Pr

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Usinage de pièces de formes complexes méthode de
choix de stratégie dusinage.
Stage de 2eme année Master  Sciences de
lIngénieur  (SdI) Spécialité  Mécanique et
Ingénierie des Systèmes  (MIS)Orientation
 Robotique Productique  RP

Encadré par Bernardin Kwamivi MAWUSSI
Yann QUINSAT
Co-encadré par Laurent TAPIE
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• Problématique

• Objectif

• Proposer une méthode dassociation dun
  processus dusinage à une entité géométrique
  complexe dans le cas dune stratégie plan
  parallèle.

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Plan
1- Entité géométrique et association de
stratégies dusinage. 2- Processus U.G.V. de
finition. 3- Méthode de choix de stratégie
dusinage. 4- Détermination dune orientation
performante en plan parallèle. 5- Validation sur
un outillage de forge.
4
1- Entité géométrique et association de
stratégies dusinage.
Recherche Bibliographique.
MAW 95

• Découpage en entité géométrique.

Niveau 4 Macro entités Plan de joint Cavités de
la matrice
Niveau 3 Entités dusinage

• Association dune gamme dusinage.

5
1- Entité géométrique et association de
stratégies dusinage.
Recherche Bibliographique.
CHO 03

• Association de stratégies dusinage.

• Découpage en entité géométrique.

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1- Entité géométrique et association de
stratégies dusinage.
Recherche Bibliographique.
SUN 01
1er filtre interférences
2ème filtre inclinaisons
Stratégies associées suivant les inclinaisons et
les interférences
7
1- Entité géométrique et association de
stratégies dusinage.
Résultat.

• Méthode à forte implication de lexpert.

MAW 95 Pièce décrite dans un modèle
filaire. Usinage sur CN 3 axes
conventionnelles avec une F.A.O. 2D. gt
implication de lexpert lors du découpage en
entité.
CHO 03 Pièce décrite dans un modèle C.A.O.
3D. Usinage sur CN 3 axes conventionnelles
avec une F.A.O. 3D. gt implication de lexpert
lors de lassociation de stratégie et le
découpage.

• Méthode semi-automatique.

SUN 01 Pièce décrite dans un modèle C.A.O.
3D. Usinage sur CN 3 axes conventionnelles
avec une F.A.O. 3D. gt faible implication de
lexpert lors de la superposition des cartes.
gt Pas dintégration du phénomène U.G.V.
8
Plan
1- Entité géométrique et association de
stratégies dusinage. 2- Processus U.G.V. de
finition. 3- Méthode de choix de stratégie
dusinage. 4- Détermination dune orientation
performante en plan parallèle. 5- Validation sur
un outillage de forge.
9
2- Processus U.G.V. de finition.
Modèle retenu.
10
2- Processus U.G.V. de finition.
Génération de trajectoire.

• Cas du plan parallèle.

JUN 02 génération de séquence dusinage en
plan parallèle sur le maillage STL de la
surface offset.
STL de la surface offset
Famille de plans parallèles
Trajectoire outil

• Paramètres de la stratégie.

• Paramètres FAO pour construire un trajet sur
  surface offset
• pas longitudinal
• pas transversal
• direction dusinage
• LAR 99

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2- Processus U.G.V. de finition.
Apparition du phénomène U.G.V.

• Ralentissement de la machine.

DUG 02 modèle de passage de discontinuité. -
insertion dun cercle entre 2 segments Vitesse
sur un cercle gt Ralentissement de la machine
en fonction de b - plus b est grand Vfmax est
petit.

• Intérêt de choisir la direction dusinage.

• But diminuer les ralentissements de la machine
• - trouver les directions dont les trajets sont
  les moins discontinues.
• Minimise le nombre de discontinuités.
• Maximise le nombre de discontinuités.

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Plan
1- Entité géométrique et association de
stratégies dusinage. 2- Processus U.G.V. de
finition. 3- Méthode de choix de stratégie
dusinage. 4- Détermination dune orientation
performante en plan parallèle. 5- Validation sur
un outillage de forge.
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3- Méthode de choix de stratégie dusinage.
Choix dune stratégie dusinage de finition.
QUI 04
MAW 95
TAP 06
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Plan
1- Entité géométrique et association de
stratégies dusinage. 2- Processus U.G.V. de
finition. 3- Méthode de choix de stratégie
dusinage. 4- Détermination dune orientation
performante en plan parallèle. 5- Validation sur
un outillage de forge.
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4- Détermination dune orientation performante en
plan parallèle.
Méthode utilisée.
QUI 04

• Critère cinématique.

avec
PAT 03

• Construction du faisceau directionnel.

Fonction de performance en un point M
Faisceau directionnel à chaque point M de la
surface.
16
4- Détermination dune orientation performante en
plan parallèle.
Algorithme proposé.
STL de lentité géométrique
Poids affecté grâce un critère cinématique de
passage de discontinuité DUG 02
Barycentres  Gi  des facettes
STL de la surface offset dont la tolérance de
flèche est la tolérance dusinage.
Affectation des poids  P(d,Gi)  à chaque
triangle
Obtention de la fonction de performance pour
lentité
Faisceau directionnel pour une entité
avec
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4- Détermination dune orientation performante en
plan parallèle.
Affectation des poids  P(d,Gi) .

