Conditions de coupe en fraisage à grande vitesse : effet de la variation de la vitesse d’avance

Cutting conditionsinhigh speed milling : effect of the variationofthe feed rate

• Auteur / Autrice : Bassem Gassara
• Direction : Gilles Dessein, Wassila Bouzid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique, mécanique des matériaux
• Date : Soutenance le 08/11/2013
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie de Production / LGP

Mots clés

Mots clés libres

Fraisage à grande vitesse

Vitesse d’avance

Discontinuités

Temps cycle

Diamètre de l’outil

Stratégie d’usinage

High speed milling

Feed rate

Discontinuity

Cycle time

Diameter of tool

Machining strategy.

Résumé

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 de cette thèse est de développer un outil informatique qui permet de calculer la vitesse d’avance et de faire une estimation précise du temps de cycle pour n’importe quelle trajectoire générée par un logiciel de FAO. Pour ce faire, nous avons déterminé un modèle qui permet d’identifier le comportement cinématique des axes d’un centre d’usinage en FGV pour toute forme de trajectoire. À partir de la modélisation de la variation de la vitesse d’avance, nous avons déterminé le temps réel selon les trajectoires et l’erreur imposée par le bureau des méthodes. Enfin, nous utilisons ces résultats pour mettre en place une méthodologie pour l’aide au choix du diamètre de l’outil et de la stratégie d’usinage. Afin de valider les modèles et les méthodologies développés, une étude expérimentale a été réalisée sur des applications didactiques et industrielles.

In the context of high speed milling ‘‘HSM’’, the feed rate does not always reach the programmed value during the machining process which implies an increase of machining time and non-compliance with the programmed feed rate. This phenomenon leads to productivity issues and an underestimation of the cost of machining for the industry.The aim of this study is to develop a computerised tool in order to automate the determination process of the evolution of the feed rate for an imposed error and the estimation of cycle time and production cost. To begin with,a modeling approach in order to evaluate feed rate during any type of discontinuity between linear and circular contours in different combination by taking into account the specific machining tolerances.is presented. Then, the cycle time will be estimated with a maximum error of 7% between the actual and the prediction cycle time. The proposed method permits to develop a methodology to determine the optimal diameter of the tool and the optimal strategy. Finally, an industrial application was carried out in order to validate models and to determine the influence of feed rate evolution on the cycle time.