Génération en ligne de trajectoires d'usinage par une approche de réduction de modèle - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

On-line manufacturing toolpaths generation based on a reduced order modelling approach

Génération en ligne de trajectoires d'usinage par une approche de réduction de modèle

Fabien Poulhaon

Résumé

This research work focuses on the adaptive programming of computer numerical control (CNC) machine tools. The developed approach investigates a way of optimizing the command by incorporating process data into the toolpaths generation procedure, in order to account for the actual geometry of the part being machined. Advanced numerical strategies employed offline enable an optimized use of measurement data collected on-line. Reduced order modelling is used to build algorithms suited to real-time purposes. The first part addresses machining of parts whose geometry cannot be precisely predicted because of important variabilities in shape and/or positionning. We propose a methodology to identify on-line the geometrical characteristics of the part and to generate in real-time an accurate toolpath. The feasibility of this method is analyzed through a numerical study and validated on an industrial CNC machine tool. The second part of this work is dedicated to machining of parts suffering from a distortion caused by residual stresses relief during the operation. The carried out strategy anticipates displacements induced within the part. A toolpath adjusted to the changing geometry of the part is generated on-line. Besides, the final deformed shape of the part is predicted from the beginning of the operation. This information is used to assess the viability of the component. Accuracy and robustness of the approach are demonstrated thanks to numerical simulations.
Les travaux présentés portent sur la programmation adaptative de machines-outils à commande numérique (MOCN). La démarche mise en oeuvre examine une voie d'optimisation de la commande par l'intégration de données du procédé dans le processus de construction du parcours d'usinage, afin de tenir compte de la réalité géométrique, statique ou dynamique, de la pièce mise en forme. Le recours, hors ligne, à des stratégies numériques avancées permet une utilisation optimisée de données de mesure collectées en ligne. Le concept de réduction de modèle est mis à profit pour disposer d'algorithmes compatibles avec des applications temps réel. Le premier volet abordé concerne l’usinage de pièces dont la géométrie ne peut être précisément prédite du fait de variabilités significatives de forme ou de mise en position. Nous proposons une méthodologie permettant l’identification en ligne des caractéristiques géométriques de la pièce usinée et la génération en temps-réel d’une trajectoire d’usinage conforme. Sa faisabilité est analysée au travers d’une étude numérique puis validée sur une MOCN industrielle. Le second volet a attrait à l’usinage de pièces se déformant par relaxation de contraintes résiduelles en cours de procédé. La stratégie développée permet l’anticipation en ligne des déplacements générés dans la pièce et la construction à la volée d’un parcours d’usinage adapté à la géométrie dynamique de la pièce. Par ailleurs, l’état final de déformation de la pièce est prédit dès le début de l’opération et permet d’évaluer la viabilité de la pièce. Précision et robustesse de l’approche sont démontrées au travers de simulations numériques.
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Dates et versions

tel-02985779 , version 1 (02-11-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02985779 , version 1

Citer

Fabien Poulhaon. Génération en ligne de trajectoires d'usinage par une approche de réduction de modèle. Génie mécanique [physics.class-ph]. Ecole Centale de Nantes, 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02985779⟩

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