Дисертації з теми "5 axes"
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Jiang, Xiaogeng. "Characterising geometric errors in rotary axes of 5-axis machine tools." Thesis, University of Birmingham, 2015. http://etheses.bham.ac.uk//id/eprint/5871/.
Анотація:
It is critical to ensure that a 5-axis machine tool is operating within its geometric tolerance. However, there are various sources of errors influencing its accuracy; testing them with current methods requires expensive equipment and long machine down time. This motivates the development of a simple and fast way to identify and characterise geometric errors of 5-axis machine tools. A method using a Double Ball Bar (DBB) is proposed to characterise rotary axes Position Independent Geometric Errors (PIGEs), which are caused by imperfections during assembly of machine components. An established method is used to test the same PIGEs, and the results are used to validate the developed method. The Homogeneous Transformation Matrices (HTMs) are used to build up a machine tool model and generate DBB error plots due to different PIGEs based on the given testing scheme. The simulated DBB trace patterns can be used to evaluate individual error impacts for known faults and diagnose machine tool conditions. The main contribution is the development of the fast and simple characterisation of the PIGEs of rotary axes. The results show the effectiveness and improved efficiency of the new methods, which can be considered for 5-axis machine tool maintenance and checking.
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Lacharnay, Virgile. "Modélisation mécanique intégrant des champs répulsifs pour la génération de trajectoires 5 axes hors collision." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2014. http://www.theses.fr/2014DENS0042/document.
Анотація:
Le processus de réalisation des pièces de formes complexes par usinage est un processus essentiel dans les domaines de l'aéronautique, de l'automobile, des moules et des matrices. Alors que l'usinage 5 axes grande vitesse est maintenant répandu dans les grands groupes industriels, il reste plusieurs problématiques à traiter. L'évitement de collisions le long de la trajectoire outil programmée en alors traité, notamment au niveau des interférences globales représentant une collision entre l'outil et son environnement. Classiquement, l'évitement de collisions dans le domaine de l'usinage 5 axes grande vitesse peut être programmé à l'aide d'une analyse géométrique de la situation. Si une collision est détecté, alors une phase de correction et d'optimisation peuvent être utilisée afin d'obtenir une nouvelle trajectoire hors collision. Le but des travaux est alors d'utiliser une modélisation physique afin d'obtenir une trajectoire corrigée hors collision le plus lisse possible. Pour ce faire le mouvement de l'outil est alors étudié d'un point de vue dynamique afin d'éviter les réorientation brutal post correction. De plus, les éléments constituants les obstacles émettent une action répulsive à distance. Cela permet, au cours de la programmation, d'anticiper l'approche d'un obstacle et ainsi d'entamer les corrections d'orientation outil en prévision d'une possible collision. Cette démarche de modélisation du mouvement étudiée permet alors de réaliser des simulations sur des pièces classiquement usinées dans les domaines énoncés précédemment. Dans le but de généraliser la programmation réalisée, il est alors important de comprendre comment les éléments obstacles sont représentés ainsi que la modélisation retenu pour l'outil utilisé au cours de la simulation. Enfin, la résolution de la dernière problématique mise en avant au cours de cette thèse concerne les temps de calcul obtenus. Il a été montré, après de multiples simulations, que ces derniers peuvent exploser d'un point de vue combinatoire pour des utilisateurs exigeants (modélisation fine de l'outil et de l'environnement). Une méthode de pré calcul est alors présentée utilisant la voxelisation permettant de diminuer les temps de calcul de manière très importante sans pour autant perdre de manière importante sur la solution obtenue. Le dernier objectif présenté est de proposer une approximation permettant de diminuer nettement les temps de calcul tout en conservant une assurance de non-collision. Cette méthode notée voxelisation consiste en utilisant une interpolation à diminuer le temps de calcul. L’important est alors de comprendre quels inconvénients se rattachent à la voxelisation et à partir de quand cette dernière apporte un résultat acceptableAlthough 5-axis free form surfaces machining is commonly proposed in CAD/CAM software, several issues still need to be addressed and especially collision avoidance between the tool and the part. Indeed, advanced user skills are often required to define smooth tool axis orientations along the tool path in high speed machining. In the literature, the problem of collision avoidance is mainly treated as an iterative process based on local and geometrical collision tests. In this paper, an innovative method based on potential fields is used to generate 5-axis collision-free smooth tool paths. In the proposed approach, The ball-end tool is considered as a rigid body moving in 3D space on which repulsive force, deriving from a scalar potential field attached to the check surfaces, and attractive forces are acting. The resolution of the differential equations of the tool motion ensure smooth variations of the tool axis orientation. The proposed algorithm is applied on open pocket parts such as an impeller and a pocket corner to emphasize the effectiveness of this method to avoid collision. After that, it is possible to see that de calculation time can be very importante for a delicate mesh. It is for that, a voxelisation method is developed to decrease these
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Ancuta, Andreea Elena. "Machines parallèles 5-axes pour l'usinage aéronautique de pièces minces." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20051.
