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Analyse de la mesure des déplacements doutils en fraisage. 10 ème Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 17-20 Avril 2007 MOREAU Vincent, Doctorant COSTES.

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1 Analyse de la mesure des déplacements doutils en fraisage. 10 ème Colloque National AIP PRIMECA La Plagne Avril 2007 MOREAU Vincent, Doctorant COSTES Jean-Philippe, Maître de conférence

2 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA2-16 Plan Description du dispositif utilisé Mesure des vibrations doutil sur 1 tour Etude des déphasages apparaissants entre les tours consécutifs –Etude dun cas stable –Etude dun cas instable Calcul des efforts et des déplacements –Calcul des déplacements à partir des efforts (validation de la méthode utilisé) –Calcul des efforts à partir des déplacements Conclusions et perspectives

3 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA3-16 Dispositif expérimental : loutil Outil –L=170 mm –Ø=20 mm –2 dents –L porte à faux = 120 mm –Attachement CoroGrip Capteur de déplacement sans contact à courant de Foucault –Déplacement de loutil dans le référentiel de la broche –Nécessite un diamètre minimum de loutil 2 plans de mesure : 44 mm et 78 mm au dessus des arêtes de coupe. Plan 1 Plan 2

4 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA4-16 Signaux enregistrés –4 capteurs de déplacements, sur le dispositif –2 accéléromètres pour contrôler les vibrations du dispositif (dans les 2 directions) –3 efforts, mesuré grâce à une platine de mesure Kistler –Signal Top Tour, issu du codeur de la broche

5 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA5-16 Déplacement de loutil sur un tour Cas stable a p =0.15mm N=9000 tr/min, déplacements effectifs de loutil pendant lusinage –Passage des deux dents dans la matière –Faux rond des plaquettes (une dent dominante) Epaisseur de copeau différente => déplacement maximum de loutil différent Dent 1 Dent 2 Dent 1 Dent 2

6 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA6-16 Mouvements dans le plan X / Y Essai stable ap=0,15 mm N=9 500 tr/min Dent1 Dent2 A quel phénomène correspondent ces phases dentrées et de sorties dans la matière ? Y+ X+ 0°90°180°270° Y+

7 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA7-16 Déphasage Superposition de plusieurs tour consécutifs de lenregistrement Essai stable ap=0,15 mm N= tr/min Le 3 premiers tours sont en phase Superposition de tous les tours Position angulaire des maximums

8 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA8-16 Déphasage Essai instable ap=0,25 mm N= 8500 tr/min Le 3 premiers tours sont déphasés Superposition de tous les tours Position angulaire des maximums

9 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA9-16 Calcul des efforts et des déplacements Démarche mise en œuvre: –Identification de paramètres de loutil –Calcul des déplacements à partir des efforts (pour la validation de la méthode de calcul) –Calcul des efforts à partir des déplacements (2 phases): Utilisation de la raideur statique Utilisation de la FRF Efforts FRFDéplacements Raideur (N/mm) Efforts Déplacements FRF -1 Efforts

10 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA10-16 Sonnage de loutil, détermination de la FRF Sonnage de loutil avec un marteau instrumenté –Calcul de la FRF grâce au logiciel dacquisition –Identification des paramètres de la FRF Fx ΔXΔX Outil Fo=678.5 Hz Ksi= % K=2631 N/mm Sonnage

11 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA11-16 Calcul des déplacements à partir des efforts Calcul des déplacements, utilisation de la FRF de loutil Essai stable ap=0,15 mm N=9000 tr/min Efforts FRFDéplacements Méthode de validation Problème du bruit des capteurs de déplacements Problèmes de la sollicitation dynamique de la platine

12 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA12-16 Calcul des efforts à partir des déplacements Première méthode, utilisation du gain simple issu du sonnage Déplacements Raideur (N/mm) Efforts Essai stable ap=0,15 mm N=9500 tr/min Méthode très simplifiée Utilisable pour les outils très flexibles uniquement

13 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA13-16 Calcul des efforts à partir des déplacements Deuxième méthode, utilisation de linverse de la FRF Déplacements FRF -1 Efforts Essai stable ap=0,15 mm N=8500 tr/min Essai instable ap=0,175 mm N=8500 tr/min Méthode plus rigoureuse Problème des vibrations propres de la platine de mesure defforts

14 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA14-16 Conclusions et perspectives Déplacement par tour: –Utilisation dun outil à une dent pour isoler les phénomènes –Compréhension des phénomènes Déphasage: –Possibilité de visualiser le déphasage de manière simple et rapide et de statuer sur létat de lusinage –Influence de la stabilité sur le déphasage Est il possible de lutiliser pour déterminer les paramètres de coupes optimums ?

15 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA15-16 Conclusions et perspectives Mesure defforts: –Avantages Système totalement extérieur au processus (pas dinfluence) Peu sensible aux résonances Permet les mesures de vibrations et defforts –Inconvénients Plus difficile à mettre en œuvre sur la machine Précision à améliorer –Améliorations Détermination de la FRF, broche à larrêt et en rotation Approximation de la FRF à un seul mode Utilisation dune platine de mesure defforts en fraisage avec compensation accélérométrique (ENSAM de PARIS)

16 18-20 avril ème Colloque AIP PRIMECA16-16 Merci de votre attention Si vous avez des questions ? MOREAU Vincent LABOMAP – équipe usinage ENSAM Cluny CLUNY Tel: Manufacturing21 Léquipe du laboratoire usinage de lENSAM de Cluny


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