Optimisation of CNC machine tools programming - Application to parallel kinematics machines
Optimisation de la programmation des MOCN - Application aux machines à structure parallèle
Résumé
These research works aim to define new optimisation ways for CNC machine tool programming that are enabled by the development of parallel kinematics milling machines. Four research axes were identified. The first one deals with the preparing of machining operations and evaluates the implementation of new milling tool paths (plunge milling and trochoïdal milling) on parallel NC machine tools. The main object is to determine the best milling strategy according to the application constraints and the employed machining mean. Then, the second axis focuses on incremental sheet forming which is an emerging manufacturing process that can be carried out on milling machine tools. We prove that an adapted programming of the toolpath can strongly optimise its implementation. Moreover its capability depends on the one of the selected machine tool. On the third axis, we propose a new toolpath programming approach, called ICAM (Intelligent Computer Aided Manufacturing). It optimises the machining programming thanks to an evaluation of process data made into the CNC. Finally, the fourth axis proposes two evolutions for CNC programming. The first one deals with the rise of e-manufacturing and its consequences on the environment and the use of NC machine tools. The second one presents the development of a new data standard, Step_NC. This latest stands for the ideal background regarding to the optimisations proposed about the other research axes, while leading to further progress in NC programming.
Les travaux de recherche présentés visent à définir des voies d'optimisation concernant la programmation des MOCN liées au développement des machines à structure parallèle. Nous avons identifié quatre axes de recherche permettant d'adapter la programmation de la machine à l'application visée. Le premier axe traite de la préparation de la fabrication, en particulier le choix de la stratégie d'usinage, en évaluant le potentiel de nouvelles trajectoires (tréflage et usinage trochoïdal) et en définissant des fenêtres de performance pour les principales stratégies d'usinage en fonction des aptitudes de la machine employée. Le deuxième axe se focalise sur le formage incrémental, procédé émergent. Nous montrons que le recours à une programmation adaptée améliore la mise en oeuvre de ce procédé et que les voies d'optimisation sont fonction des capacités de la MOCN choisie. Au cours du troisième axe, nous proposons une nouvelle approche de programmation avancée des parcours d'outil, la méthode ICAM (Intelligent Computer Aided Manufacturing). Elle permet d'optimiser la programmation implémentée en s'appuyant sur une évaluation par le DCN de données process en cours de fabrication. Le quatrième axe porte enfin sur les évolutions à moyen terme de la programmation en s'intéressant d'un côté aux mutations de l'environnement des MOCN générées par le développement de l'e-manufacturing et d'un autre côté à la mise en place d'un nouveau standard de programmation des machine outils, le format Step_NC. Ce dernier constitue un cadre idéal aux optimisations proposées pour les autres axes de recherche, en plus de conduire à de nouvelles avancées en programmation des MOCN.