Анотація:
Actuellement, certaines pièces aéronautiques sont usinées par des procédés chimiques efficaces, mais mettant en jeu des produits polluants et dangereux pour les ouvriers qui travaillent à leur contact. Par conséquent, il est impératif de trouver une solution qui serait au minimum aussi compétitive que l'usinage chimique et beaucoup moins risquée pour l'homme et l'environnement. Dans cette optique, l'usinage à grande vitesse (UGV) constitue une alternative sérieuse et efficace. Depuis des années, les machines-outils à structure parallèle ont fait leur preuve dans l'UGV. C'est donc dans ce contexte d'usinage des pièces aéronautiques de grandes longueurs et de formes complexes que de nouvelles architectures parallèles sont proposées. Dans ce manuscrit, d'après les contraintes de la tâche, nous sélectionnons une large famille de cinématiques parallèles que nous modelions de manières générique et complète. Nous utilisons cette modélisation pour différentes propositions de mécanismes : 4 degrés de liberté avec plateforme mobile articulée, 4 degrés de liberté avec plateforme rigide et 5 degrés de liberté avec redondance et plateforme articulée. Ces travaux ont conduit à la réalisation d'un prototype qui a validé le concept d'une de ces machinesCurrently, some aeronautical parts are milled by efficient chemical processes, but involving products pollutants and hazardous for workers working on their contact. Therefore, it is imperative to find a solution that would be at least as efficient as chemical milling and much less risky for humans and the environment. It is recognized in the literature that high-speed milling is a serious and effective alternative for the above mentioned problems. Moreover, for years, machine tools based on parallel structure have proven their utility in high-speed milling. In the context of milling of lengthy and complex shaped aeronautical parts, new parallel architectures are proposed. In this manuscript, according to the constraints of tasks, we select a large family of parallel kinematic mechanism that we modelize in a generic and complete way. We use these models for different propositions of mechanisms: 4 degrees of freedom with articulated platform, 4 degrees of freedom with rigid platform and 5 degrees of freedom with actuation redundancy and articulated platform. This work leads to the realization of a prototype that validates the concept of one of these machines
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Grandguillaume, Laureen. "Execution adaptative de trajectoire 5 axes sur structures poly-articulées." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN059/document.
Анотація:
L’usinage 5 axes à grande vitesse est de plus en plus utilisé dans l’industrie pour réaliser des pièces de géométrie complexe à forte valeur ajoutée avec pour contrainte de respecter la qualité géométrique tout en maximisant la productivité. Dans ce contexte, la FAO et plus particulièrement la génération des trajectoires d’usinage jouent un rôle prépondérant. Ces travaux proposent de définir des trajectoires en fonction de la pièce à réaliser mais aussi de la structure poly articulée et de ses performances cinématiques. La grande diversité des structures en termes d’architecture et de cinématique impose une méthode de calcul générique facilitant la définition de trajectoires adaptées pour leur suivi. L’état de l’art des travaux réalisé dans les domaines de l’usinage et de la robotique pour répondre à cette problématique conduit à utiliser des polytopes de manipulabilité cinématique pour modéliser les contraintes cinématiques. L’analyse de ces polytopes et de la géométrie de la pièce à usiner permet de générer des trajectoires avec une vitesse outil/pièce maîtrisée et un temps de parcours réduit dans le cas de l’usinage 5 axes positionné et de l’usinage 5 axes continu. Ce formalisme met en avant les fortes dépendances entre les différents paramètres de la stratégie d’usinage (positionnement de la pièce, direction d’avance et orientation de l’outil) et permet de privilégier certaines combinaisons de ces paramètres pour maîtriser la vitesse d’exécution de la trajectoire5 axes high speed milling is increasingly used for manufacturing high addedvalue parts with complex forms in order to respect surface quality while maximizing productivity. In this context, CAM and more specifically toolpath computations play a major part. This work proposes to define toolpath depending on the workpiece but also onkinematical capacities of the polyarticulated structure.The large variety of structure in terms of architecture and kinematic enforce a generic calculation method to simplify adaptative toolpath generation. A state of the art realized in machining and robotics proposes to investigate the use of kinematical manipulability polytopes to represent kinematical capacities. An analysis of the polytopes and of the workpiece allows to generate toolpaths with a controlled feedrate and a decreasing time in 5 axes positionned milling and in 5 axes continous milling. This formalism highlights strong interactions between milling strategy parameters (workpiece setup, feed direction, tool orientation) and allows to prioritize specific parameters mix to have a controlled execution feedrate
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Jousselin, Baptiste. "Développement d'une méthodologie de génération de trajectoires d'ébauche en usinage 5 axes." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST061.
