usinage. 4 - Détermination d’une orientation performante en plan parallèle. Pierre-Yves PECHARD 5 - Validation sur un outillage de forge. 3

12/14/2021 1 - Entité géométrique et association de stratégies d’usinage. Recherche Bibliographique. _ Découpage en entité géométrique. [MAW 95] Niveau 4 Macro entités Plan de joint Cavités de la matrice Niveau 3 Entités d’usinage Meta Prim. racc. Contour Plan Pierre-Yves PECHARD Generatrice Plan de joint E 3 _ Association d’une gamme d’usinage. E 2 E 1 & E 4 4

12/14/2021 1 - Entité géométrique et association de stratégies d’usinage. Recherche Bibliographique. [CHO 03] _ Association de stratégies d’usinage. Pierre-Yves PECHARD _ Découpage en entité géométrique. 5

12/14/2021 1 - Entité géométrique et association de stratégies d’usinage. Recherche Bibliographique. [SUN 01] 1 er filtre interférences Pierre-Yves PECHARD 2ème filtre inclinaisons Stratégies associées suivant les inclinaisons et les interférences 6

12/14/2021 1 - Entité géométrique et association de stratégies d’usinage. Résultat. _ Méthode à forte implication de l’expert. [MAW 95] : Pièce décrite dans un modèle filaire. Usinage sur CN 3 axes conventionnelles avec une F. A. O. 2 D. => implication de l’expert lors du découpage en entité. [CHO 03] : Pièce décrite dans un modèle C. A. O. 3 D. Usinage sur CN 3 axes conventionnelles avec une F. A. O. 3 D. => implication de l’expert lors de l’association de stratégie et le découpage. _ Méthode semi-automatique. Pierre-Yves PECHARD [SUN 01] : Pièce décrite dans un modèle C. A. O. 3 D. Usinage sur CN 3 axes conventionnelles avec une F. A. O. 3 D. => faible implication de l’expert lors de la superposition des cartes. => Pas d’intégration du phénomène U. G. V. 7

12/14/2021 Plan 1 - Entité géométrique et association de stratégies d’usinage. 2 - Processus U. G. V. de finition. 3 - Méthode de choix de stratégie d’usinage. 4 - Détermination d’une orientation performante en plan parallèle. Pierre-Yves PECHARD 5 - Validation sur un outillage de forge. 8

Modèle retenu. Pierre-Yves PECHARD 12/14/2021 2 - Processus U. G. V. de finition. 9

12/14/2021 2 - Processus U. G. V. de finition. Génération de trajectoire. _ Cas du plan parallèle. [JUN 02] : génération de séquence d’usinage en plan parallèle sur le maillage STL de la surface offset Famille de plans parallèles Trajectoire outil Pierre-Yves PECHARD _ Paramètres de la stratégie. Paramètres FAO pour construire un trajet surface offset : - pas longitudinal Direction d’usinage Hauteur - pas transversal de crête - direction d’usinage [LAR 99] Tolérance d’usinage Pas transversal Pas longitudinal Trajet outil Surface à usiner 10

12/14/2021 2 - Processus U. G. V. de finition. Apparition du phénomène U. G. V. _ Ralentissement de la machine. [DUG 02] : modèle de passage de discontinuité. - insertion d’un cercle entre 2 segments Vitesse sur un cercle => Ralentissement de la machine en fonction de b - plus b est grand Vfmax est petit. TIT : Tolérance d’Interpolation de Trajectoire _ Intérêt de choisir la direction d’usinage. Pierre-Yves PECHARD But: diminuer les ralentissements de la machine - trouver les directions dont les trajets sont les moins discontinues. Þ Minimise le nombre de discontinuités. Þ Maximise le nombre de discontinuités. 11

12/14/2021 Plan 1 - Entité géométrique et association de stratégies d’usinage. 2 - Processus U. G. V. de finition. 3 - Méthode de choix de stratégie d’usinage. 4 - Détermination d’une orientation performante en plan parallèle. Pierre-Yves PECHARD 5 - Validation sur un outillage de forge. 12

3 - Méthode de choix de stratégie d’usinage. 12/14/2021 Choix d’une stratégie d’usinage de finition. Pierre-Yves PECHARD [MAW 95] [QUI 04] [TAP 06] 13

12/14/2021 Plan 1 - Entité géométrique et association de stratégies d’usinage. 2 - Processus U. G. V. de finition. 3 - Méthode de choix de stratégie d’usinage. 4 - Détermination d’une orientation performante en plan parallèle. Pierre-Yves PECHARD 5 - Validation sur un outillage de forge. 14

12/14/2021 4 - Détermination d’une orientation performante en plan parallèle. Méthode utilisée. [QUI 04] _ Critère cinématique. avec [PAT 03] Pierre-Yves PECHARD _ Construction du faisceau directionnel. Fonction de performance en un point M Faisceau directionnel à chaque point M de la surface. 15

12/14/2021 4 - Détermination d’une orientation performante en plan parallèle. Algorithme proposé. STL de l’entité géométrique Pierre-Yves PECHARD STL de la surface offset dont la tolérance de flèche est la tolérance d’usinage. Faisceau directionnel pour une entité Poids affecté grâce un critère cinématique de passage de discontinuité Barycentres « Gi » des facettes [DUG 02] Affectation des poids « P(d, Gi) » à chaque triangle Obtention de la fonction de performance pour l’entité avec 16

