Modélisation avancée du couple Machine Outil / Commande Numérique dans un contexte UGV pour l'optimisation du calcul de trajectoires multi axes - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2011

Modélisation avancée du couple Machine Outil / Commande Numérique dans un contexte UGV pour l'optimisation du calcul de trajectoires multi axes

(1)
1

Abstract

Within the context of high-speed machining, the different steps of the free-form elaboration process are at the origin of errors leading to quality decreasing of the product and lack of productivity. Indeed, due to these errors, trajectory execution involves geometrical deviations on the resulting machined surface. The control of these deviations is the main part of this study. First, research work deals with a detailed analysis of the process: trajectory calculation, interpolation carried out by the numerical controller, dynamical behaviour of the machine tool structure during machining. This analysis leads to the identification of the main sources of errors, and to evaluate corresponding geometrical deviations between the tool and the workpiece all process long. Among the various errors, the execution stage is a major source of the errors. Therefore, a modelling of the feed-drives is proposed with the aim of predicting execution errors. The model proposed is assessed through a series of trials performed with different machine-tools. This model is the support of the process optimisation. The process optimisation is approached with the minimization of geometrical deviations resulting from the effective tool trajectory while preserving productivity. A compensation method based on an inverse model is then proposed: the contouring error compensation method (CEC). This method takes advantage of the feeddrive model to predict deviations generated during the execution step (interpolation and servo). Illustrations highlight the efficiency of the CEC method in the reduction of geometrical errors.
Les différentes étapes du processus d'élaboration de pièces de formes complexes sont encore aujourd'hui le siège d'erreurs et de cloisonnement entre activités qui engendrent une perte de qualité du produit réalisé et un manque de productivité. La maîtrise des écarts géométriques observés sur les surfaces usinées par exécution de trajectoires UGV sont ainsi au centre de l'étude. Afin de mieux appréhender l'apparition des défauts géométriques dans le processus, les travaux débutent par une analyse détaillée du processus, allant de la génération des trajectoires, jusqu'au comportement dynamique de la structure de la machine-outil en passant par l'interpolation géométrique et temporelle par la commande numérique et le suivi des consignes ainsi générées par les asservissements. Cette analyse conduit à identifier les différentes sources d'erreurs, à évaluer les écarts géométriques outil/pièce engendrés et à proposer un découpage de ces écarts le long du processus. Parmi les différents défauts, l'étape d'exécution des trajectoires s'avère être une des principales sources d'écarts résultant sur la pièce. Une modélisation des asservissements est ainsi proposée afin de prédire les erreurs dites de suivi de trajectoires. Le modèle, testé et validé sur différentes machines outils, sert ensuite de support à l'optimisation du processus. L'optimisation du processus est abordée par minimisation des écarts résultants sur la trajectoire effective tout en préservant la productivité. A cet effet, une méthode de compensation par modèle inverse est proposée. S'appuyant sur un modèle de défauts liés à l'étape d'exécution (interpolation et asservissement) et à une réorganisation spatiale des écarts, la méthode de Compensation des Ecarts au Contour (méthode CEC) permet de diminuer significativement l'écart résultant sur la pièce.
Fichier principal
Vignette du fichier
MAC_DP_2011.pdf (9.37 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates and versions

tel-00764975 , version 1 (13-12-2012)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00764975 , version 1

Cite

David Prévost. Modélisation avancée du couple Machine Outil / Commande Numérique dans un contexte UGV pour l'optimisation du calcul de trajectoires multi axes. Génie mécanique [physics.class-ph]. École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00764975⟩
826 View
4217 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More