Simulation numérique de l'usinage à l'échelle macroscopique : prise en compte d'une pièce déformable
Résumé
The idea to set up a relatively general simulator of the mechanical part of machining on a macroscopic scale is at the origin of this work. The principal contribution of this work is the taking into account of parts whose zone concerned with machining is flexible. This presence of deformed
L'idée de mettre en place un simulateur relativement général de la partie mécanique de l'usinage à l'échelle macroscopique est à l'origine de ce travail.
Le principal apport de ce travail est la prise en compte de pièces dont la zone concernée par l'usinage est flexible. Cette présence de déformations dans la pièce a nécessité une définition précise de l'enlèvement de matière. Cette définition se fonde sur une configuration dite matérielle, où la réalisation pratique de la simulation de l'usinage est effectuée.
Par ailleurs, les pièces flexibles étant généralement très minces, l'enlèvement de matière peut modifier de façon significative le comportement dynamique de la pièce (perte de masse et de raideur). Pour être fidèle, une simulation doit alors prendre en compte cette modification de façon régulière en cours d'usinage. Nous montrons que cette prise en compte ne peut dans certains cas être évitée, et nous proposons une stratégie limitant les coûts numériques induits par cette prise en compte.
Un autre apport du travail réalisé est l'utilisation d'un modèle géométrique différent de celui des approches précédentes du LMSP, pour représenter le volume occupé par la pièce. Avec le modèle géométrique de la pièce retenu dans les travaux précédents du LMSP (modèle B-Rep analogue aux modèles utilisés en CAO), de très nombreuses intersections de polyèdres conduisent à des facettes "dégénérées" dont la prise en compte dans les algorithmes d'intersection est loin d'être triviale et constitue actuellement un des points bloquants pour ce qui concerne la robustesse. La nouvelle technique adoptée est celle des Z-buffer où la pièce est modélisée par des dexels (ensemble de « bâtonnets » disposés sur une matrice régulière). Cette description permet de simplifier sensiblement les algorithmes d'intersection tout en les rendant plus robustes. Cette nouvelle description nous a conduit à revoir la démarche de modélisation de l'interaction outil/pièce et notamment la démarche de calcul des efforts de coupe. Cette modélisation s'intègre dans le logiciel Nessy du LMSP. Par les résultats obtenus, nous démontrons la faisabilité de notre approche et son potentiel d'analyse.
Le principal apport de ce travail est la prise en compte de pièces dont la zone concernée par l'usinage est flexible. Cette présence de déformations dans la pièce a nécessité une définition précise de l'enlèvement de matière. Cette définition se fonde sur une configuration dite matérielle, où la réalisation pratique de la simulation de l'usinage est effectuée.
Par ailleurs, les pièces flexibles étant généralement très minces, l'enlèvement de matière peut modifier de façon significative le comportement dynamique de la pièce (perte de masse et de raideur). Pour être fidèle, une simulation doit alors prendre en compte cette modification de façon régulière en cours d'usinage. Nous montrons que cette prise en compte ne peut dans certains cas être évitée, et nous proposons une stratégie limitant les coûts numériques induits par cette prise en compte.
Un autre apport du travail réalisé est l'utilisation d'un modèle géométrique différent de celui des approches précédentes du LMSP, pour représenter le volume occupé par la pièce. Avec le modèle géométrique de la pièce retenu dans les travaux précédents du LMSP (modèle B-Rep analogue aux modèles utilisés en CAO), de très nombreuses intersections de polyèdres conduisent à des facettes "dégénérées" dont la prise en compte dans les algorithmes d'intersection est loin d'être triviale et constitue actuellement un des points bloquants pour ce qui concerne la robustesse. La nouvelle technique adoptée est celle des Z-buffer où la pièce est modélisée par des dexels (ensemble de « bâtonnets » disposés sur une matrice régulière). Cette description permet de simplifier sensiblement les algorithmes d'intersection tout en les rendant plus robustes. Cette nouvelle description nous a conduit à revoir la démarche de modélisation de l'interaction outil/pièce et notamment la démarche de calcul des efforts de coupe. Cette modélisation s'intègre dans le logiciel Nessy du LMSP. Par les résultats obtenus, nous démontrons la faisabilité de notre approche et son potentiel d'analyse.