Improvement of the machine tool kinematical behaviour by optimising 5 axis tool paths

Amélioration du comportement cinématique des machines par l'optimisation des trajets d'usinage 5 axes

Cedric Castagnetti (1, 2)

1 LURPA - Laboratoire Universitaire de Recherche en Production Automatisée
2 LAMI - Laboratoire de Mécanique et Ingénieries

The precision - speed coupling is a major problematic for 5 axis milling. The precision respect generally compels the machine to slowdown. Moreover, the tool axis orientation algorithm does not consider the machine tool behaviour. These thesis works aim at two objectives: - Optimise the machine tool behaviour by modifying the tool axis orientation in the machine coordinate system. - Guarantee the geometrical constraints respect of the tool axis orientation. An optimisation under constraints is proposed. The objective function uses a simplified model of the machine tool behaviour. The Domain of Admissible Orientation concept is then defined to constrain the tool axis orientation in the part coordinate system then in the machine coordinate system for the optimisation to be achieved. The optimisation method is compared to alternative methods using criteria of computation speed and efficiency.

Le couplage précision-vitesse est une problématique importante de l'usinage à 5 axes. Le respect de la précision impose à la machine de ralentir. De plus, le calcul du trajet ne prend pas en compte le comportement de la machine et induit aussi des ralentissements. Ces travaux de thèse visent deux objectifs : Optimiser le comportement de la machine outil en modifiant l'orientation de l'axe outil dans le repère machine ; Garantir le respect des contraintes géométriques fonctionnelles sur l'orientation de l'axe outil. Une méthode d'optimisation sous contrainte est proposée. La fonction objectif utilise un modèle simplifié du comportement de la machine. Le concept du Domaine d'Orientation Admissible est alors défini pour contraindre l'orientation de l'outil dans le repère pièce puis dans le repère machine afin d'y réaliser l'optimisation. La méthode d'optimisation est comparée à des méthodes alternatives selon des critères de rapidité de calcul et de performance.

Mots clés: Cinématique; Contraintes (mécanique); Usinage; Machines-outils; Orientation

Domaines: Génie mécanique [physics.class-ph]; Génie mécanique [physics.class-ph]

Cedric Castagnetti. Amélioration du comportement cinématique des machines par l'optimisation des trajets d'usinage 5 axes. Génie mécanique [physics.class-ph]. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2008. Français. ⟨NNT : 2008CLF21878⟩. ⟨tel-00731128⟩