Modélisation et évaluation du comportement dynamique d'une structure de machine outil UGV pour la prédiction des défauts géométriques

David Prévost (1) , Sylvain Lavernhe (1) , François Louf (2) , Philippe Rouch (3)

1 LURPA - Laboratoire Universitaire de Recherche en Production Automatisée
2 LMT - Laboratoire de Mécanique et Technologie
3 LBM - Laboratoire de biomécanique

To achieve better performances in term of productivity, High Speed Machining centers have increasing kinematical characteristics. High accelerations caused by the trajectory execution dynamically load mechanical structure, axes and joints. Such deformations of mechanical components a ect the actual position of the tool in the machining frame. Hence, these gemetrical deviations make the machined geometry of the part vary from the expected one. Within the context of managing the HSM process, this study develops a framework and choice of nite element model to evaluate the structure dynamical behavior of a HSM center. Based on the proposed model, a calculation method is detailed to evaluate the geometrical deviations induced by the trajectory execution. The presented works can thus be used as a tool for the structure design of machine, the adjustment and the optimization of kinematical parameters for machining.

Pour atteindre des performances accrues en terme de productivité, les centres d'Usinage Grande Vitesse possèdent des caractéristiques cinématiques élevées. Les fortes accélérations mises en jeu lors de l'exécution des trajectoires sollicitent dynamiquement la structure et les liaisons. Les déformations engendrées peuvent alors se répercuter sur la position effective de l'outil par rapport à la pièce créant des écarts géométriques par rapport à la géométrie attendue. Dans un contexte de maîtrise du processus de réalisation de pièces en UGV, les travaux développés présentent une démarche et un choix de modélisation éléments finis pour évaluer le comportement dynamique d'une structure de centre UGV. Basé sur ce modèle, une méthodologie de calcul est proposée pour évaluer les écarts géométriques générés lors de l'exécution de trajectoires types. Ces travaux constituent ainsi une voie pour le dimensionnement de structure, le réglage et l'optimisation des paramètres cinématiques pour l'usinage.

Mots clés: Usinage Grande Vitesse; dynamique de structure; écarts géométriques

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

David Prévost, Sylvain Lavernhe, François Louf, Philippe Rouch. Modélisation et évaluation du comportement dynamique d'une structure de machine outil UGV pour la prédiction des défauts géométriques. 20ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2011, Besançon, France. CDROM paper n°714. ⟨hal-00637859⟩