Xavier BEUDAERT

• Emmanuel DUC, Professeur à l'IFMA - Clermont-Ferrand, Rapporteur
• Jean-Yves HASCOET, Professeur à l'Ecole Centrale de Nantes, Rapporteur
• Didier DUMUR, Professeur à Supélec - Gif-sur-Yvette, Examinateur
• Richard BEAREE, Maître de Conférences à l'ENSAM de Lille, Examinateur
• Sylvain LAVERNHE, Maître de Conférences à l'ENS de Cachan, Co-encadrant
• Christophe TOURNIER, Professeur à l'ENS de Cachan, Directeur de thèse

Contexte et objectif de la thèse

Le processus de fabrication des pièces usinées arrive à maturité concernant la Fabrication Assistée par Ordinateur et la maîtrise du procédé d'usinage. Aujourd'hui, les perspectives d'améliorations importantes sont liées à l'optimisation de la commande numérique et de ses interactions avec le reste du processus de fabrication.

L'objectif de cette thèse est donc de redéfinir les briques de base d'une commande numérique pour optimiser le processus d'usinage 5 axes grande vitesse des surfaces complexes.

La création d'une nouvelle commande numérique nécessite le développement des algorithmes qui transforment le programme d'usinage en consignes échantillonnées pour les axes de la machine.

Démarche et méthode

La première partie des travaux consiste à rendre la géométrie suffisamment continue notamment pour les trajets interpolés linéairement en 5 axes qui présentent des discontinuités en tangence. Ensuite, une méthode originale d'interpolation temporelle du trajet respectant les contraintes cinématiques et en particulier le jerk de chacun des 5 axes de la machine est appliquée pour générer la trajectoire d'usinage.       

L'implémentation matérielle de ces algorithmes permet de piloter une machine d'usinage grande vitesse 5 axes avec la commande numérique ouverte. Ainsi, les verrous technologiques associés aux commandes numériques industrielles sont levés et la chaîne numérique est entièrement contrôlée de la CFAO jusqu'au déplacement des axes.
     
La maîtrise complète de la commande numérique offre la possibilité de définir exactement le trajet d'usinage à partir de la CAO sans introduire les écarts géométriques inhérents aux formats de description standard.

L'interpolation de la trajectoire d'usinage directement sur la surface à usiner améliore de manière significative la qualité et la productivité de l'usinage des surfaces complexes. La commande numérique PREMIUM-OpenCNC permet la validation expérimentalement de ces travaux et ouvre de nombreuses autres voies d'améliorations du processus de fabrication.

Mots-clés :
Commande numérique ouverte, Usinage Grande Vitesse, fraisage 5 axes, jerk, lissage, vitesse d'avance réelle, interpolation temporelle, écarts géométriques.