Modélisation du comportement dynamique non linéaire d'un système machine-outil-pièce lors d'une opération de perçage PDF Download
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Author: Amir Kessentini
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Category :
Languages : fr
Pages : 171
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Book Description
Les travaux de recherche menés dans cette thèse représentent une méthodologie de travail pour contribuer à l'étude du comportement dynamique non linéaire du systhème machine-outil-pièce en perçage. Cette méthodologie est orientée selon les objectifs pricipaux relatifs à cette thèse. En effet, la recherche bibliographique réalisée a permis d'effetuer un aperçu sur les travaux existants dans ce cadre et indentifierles phénomènes vibratoires générés par la dynamique de coupe et des mécanismes d'instabilité de la coupe mis en jeu. Ensuite, les modèles numériques développés ont fait l'objet d'une étude du comportementdynamique des systèmes outil-pièce et machine-outil-pièce. Une première modélisation masse-ressort du système outil-pièce a été réalisée pour analyser le comportement dynamique de le cellule élémentaire d'usinage. Une deuxième modélisation par la methode des éléments finis de poutre du système machine-outil-piècea été dévelopée en tenant compte de l'effet gyroscopique. Enfin, la méthodologie experimentale développée a mis en evidence l'influence de "l'effet gyroscopique" sur le comportement dynamique global du système machine-outil-pièce. Cette étude expérimentale a necessité le développement d'un plan d'experiences complet pour bien définir les paramètres d'entrée/sortie et organiser les essais. Des essais préliminaires ont été réalisés pour bien sélectionner les variables. les modèles et les études issus de cette thèse donnent une vue d'ensemble de la dynamique compliquée de la coupe en perçage et apportent une compréhension du problème de vibration du système machne-outil-pièce pour cette application.
Author: Amir Kessentini
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Languages : fr
Pages : 171
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Les travaux de recherche menés dans cette thèse représentent une méthodologie de travail pour contribuer à l'étude du comportement dynamique non linéaire du systhème machine-outil-pièce en perçage. Cette méthodologie est orientée selon les objectifs pricipaux relatifs à cette thèse. En effet, la recherche bibliographique réalisée a permis d'effetuer un aperçu sur les travaux existants dans ce cadre et indentifierles phénomènes vibratoires générés par la dynamique de coupe et des mécanismes d'instabilité de la coupe mis en jeu. Ensuite, les modèles numériques développés ont fait l'objet d'une étude du comportementdynamique des systèmes outil-pièce et machine-outil-pièce. Une première modélisation masse-ressort du système outil-pièce a été réalisée pour analyser le comportement dynamique de le cellule élémentaire d'usinage. Une deuxième modélisation par la methode des éléments finis de poutre du système machine-outil-piècea été dévelopée en tenant compte de l'effet gyroscopique. Enfin, la méthodologie experimentale développée a mis en evidence l'influence de "l'effet gyroscopique" sur le comportement dynamique global du système machine-outil-pièce. Cette étude expérimentale a necessité le développement d'un plan d'experiences complet pour bien définir les paramètres d'entrée/sortie et organiser les essais. Des essais préliminaires ont été réalisés pour bien sélectionner les variables. les modèles et les études issus de cette thèse donnent une vue d'ensemble de la dynamique compliquée de la coupe en perçage et apportent une compréhension du problème de vibration du système machne-outil-pièce pour cette application.
Author: Juan de Dios Calderon Najera
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Languages : fr
Pages : 204
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Book Description
L'usinage des pièces flexibles, les usinages durs et les usinages à grande vitesse, nécessitent des études du comportement dynamique du processus. Il faut traiter, en particulier, les vibrations liées au phénomène de coupe. Il s'agit d'abord de caractériser et de formaliser les phénomènes mécaniques élémentaires, puis de considérer l'ensemble des éléments qui participent au processus. Lors d'une opération d'usinage, les vibrations sont contrôlées à priori, par un grand nombre de variables telles que les paramètres de coupe, la flexibilité de la pièce et celle de l'outil. Les modèles de comportement à intégrer dans les logiciels de Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur (CFAO) pour prévoir le compôrtement dynamique sont inexistants. C'est dans ce cadre général que s'inscrit l'objet de ce travail de recherche. Il s'intéresse à la caractérisation du comportement dynamique des pièces et d'outils flexibles lors d'une opération de tournage. La recherche d'un modèle permettant de prévoir la réponse dynamique est complexe à cause du nombre des éléments concernés (pièce, outil, coupe, machine-outil,...) et des phénomènes de coupe à modéliser. Des calculs par la Méthode des Eléments Finis (MEF) donnent la réponse de la pièce à usiner. Les flexibilités de l'outil et de son support sont aussi considérées pour construire un modèle dynamique global. Les phénomènes de coupe sont formalisés à partir de résultats expérimentaux (COM). Des critères de stabilité sont ainsi déduits. Des opérations successives de tournage extérieur de tube à paroi interne mince, d'alésage de tube à paroi épaisse et à paroi mince sont considérées pour conforter la modélisation.