Анотація:
La complexité des pièces à fabriquer ne permet plus de s’affranchir d’aides numériques à la programmation de trajectoires d’usinage telles que les logiciels de Fabrication Assistée par Ordinateur (FAO). Cependant, la large gamme d’opérations pour la finition 5 axes généralement proposée par les logiciels contraste avec le manque de solutions concernant la phase d’ébauche. Cette séquence peut pourtant améliorer la productivité du processus d’usinage global.Les travaux présentés dans cette thèse portent donc sur le développement d’une méthodologie de génération de trajectoires d’usinage 5 axes simultanés pour la séquence d’ébauche. L’utilisation de courbes pour guider l’outil dans le volume de matière à retirer garantit le parcours de la totalité de celui-ci, et donc un enlèvement de matière maximal. Les courbes guides sont construites automatiquement à partir du modèle numérique de la pièce à usiner et mettent en œuvre des algorithmes de calcul d’offsets de courbes et de surfaces au moyen de méthodes vectorielles ou de champs scalaires. Les orientations de l’outil de long des courbes guides sont ensuite déterminées par un algorithme d’Optimisation Quadratique Successive, selon des critères de productivité, de comportement de l’outil, et de qualité de surface, par la recherche d’un paramétrage spécifique des courbes guides.L'implémentation de la stratégie d'ébauche 5 axes dans le logiciel de FAO TopSolid a permis de réaliser des essais d’usinage avec outils toriques et valider la stratégie sur des pièces industrielles typiques de l’industrie aéronautiqueThe complexity of the parts to be manufactured leads to an indispensable recourse to digital media for trajectory planning such as Computer Aided Manufacturing (CAM) software. However, a real imbalance is noted between the wide range of 5-axis finishing operations currently available in CAM software and the lack of solutions for the roughing sequence, which can though improve the productivity of the overall machining process.This thesis manuscript therefore tackles the development of a simultaneous 5-axis toolpath planning methodology for the roughing sequence. Guiding curves are used to create a geometric path which allows the tool to travel the whole volume to remove, and thus ensure a maximum material removal. Guiding curves are built automatically from the numerical model of the workpiece and implemented algorithms for calculating curve and surface offsets using vector methods or scalar fields. The orientations of the tool along the guiding curves are then determined by a Sequential Quadratic Programming algorithm, according to criteria of productivity, tool behaviour, and surface quality, by searching for a specific parameterization of the guiding curves.The implementation of the 5-axis roughing strategy in the TopSolid CAM software enabled machining tests with toroidal cutter, which allowed the strategy's validation on typical parts of the aerospace industry
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Castagnetti, Cedric. "Amélioration du comportement cinématique des machines par l'optimisation des trajets d'usinage 5 axes." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00731128.
Анотація:
Le couplage précision-vitesse est une problématique importante de l'usinage à 5 axes. Le respect de la précision impose à la machine de ralentir. De plus, le calcul du trajet ne prend pas en compte le comportement de la machine et induit aussi des ralentissements. Ces travaux de thèse visent deux objectifs : Optimiser le comportement de la machine outil en modifiant l'orientation de l'axe outil dans le repère machine ; Garantir le respect des contraintes géométriques fonctionnelles sur l'orientation de l'axe outil. Une méthode d'optimisation sous contrainte est proposée. La fonction objectif utilise un modèle simplifié du comportement de la machine. Le concept du Domaine d'Orientation Admissible est alors défini pour contraindre l'orientation de l'outil dans le repère pièce puis dans le repère machine afin d'y réaliser l'optimisation. La méthode d'optimisation est comparée à des méthodes alternatives selon des critères de rapidité de calcul et de performance.
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Anthony, Guiot. "Modélisation et simulation du procédé de prépolissage automatique sur centre d'usinage 5 axes." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00816769.
