Surveillance d'usinage en fraisage de pièces complexes par un suivi de la broche

• Auteur / Autrice : Mathieu Ritou
• Direction : Jean-Yves Hascoët
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en communications et cybernétique (Nantes) (1958-2017)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Centrale Nantes (1991-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fraisage (travail des métaux)

Usinage

Résumé

Pour sécuriser le processus de fabrication, garantir la qualité des pièces et atteindre une pleine productivité, des Systèmes de Surveillance Automatiques de l’Usinage (SSAU) sont nécessaires. Notre objectif est de proposer un SSAU efficace et fiable pour la production flexible par fraisage. Plusieurs critères bibliographiques ont d'abord été testés dans des conditions de coupe et de trajectoires industrielles. Leurs faiblesses ont été mises en évidence. Nous avons alors proposé une nouvelle méthode : la Surveillance d'Usinage Intermittente. L'état de l'outil est estimé à partir des efforts de coupe, puis reporté sur une carte de contrôle. Pour plus de fiabilités, seules les zones où la coupe est stable sont surveillées. Afin d'augmenter la précision, la robustesse et le domaine de validité de la méthode, des améliorations ont ensuite été apportées. Les estimations de l’état de l’outil sont affinées pendant l’usinage, grâce à des simulations numériques effectuées au préalable. Des essais ont validé l’approche, par des détections fiables de l'état de l’outil (endommagé ou non). Enfin, il est montré que notre méthode permet de détecter de très faibles endommagements de l’outil, survenant au cours de l’usinage d’une pièce. Notre SSAU est couplé à un système d’inspection des outils hors-usinage pour confirmer les détections. Notre méthode n'est pas perturbée par l’usure des outils. Une table dynamométrique n'étant pas viable industriellement, nous avons finalement montré que l'utilisation de notre méthode avec des capteurs inductifs permet, dans un cadre industriel, de détecter de faibles endommagements de l'outil, lors de production flexible en fraisage.

In order to ensure manufacturing process safety, workpiece quality and full productivity, Tool Condition Monitoring (TCM) systems are needed. Despite solutions for mass productions, there is a lack of reliable solutions for flexible manufacturing in milling (the latter producing notably high added value and complex parts). The purpose of this work is to propose a reliable TCM solution for flexible manufacturing in milling. Firstly, indicators retrieved from literature are implemented with industrial trajectories and cutting conditions and their limits are identified. Then, a new Versatile In-process tool condition Monitoring (VIM) system is suggested. To tackle the problem of reliability, monitoring is stopped during cutting transients. Tool state is estimated from cutting forces and plotted in a control chart. In order to increase precision, robustness and field of application of our method, improvements are proposed. For example, in-process estimations of tool state are refined thanks to off-line numerical simulations. VIM approach is validated by reliable detections of the state of a 5 inserts tool (damaged or not). Lastly, we have shown that the method allows detecting cutter breakages such as very small chipping, occurring during workpiece machining. It is also proposed that the VIM system is coupled with an off-line tool inspection system, to confirm detections. The method is unaffected by tool wear. Since dynamometer table is incompatible with industrial productions, alternative sensor was search. It was shown that the VIM system applied to inductive sensors allows detecting small cutter breakage during flexible manufacturing in milling and in industrial condition.