Author: Thomas Bonnemains
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 140
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Book Description
Les travaux de thèse s'intéressent à l'impact de la structure des machines outils à architecture parallèle sur la qualité d'usinage. L'apport des architectures parallèles dans le domaine de la machine outil en Usinage Grande Vitesse provient surtout de leurs capacités dynamiques très élevées. Cependant, les masses mobiles faibles et les choix technologiques retenus pour réaliser les structures font que ces machines se déforment en usinage. L'impact de ces déformations élastiques sur la pièce usinée n'est pas négligeable et doit être maitrisé. L'étude des comportements statique et dynamique de ces machines est donc réalisée à l'aide de modèles prédictifs de comportement. Ces modèles sont appliqués à différentes architectures parallèles et leurs paramètres identifiés à l'aide de mesures expérimentales. Les méthodes de modélisation et la formulation employées permettent de prendre en compte les flexibilités des jambes et des liaisons des machines étudiées. De plus, les modèles de liaisons s'appuient sur une analyse technologique de celles-ci et permettent de représenter au mieux leur comportement (souvent non-linéaire). Enfin, l'intégration des simulations proposées dans la définition d'un processus sur ce type de machine est étudiée. Le modèle dynamique développé est appliqué à la machine Triptéor X7 afin de simuler une opération de contournage. Les défauts calculés sont finalement comparés à ceux obtenus lors de la réalisation de l'opération sur cette machine outil
Author: KHALED.. DEKELBAB
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Languages : fr
Pages : 176
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Book Description
LA PRESENTE ETUDE S'INSCRIT DANS LE CADRE DES TRAVAUX SUR LA SIMULATION NUMERIQUE DES PROCEDES D'USINAGE PAR OUTIL COUPANT. ELLE EST DESTINEE A MIEUX COMPRENDRE LES DIVERS PHENOMENES VIBRATOIRES QUI SURVIENNENT PENDANT L'USINAGE ET QUI ONT UNE INFLUENCE SUR LA GEOMETRIE FINALE DE LA SURFACE USINEE (METROLOGIE ET ETAT DE SURFACE). ELLE VISE UNE APPROCHE PREDICTIVE DE LA GEOMETRIE DETAILLEE FINALE DE LA PIECE USINEE, PRINCIPALEMENT DES DEFAUTS DE SURFACE. LA SIMULATION TRAITEE DANS CE TRAVAIL EST EFFECTUEE A UN NIVEAU MACROSCOPIQUE. ELLE S'APPUIE DONC SUR DES HYPOTHESES CONDUISANT A DES MODELISATIONS SIMPLIFIEES DU PHENOMENE D'ENLEVEMENT DE MATIERE ET DES EFFORTS DE COUPE QUI EN RESULTENT. ELLE PREND PAR CONTRE EN COMPTE LE COMPORTEMENT VIBRATOIRE DU SYSTEME PIECE-OUTIL-MACHINE SANS REJETER A PRIORI AUCUN DES ASPECTS MECANIQUES QUI PEUVENT AVOIR UNE INFLUENCE SUR LES RESULTATS. LA SURFACE USINEE EST CONNUE, AINSI QUE LES VALEURS DES DIVERS DEPLACEMENTS, EN FONCTION DU TEMPS. DEUX LOGICIELS PROTOTYPES ONT ETE REALISES L'UN TRAITE LES PROBLEMES 2,5D L'AUTRE EST COMPLETEMENT 3D. D'AUTRE PART, ON PRESENTE ICI CERTAINS ASPECTS DE L'ETUDE EXPERIMENTALE QUI A ETE MENEE PARALLELEMENT A NOTRE TRAVAIL. CETTE CORRELATION DES RESULTATS EXPERIMENTAUX AUX RESULTATS DE LA SIMULATION NOUS A PERMIS D'AMORCER UNE DEMARCHE DE CARACTERISATION FINE DES DIFFERENTS MODELES IMPLIQUES DANS LA SIMULATION. LE TRAITEMENT DE CERTAINS CAS SIMPLES (TELS QUE LE FRAISAGE DE PROFIL ET LA FRAISAGE DE FACE D'UN PLAN) ILLUSTRE LES DIVERSES POSSIBILITES DU LOGICIEL DEVELOPPE AINSI QUE SES POTENTIELS
Author: George Moraru
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Languages : fr
Pages : 138
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Cette thèse contribue à la modélisation et à l'étude de la dynamique de la coupe vibratoire, ayant comme application immédiate et comme objectif, la validation du perçage vibratoire par tête auto-vibrante. Les modèles de la coupe vibratoire qui ont été développés ont fait l'objet d'une analyse de stabilité et d'une étude détaillée par simulations numériques. Les phénomènes non linéaires engendrés par la coupe vibratoire ont été mis en évidence par simulations et par une campagne d'expérimentations. Les modèles et les études issus de cette thèse donnent une vue d'ensemble de la dynamique compliquée de la coupe vibratoire et apportent une compréhension fine des aspects pratiques du perçage vibratoire par tête auto-vibrante. Les moyens expérimentaux développés et mis en oeuvre constituent un outil d'investigation performant et indispensable à l'analyse systématique du procédé, dans le but de son industrialisation.