12/14/2021 4 - Détermination d’une orientation performante en plan parallèle. Affectation des poids « P(d, Gi) » . _ Calcul de trajet sur STL. Barycentres Intersection plan / STL Détermination de la géométrie de la surface offset. Direction d’usinage Intersection plan d’usinage/STL pour chaque facette et chaque orientation. Trajet simulé Association du poids en fonction des discontinuités du trajet calculé. Axe outil P 3 b 1 b 2 P 1 P 4 P 2 Pierre-Yves PECHARD _ Fonction poids. blimite étant la valeur, donnée par le constructeur, pour laquelle la machine passe la discontinuité sans insérer de courbe, donc sans ralentir. 17

12/14/2021 Plan 1 - Entité géométrique et association de stratégies d’usinage. 2 - Processus U. G. V. de finition. 3 - Méthode de choix de stratégie d’usinage. 4 - Détermination d’une orientation performante en plan parallèle. Pierre-Yves PECHARD 5 - Validation sur un outillage de forge. 18

12/14/2021 5 - Validation sur un outillage de forge. Extraction des entités de base. Entités contournées _ Modèle CAO. Entité bras Entité plan de joint Association de toutes les entités géométriques de base présentes dans le domaine des outillages de forge. [MAW 95] Entité de révolution Raccordements Pierre-Yves PECHARD _ Entité considérée. Entité bras 19

12/14/2021 5 - Validation sur un outillage de forge. Association de séquences d’usinage à l’entité « bras » . _ Fonction de performance. Fdperformant = [87° , 105°] pour a = 0, 1 Donc les séquences d’usinage performantes sont des stratégies en plan parallèle avec une direction d’usinage comprise entre 87° et 105°. Pierre-Yves PECHARD _ Illustration du faisceau directionnel. Direction d’usinage 20° Direction d’usinage 90° Direction d’usinage 100° Direction d’usinage 140° 20

12/14/2021 5 - Validation sur un outillage de forge. Classification des séquences d’usinage. _ Simulation cinématique (viewer). 75 à 100% de Vprog Code couleur: 50 à 75% de Vprog < à 50% de Vprog [TAP 06] _ Validation de la méthode. Erreurs sur le temps de simulation : Pierre-Yves PECHARD - FAO/réel : 70 à 80% - Viewer/réel : < 5% 40% gain temps entre la séquence la plus lente et la plus rapide. => objectif atteint 21

12/14/2021 Conclusions et perspectives Pas d’intégration du phénomène U. G. V. dans les méthodes proposées. _ Conclusions Ø Modèle du processus U. G. V. de finition. Ø Méthode de choix intégrant la cinématique machine. Ø Détermination d’une orientation performante en plan parallèle justifiée par le gain de temps d’usinage (40% d’écart suivant la direction d’usinage choisie). _ Perspectives Ø Intégration d’un critère d’état de surface. Pierre-Yves PECHARD Ø Regroupement d’entité d’usinage grâce aux faisceaux directionnels. Ø Découpage de l’outillage en stratégie d’usinage et pas en entité géométrique. Ø Reconnaissance d’entité d’usinage assistée Comportement cinématique lors d’une stratégie en niveau de Z 22

12/14/2021 Pierre-Yves PECHARD Bibliographie. [CHO 03] B. K. CHOI, K. KO, « C-SPACE BASED CAPP ALGORITHM FOR FREEFORM DIE-CAVITY MACHINING » , Computer-Aided Design 35 (2003) 179 -189. [DUG 02] A. DUGAS, « Simulation d’usinage de formes complexes » , Thèse de doctorat, IRCCy. N_ Ecole Centrale Nantes, 2002 [JUN 02] C. S. JUN, D. S. KIM, S. PARK, « A new curved-based approach to polyhedral machining. » , Computer-Aided Design 34 (2002) 379 -389. [KIM 02] Bo H. KIM, Byoung K. CHOI, « Machining efficiency comparaison direction-parallel tool path with contourparallel tool path. » , Computer Aided Design 34 (2002) 89 -95. [LAR 99] C. LARTIGUE, E. DUC, C. TOURNIER, « Machining of free-form surfaces and geometrical specifications. » , Proc Instn Mech Engrs, 1999, vol 213, p 21 -27. [LAV 06] S. LAVERNHE, C. TOURNIER, C. LARTIGUE, « Kinematical performances in 5 -axis machining » , IDMME 2006, 17 -19 May, Grenoble, France. [MAW 95] B. K. MAWUSSI « Modèle de Représentation et de Définition d’Outillages de Forme Complexe. Application à la Génération Automatique de Processus d’Usinage » , Thèse de doctorat, Ecole Normale Supérieure de Cachan 1995. [PAT 03] V. PATELOUP, E. DUC, C. LARTIGUE et P. RAY, « Pocketing optimisation for hsm. Geometry tool path and interpolation mode influence on dynamic machine tool behaviour. » , Machine Engineering, 2003, vol 3, p 127 -138. [QUI 04] Y. QUINSAT, « Contribution au choix de stratégies d’usinage : application à la finition des pièces de formes complexes. » , Thèse de doctorat, Institut Français de Mécanique Avancée. [SUN 01] G. SUN, CH. SEQUINB, PK. WRIGHT, « Operation decomposition for freeform surface features in process planning » , Computer-Aided Design 33 (2001) 621 -636. [TAP 06] L. TAPIE, B. K. MAWUSSI, B. ANSELMETTI, (2006), « Machining strategy choice: performance viewer » , IDMME 2006, 17 -19 May, Grenoble, France. 23

Pierre-Yves PECHARD Merci de votre attention. 24 12/14/2021