Modélisation du comportement cinématique des axes d'un centre d'usinage en fraisage à grande vitesse

Abstract

Dans le processus de fabrication en fraisage à grande vitesse ‘FGV’, l’étude de la réaction de la machine au cours de l’usinage est une tâche très délicate et importante. En effet, l’identification du comportement de la machine nécessite la modélisation de la loi de mouvement des axes et de la trajectoire réelle aux niveaux des discontinuités. Le nombre important de discontinuités engendrent une instabilité de la vitesse de déplacement des axes, ce qui implique une augmentation du temps d’usinage et un non respect de la vitesse d’avance programmée, se traduisant par des problèmes de productivité et une sous-estimation du coût de l’usinage pour l’industriel. L'objectif recherché dans cette étude est l'identification du comportement de la machine lors de passage sur une discontinuité entre des interpolations linéaire et circulaire en combinaison quelconque, tous en respectant la valeur d’erreur imposée. Pour ce faire, une modélisation analytique de la vitesse d’avance avec continuités en tangence a été élaborée ainsi qu’une modélisation géométrique de la trajectoire de l’outil aux niveaux des discontinuités. Cette dernière est basée sur la discrétisation de la trajectoire en plusieurs blocs qui ont entre eux une discontinuité en tangence ou bien en courbure. Ce modèle nous a permis d’avoir une estimation du temps de déplacement avec une erreur maximale de 5% par rapport au temps réel de déplacement. Enfin, une étude expérimentale a été réalisée sur un centre d’usinage en FGV. Elle est basée sur des tests élémentaires qui conduisent à analyser le comportement des axes lors de passage sur une discontinuité et à valider les modèles développés.