Le thème abordé est celui de la fabrication de pièces de formes complexes sur centre d'usinage à 5 axes et plus particulièrement le point de vue de la génération de trajectoires et de leurs exécutions sur les machines. Quatre thèmes distincts seront abordés dans les quatre chapitres proposés : la prise en compte des performances cinématiques du couple MO-CN en FAO, la prise en compte du modèle géométrique de la machine en FAO, Les formats d'échange et de description des données dans la chaîne numérique de fabrication et enfin l'industrialisation du polissage automatique sur MOCN 5 axes. Enfin dans la troisième partie sont regroupés les articles publiés dans des revues internationales et qui sont proposés comme documents de références pour les développements de la deuxième partie.
[SPI] Engineering Sciences, CFAO, génération de trajectoires, surface complexe, hauteur de crête, and surface d'usinage
Abstract
La qualité de réalisation des moules et matrices dépend de l'aptitude de chacune des activités du processus de conception et de fabrication à modéliser ou produire la géométrie attendue. Malgré l'intégration des contraintes de fabrication liées aux procédés d'obtention, il est difficile d'atteindre le niveau de qualité recherché car de nouvelles erreurs sont introduites lors de la génération des trajectoires. En effet, l'extraction de la géométrie nominale et sa re-modélisation sous forme de trajets d'usinage introduit de nombreuses approximations. La surface d'usinage apporte une évolution du processus de conception des formes en intégrant les spécifications fonctionnelles au calcul du trajet d'usinage. Nous menons une démarche d'identification de la surface d'usinage pour le fraisage à 5 axes en bout avec un outil torique. Cette nouvelle modélisation est utilisée pour implémenter une stratégie d'usinage particulière dite à hauteur de crête constante en fraisage 3 et 5 axes. Celle-ci améliore la qualité des surfaces usinées et permet d'augmenter la productivité de l'usinage et abaisser les coûts.
[SPI:MECA] Engineering Sciences/Mechanics, CFAO, génération de trajectoires, surface complexe, hauteur de crête, and surface d'usinage
Abstract
La qualité de réalisation des moules et matrices dépend de l'aptitude de chacune des activités du processus de conception et de fabrication à modéliser ou produire la géométrie attendue. Malgré l'intégration des contraintes de fabrication liées aux procédés d'obtention, il est difficile d'atteindre le niveau de qualité recherché car de nouvelles erreurs sont introduites lors de la génération des trajectoires. En effet, l'extraction de la géométrie nominale et sa remodélisation sous forme de trajets d'usinage introduit de nombreuses approximations. La surface d'usinage apporte une évolution du processus de conception des formes en intégrant les spécifications fonctionnelles au calcul du trajet d'usinage. Nous menons une démarche d'identification de la surface d'usinage pour le fraisage à 5 axes en bout avec un outil torique. Cette nouvelle modélisation est utilisée pour implémenter une stratégie d'usinage particulière dite à hauteur de crête constante en fraisage 3 et 5 axes. Celle ci améliore la qualité des surfaces usinées et permet d'augmenter la productivité de l'usinage et abaisser les coûts.
BOISSIER, MATHILDE, ALLAIRE, GRÉGOIRE, and TOURNIER, CHRISTOPHE
SIAM Journal on Control & Optimization; 2023, Vol. 61 Issue 2, p697-722, 26p
Subjects
STRUCTURAL optimization, MANUFACTURING processes, MATHEMATICAL optimization, TWO-dimensional models, and CONSTRUCTION planning
Abstract
This paper investigates the concurrent path planning optimization and the built part structural optimization for powder bed fusion additive manufacturing processes. The state of the art studies rely on existing patterns for trajectories for a fixed built shape. The shape is often optimized for its mechanical performance but rarely in a combined way with its path planning building process. In this work, a two-dimensional model (in the layer plane) of the process is proposed under a steady state assumption. Then a systematic path optimization approach, free from a priori restrictions and previously developed in [M. Boissier, G. Allaire, and C. Tournier [Struct. Multidiscip. Optim., 61 (2020), pp. 2437--2466], is coupled to a structural optimization tool, both of them based on shape optimization theory. This multiphysics optimization leads to innovative and promising results. First, they confirm that it is essential to take into account the part shape in the scanning path optimization. Second, they also give hints to some design recipes: the material and the source parameters must be related to the thickness of the bars that compose the structure. Indeed, the thickness of a bar is a key ingredient which determines the type of path pattern to scan it: straight line, Omega-pattern, and Wave-pattern. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
This paper summarises works carried out for defining tool trajectory formats well adapted to High Speed Machining (HSM). Advantages in using native polynomial formats, calculated directly from the CAD model, are highlighted. In particular, polynomial surface formats are presented as a generic format for tool trajectory. Illustrations show that surface formats represent a good compromise between smoothness machining time, and surface quality.
View/download PDF