• Calcul de trajet sur STL.

Détermination de la géométrie de la surface
offset. Intersection plan dusinage/STL pour
chaque facette et chaque orientation. Association
du poids en fonction des discontinuités du
trajet calculé.

• Fonction poids.

blimite étant la valeur, donnée par le
constructeur, pour laquelle la machine passe la
discontinuité sans insérer de courbe, donc sans
ralentir.
18
Plan
1- Entité géométrique et association de
stratégies dusinage. 2- Processus U.G.V. de
finition. 3- Méthode de choix de stratégie
dusinage. 4- Détermination dune orientation
performante en plan parallèle. 5- Validation sur
un outillage de forge.
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5- Validation sur un outillage de forge.
Extraction des entités de base.

• Modèle CAO.

Association de toutes les entités géométriques de
base présentes dans le domaine des outillages de
forge. MAW 95

• Entité considérée.

Entité bras
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5- Validation sur un outillage de forge.
Association de séquences dusinage à lentité
bras .

• Fonction de performance .

Fdperformant 87 , 105 pour a 0,1 Donc
les séquences dusinage performantes sont des
stratégies en plan parallèle avec une direction
dusinage comprise entre 87 et 105.

• Illustration du faisceau directionnel .

Direction dusinage 20 Direction dusinage
90 Direction dusinage 100 Direction
dusinage 140
21
5- Validation sur un outillage de forge.
Classification des séquences dusinage.

• Simulation cinématique (viewer) .

Code couleur
TAP 06

• Validation de la méthode .

Erreurs sur le temps de simulation - FAO/réel
70 à 80 - Viewer/réel lt 5 40 gain temps
entre la séquence la plus lente et la plus
rapide. gt objectif atteint
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Conclusions et perspectives
Pas dintégration du phénomène U.G.V. dans les
méthodes proposées.

• Conclusions

• Modèle du processus U.G.V. de finition.
• Méthode de choix intégrant la cinématique
  machine.
• Détermination dune orientation performante en
  plan parallèle justifiée par le gain de temps
  dusinage (40 décart suivant la direction
  dusinage choisie).

• Perspectives

• Intégration dun critère détat de surface.
• Regroupement dentité dusinage grâce aux
  faisceaux directionnels.
• Découpage de loutillage en stratégie dusinage
  et pas en entité géométrique.
• Reconnaissance dentité dusinage assistée

Comportement cinématique lors dune stratégie en
niveau de Z
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Bibliographie.
CHO 03 B.K. CHOI, K.KO,  C-SPACE BASED CAPP ALGORITHM FOR FREEFORM DIE-CAVITY MACHINING , Computer-Aided Design 35 (2003) 179-189.
DUG 02 A. DUGAS,  Simulation dusinage de formes complexes , Thèse de doctorat, IRCCyN_ Ecole Centrale Nantes, 2002
JUN 02 C.S. JUN, D.S. KIM, S. PARK,  A new curved-based approach to polyhedral machining. , Computer-Aided Design 34 (2002) 379-389.
KIM 02 Bo H. KIM, Byoung K. CHOI,  Machining efficiency comparaison direction-parallel tool path with contour-parallel tool path. , Computer Aided Design 34 (2002) 89-95.
LAR 99 C. LARTIGUE, E. DUC, C. TOURNIER,  Machining of free-form surfaces and geometrical specifications. , Proc Instn Mech Engrs, 1999, vol 213, p 21-27.
LAV 06 S. LAVERNHE, C. TOURNIER, C. LARTIGUE,  Kinematical performances in 5-axis machining , IDMME 2006, 17-19 May, Grenoble, France.
MAW 95 B.K. MAWUSSI  Modèle de Représentation et de Définition dOutillages de Forme Complexe. Application à la Génération Automatique de Processus dUsinage , Thèse de doctorat, Ecole Normale Supérieure de Cachan 1995.
PAT 03 V. PATELOUP, E. DUC, C. LARTIGUE et P. RAY,  Pocketing optimisation for hsm. Geometry tool path and interpolation mode influence on dynamic machine tool behaviour. , Machine Engineering, 2003, vol 3, p 127-138.
QUI 04 Y. QUINSAT,  Contribution au choix de stratégies dusinage  application à la finition des pièces de formes complexes. , Thèse de doctorat, Institut Français de Mécanique Avancée.
SUN 01 G. SUN, CH. SEQUINB, PK. WRIGHT,  Operation decomposition for freeform surface features in process planning , Computer-Aided Design 33 (2001) 621-636.
TAP 06 L. TAPIE, B.K. MAWUSSI, B. ANSELMETTI, (2006),  Machining strategy choice performance viewer , IDMME 2006, 17-19 May, Grenoble, France.
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Merci de votre attention.