Feature-based manufacturing integration for CNC machine programming in a multi-process environment
Intégration de la programmation basée entités pour la fabrication sur machines à commandes numériques dans un contexte multi-process
Résumé
These research works aim at integrating feature based manufacturing for Computer Numerical Control (CNC) Machine Tool programming. This emerging programming method is based on the concepts conveyed by STEP-NC standard associated with ISO 14649 norm. Four main research axis are proposed. The first one deals with the evolution of current programming to feature based programming and the development of STEP-NC standard. For this, we proposed two main contributions to STEP-NC standard in the frame of our participation to the ISO 14649 normative committee: the first one is the integration of toolpaths generation pattern strategies with application to trochoïdal and plunge milling; the second one is the participation to the development of the STEP-NC machine tool functional model. The second axis focuses on the evolution of the manufacturing system to benefit from feature based programming. We propose a concept of eXtended Manufacturing Integrated System (XMIS) composed of the eXtended CAD and eXtended CNC systems. In the third axis, we enlarge the study to the multi-process context by the integration of several manufacturing processes in a unique STEP-NC workplan. We also study simulation tools management with the description of simulation spaces concept. The last axis presents the development of the STEP-NC Platform for Advanced and Intelligent Manufacturing (SPAIM) for validation and implementation of the concepts presented in this thesis. It integrates feature based programming from the model to the real part manufactured on industrial resources. It also shows the multidirectional impact of modifications all along the manufacturing numerical chain.
Les travaux présentés portent sur l'intégration de la programmation basée entités des machines-outils à commande numérique (MOCN). Cette programmation émergente s'appuie sur les concepts véhiculés par le standard STEP-NC et la norme ISO 14649. Quatre axes de recherche sont proposés. Le premier concerne l'évolution de la programmation actuelle vers la programmation basée entités et l'enrichissement du standard STEP-NC. Pour ceci, nous proposons deux contributions principales au standard STEP-NC dans le cadre de notre participation au comité normatif de l'ISO 14649 : l'intégration de stratégies d'usinage à motifs avec pour application l'usinage trochoïdal et le tréflage, et l'élaboration d'un modèle fonctionnel STEP-NC des MOCN. Le deuxième axe se focalise sur l'évolution du système de fabrication pour tirer profit de la programmation basée entités. Nous proposons un concept de système étendu de fabrication intégrée XMIS (eXtended Manufacturing Integrated System) ainsi qu'une déclinaison concrète à travers la CAO étendue et la CN étendue. Au cours du troisième axe, nous étendons l'étude à l''intégration de plusieurs procédés au sein d'une même gamme de fabrication STEP-NC et étudions l'organisation des outils de simulation dans ce contexte multi-process avec la description d'espaces de simulation. Le quatrième axe porte sur la validation et la mise en œuvre des concepts proposés avec le développement de la plate-forme SPAIM (STEP-NC Platform for Advanced and Intelligent Manufacturing) qui intégre la programmation basée entités du modèle à la pièce usinée sur des moyens industriels et montre l'impact multidirectionnel des modifications tout au long de la chaîne numérique.