Author: Bertrand Kientz
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Languages : fr
Pages : 401
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ETUDE DE L'UTILISATION D'UN GRAND FICHIER DE STOCKAGE DES DONNEES POUR LA MODELISATION D'UN SYSTEME COMPLEXE. ETUDE DE LA VALIDITE THEORIQUE ET DE LA FAISABILITE PRATIQUE D'UN TEL FICHIER-MODELE, ET MISE EN OEUVRE D'UN LOGICIEL OPERATIONNEL. UTILISATION DE LA METHODE POUR EFFECTUER UNE SIMULATION DE SYSTEMES DYNAMIQUES NON LINEAIRES. APPLICATION PRATIQUE AU TRAITEMENT D'UNE BASE DE DONNEES ISSUE D'UN ANION EVOLUANT DANS UN DOMAINE NON LINEAIRE
Author: Quentin Thoret-Bauchet
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Languages : fr
Pages : 183
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Book Description
Ces travaux de thèse sont le résultat de la collaboration entre la société REDEX et le Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures de l'INSA de Lyon. Ces travaux s'intéressent aux éléments de transmission de puissance du système de guidage d'une machine-outil, dont la conception va naturellement chercher à minimiser les erreurs de fabrication que la machine-outil pourrait générer. Dans le cadre de cette étude, un modèle dynamique de transmission pour machine-outil a été développé, comprenant un couple d'engrenages spiroconiques et un train épicycloïdal, incorporant de nombreuses erreurs d'assemblages et de forme des différents engrenages du système. Ce modèle mathématique à paramètres concentrés exploite des éléments d'engrenages cylindriques, d'engrenages coniques, d'arbres et de paliers. Les arbres sont modélisés par des poutres de Timoshenko, et les éléments de paliers se basent sur une linéarisation des relations effort-déplacement de Palmgren. Les surfaces de contact entre engrenages sont discrétisées en cellules élémentaires, auxquelles sont attribués une raideur élémentaire et un écart normal initial. Les écarts normaux initiaux des éléments d'engrenages sont mis à jour à chaque pas de temps pour prendre en compte les nouvelles positions angulaires relatives des composants et les potentielles erreurs de forme et d'assemblage. Les équations du mouvement sont résolues pas à pas dans le temps à l'aide d'un schéma de Newmark, couplé à un algorithme de gestion des contacts venant s'assurer de la bonne détermination des efforts de contact et des raideurs élémentaires des éléments d'engrenages. Les raideurs élémentaires des engrenages cylindriques sont déterminées suivant la méthode de Weber et Banaschek afin de prendre en compte la contribution des déformations de contact, de la flexion des dentures et de la fondation. Les raideurs élémentaires des engrenages spiroconiques sont déterminées à l'aide d'un élément de coque afin de rendre compte de la flexion de la dent, ainsi qu'à l'aide des théories de Boussinesq pour obtenir la contribution des déformations de contact. Un algorithme de calcul de distance de séparation tridimensionnel de type point sur plan est implémenté afin d'obtenir les écarts normaux initiaux des engrenages spiroconiques. Différents éléments de validation du modèle sont ensuite présentés afin de juger de l'exactitude du modèle et de ses limitations sur certains aspects de modélisation. Enfin, une étude du comportement dynamique du train épicycloïdal seul, du couple d'engrenages spiroconiques et du système complet est proposée, s'intéressant aux couplages existants entre ces deux éléments de la transmission, ainsi qu'à l'impact de différentes erreurs d'assemblages individuelles sur les erreurs de transmission et le coefficient de surcharge dynamique. Pour une même amplitude d'erreur, différents niveaux de criticité sont ainsi mis en valeur selon la nature de l'erreur et le mobile impacté.
