A new partitioning method for machining free-form surfaces : application to parallel plane strategy in 3 axes and 3+2 axes

Une nouvelle méthode de découpage pour l'usinage des surfaces gauches : application à la stratégie par plans parallèles en 3 axes et 3+2 axes Les surfaces gauches sont très largement utilisées dans la modélisation d'objets. L'obtention de ces modèles se fait directement par usinage ou par réalisation d'un moule qui sera utilisé en fonderie ou en matriçage. Les logiciels de fabrication assistée par ordinateur ne proposent pas d'aide à l'utilisateur pour la planification des trajectoires. Les choix d'outils, de posage de la pièce dans l'espace de la machine et de stratégie sont souvent arbitraires et reposent sur des habitudes qui souvent conduisent à une faible efficacité. Nous nous proposons dans cette thèse, en vue d'augmenter la productivité, d'établir un critère permettant de justifier le choix de la géométrie de l'outil, du posage et de la stratégie associée. Des travaux de recherche ont prouvé l'efficacité des outils toriques par rapport aux outils sphériques en termes de taux d'enlèvement de matière. Cependant il a été montré que cette efficacité n'est avérée et maximale que pour une direction d'usinage bien précise qui est celle de la plus grande pente. La direction optimale d'utilisation des outils toriques variant sur toute la surface à usiner, des travaux plus récents ont proposé des méthodes de partitionnement de surface : la surface à usiner est découpée en zones qui sont chacune usinées suivant une direction optimale. La planification de trajectoires d'usinage des surfaces complexes se heurte aujourd'hui au problème du choix du nombre de zones lors du découpage de la surface à usiner : un découpage trop grossier ne permettra pas de garantir l'efficacité de l'utilisation d'un outil torique mais un découpage trop fin induira des temps de déplacement entre zones importants et des changements de direction fréquents qui forcent la machine à ralentir et ainsi pénaliseront la productivité. Une méthode de découpage minimal de la surface complexe garantissant l'efficacité d'un outil torique est donc développée et proposée dans ces travaux. Un coefficient d'efficacité permettant de quantifier l'intérêt de l'utilisation d'un outil torique par rapport à un outil sphérique est introduit puis une stratégie de découpage de la surface garantissant l'efficacité d'un outil torique en tout point usiné est établie. La méthode est ensuite étendue en prenant en compte dans un premier temps un posage optimal puis en modifiant le posage (sur une machine 5 axes utilisée en 3+2 axes) pour chaque zone considérée. De nombreuses simulations démontrent l'efficacité de la méthode qui a également été validée expérimentalement.