Author: Erwan Beauchesne (Ingénieur).)
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Languages : fr
Pages : 488
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Book Description
Notre travail traite de la simulation numérique de l'usinage à l'échelle macroscopique. Notre objectif est de nous doter d'un outil numérique prédictif afin de mieux comprendre les phénomènes dynamiques mis en jeu au cours de ce processus non linéaire : sous l'action des efforts de coupe, le système complet Pièce-Outil-Machine se déforme modifiant ainsi la quantité de matière enlevée et, en retour, les efforts de coupe eux-mêmes. Nos efforts se sont portés plus particulièrement sur la prise en compte des déformations de la pièce. Les déformation du système Pièce-Outil-Machine sont calculées à l'aide de modèles éléments finis. Nous modélisons le contact dent/pièce en tenant compte de la surface usinée réelle instantanée. Nous calculons également les efforts de coupe résultants instantanés. L'échelle macroscopique dans laquelle nous nous plaçons nous conduit à ignorer le copeua en considérant qu la matière est effacée par la dent usinant. La mise en oeuvre de ce principe est réalisée à l'aide de modèles géométriques évolutifs représentant les frontières des volumes en contact. L'actualisation du modèle géométrique de la pièce lorsqu'une dent a "effacé" de la matière, permet le calcul de la surface de contact instantanée dent/pièce ainsi que la mise à jour de l'état de surface de la pièce usinée. Nous en déduisons les efforts de coupe à l'aide d'une loi de coupe appropriée fonction de la surface de contact dent/pièce. La particularité et la difficulté liées à la modélisation d'un pièce déformable résident alors dans la gestion d'un modèle géométrique évolutif couplé à un modèle éléments finis. Cette modélisation s'intègre dans le logiciel Usinage3D développé au sein du LMS de l'ENSAM. Par les résultats obtenus, nous démontrons la faisabilité de notre démarche et le potentiel d'analyse de notre logiciel.
Author: Gérard Marot
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :
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Book Description
La quantité d'informations traitant de la dynamique des machines-outils est très importante. Le travail de synthèse effectue, a permis de faire apparaitre le besoin de connaissance sur la fonction de transfert de l'usinage en proposant des idées nouvelles et de montrer qu'il peut exister différentes méthodes pour stabiliser une machine en coupe
Author: David Noël
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 174
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Book Description
Les électrobroches d’Usinage à Grandes Vitesses concentrent de nombreuses fonctions techniques essentielles dans un espace très restreint et confiné. Elles sont caractérisées par de fortes puissances, de très hautes vitesses de rotation et nécessitent une raideur importante. Il s’agit d’applications présentant un très haut critère et donc très critiques pour les roulements. Le comportement des broches UGV en est d’autant plus complexe et difficilement prévisible. L’idée de ces travaux est de proposer un modèle dynamique juste nécessaire pour faciliter la conception de nouvelles broches et optimiser le choix des conditions de coupe, tous deux pour un environnement industriel. Pour cela, une approche phénoménologique est adoptée. Pour commencer, l’élément roulement à billes à contact oblique est finement modélisé. Outre les effets dynamiques sur les billes à haute vitesse de rotation, les déformations macroscopiques des bagues sont considérées pour le modèle analytique à cinq degrés de liberté du roulement. Une nouvelle formulation analytique exacte de la matrice de raideur du roulement est proposée puis validée. Ensuite, le modèle du comportement axial d’une broche à double précharge est recalé grâce aux résultats expérimentaux obtenus avec le dispositif de chargement axial développé à cet effet. Au final, non seulement les grandeurs de précharge sont identifiées, mais surtout de nouveaux phénomènes physiques, indispensables pour simuler le comportement complexe et couplé de la broche, sont décelés : expansion radiale des bagues, présence d’une butée, rétrécissement centrifuge de l’arbre et frottement sec sur le système de précharge. Enfin, pour l’étude du comportement global de broche, un excitateur électromagnétique a été développé afin de solliciter la broche radialement et sans contact. Le modèle tridimensionnel de la broche, non-linéaire et par Eléments Finis, est mis au point pour une résolution en temporel. L’intégration du modèle de roulement dans le modèle de broche est envisagée pour plusieurs hypothèses. Les résultats de simulation, validés par des essais expérimentaux montrent que, dans le cas d’un rotor raide en flexion et d’une précharge importante, il n’est pas nécessaire de prendre en compte la non-linéarité des roulements, une fois la précharge réévaluée par équilibre dynamique axial. Enfin, les comportements fréquentiels obtenus expérimentalement et par simulation sont comparés et analysés. L’évolution des fréquences et le couplage des modes sont examinés grâce au modèle numérique complet.