Анотація:
La réalisation de formes complexes comme les moules ou les prothèses médicales nécessite l'utilisation d'opérations de super finition pour obtenir de faibles défauts géométriques, pouvant aller jusqu'au poli-miroir. Ces opérations de prépolissage et de polissage sont encore régulièrement réalisées manuellement. En effet, malgré des avantages en termes de répétabilité, de productivité et de qualité géométrique, les méthodes de polissage automatique sont peu utilisées, car elles nécessitent une mise au point importante. Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire participent à la maîtrise du procédé de polissage automatique tout en contrôlant la qualité géométrique des pièces. Pour parvenir à cette maîtrise, un outil de simulation de l'enlèvement de matière est mis en place. Cet outil permet de simuler l'enlèvement de matière au cours d'une opération de prépolissage réalisée sur centre d'usinage 5 axes. Il se base sur un modèle du contact obtenu entre l'outil de pré-polissage et la pièce, ainsi que sur un modèle du pouvoir abrasif intégrant l'usure et l'encrassement du disque. Cette simulation permet de vérifier la régularité de l'abrasion sur une surface et d'identifier les zones pouvant faire apparaitre des défauts macro-géométriques importants. Une méthode est également proposée pour compenser les variations du pouvoir abrasif au cours du temps. La compensation s'effectue en optimisant les consignes de vitesse d'avance et/ou de fréquence de broche le long de la trajectoire. Cette méthode de pilotage permet d'obtenir un taux d'enlèvement de matière plus constant et ainsi de réduire les défauts géométriques générés pendant une opération de prépolissage.
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Guiot, Anthony. "Modélisation et simulation du procédé de prépolissage automatique sur centre d'usinage 5 axes." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01044984.
Анотація:
La réalisation de formes complexes comme les moules ou les prothèses médicales nécessite l'utilisation d'opérations de super finition pour obtenir de faibles défauts géométriques, pouvant aller jusqu'au poli-miroir. Ces opérations de pré-polissage et de polissage sont encore régulièrement réalisées manuellement. En effet, malgré des avantages en termes de répétabilité, de productivité et de qualité géométrique, les méthodes de polissage automatique sont peu utilisées car elles nécessitent une mise au point importante. Les travaux de recherche présentés participent à la maîtrise du procédé de polissage automatique tout en contrôlant la qualité géométrique des pièces. Pour parvenir à cette maîtrise, un outil de simulation de l'enlèvement de matière est mis en place. Cet outil permet de simuler l'enlèvement de matière au cours d'une opération de prépolissage réalisée sur centre d'usinage 5 axes. Il se base sur un modèle du contact obtenu entre l'outil de pré-polissage et la pièce, ainsi que sur un modèle du pouvoir abrasif intégrant l'usure et l'encrassement du disque. Cette simulation permet de vérifier la régularité de l'abrasion sur une surface et d'identifier les zones pouvant faire apparaitre des défauts macro-géométriques importants. Une méthode est également proposée pour compenser les variations du pouvoir abrasif au cours du temps. La compensation s'effectue en optimisant les consignes de vitesse d'avance et/ou de fréquence de broche le long de la trajectoire. Cette méthode de pilotage permet d'obtenir un taux d'enlèvement de matière plus constant et ainsi de réduire les défauts géométriques générés pendant une opération de prépolissage.
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Castagnetti, Cédric. "Amélioration du comportement cinématique des machines par l'optimisation des trajets d'usinage 5 axes." Clermont-Ferrand 2, 2008. http://www.theses.fr/2008CLF21878.
Анотація:
Le couplage précision-vitesse est une problématique importante de l'usinage à 5 axes. Le respect de la précision impose à la machine de ralentir. De plus, le calcul du trajet ne prend pas en compte le comportement de la machine et induit aussi des ralentissements. Ces travaux de thèse visent deux objectifs : Optimiser le comportement de la machine outil en modifiant l'orientation de l'axe outil dans le repère machine ; Garantir le respect des contraintes géométriques fonctionnelles sur l'orientation de l'axe outil. Une méthode d'optimisation sous contrainte est proposée. La fonction objectif utilise un modèle simplifié du comportement de la machine. Le concept du Domaine d'Orientation Admissible est alors défini pour contraindre l'orientation de l'outil dans le repère pièce puis dans le repère machine afin d'y réaliser l'optimisation. La méthode d'optimisation est comparée à des méthodes alternatives selon des critères de rapidité de calcul et de performance
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Breteau, Thomas. "USINAGE 5 AXES DE SURFACES GAUCHES CARACTÉRISÉES PAR UN CRITÈRE D'ÉTAT DE SURFACE ADAPTATIF." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00560042.
Анотація:
Ce travail, réalisé dans le cadre d'une thèse Allocation Couplée et un contexte inter-laboratoires fort : IRCCyN – IRENav – IFMA offrant de multiples ressources en productique et en hydrodynamique, vise à améliorer le processus de réalisation des hélices marines. Certaines des spécifications géométriques établies durant la conception perdent définitivement, lors de l'étape de définition de la stratégie de fabrication en finition, leur caractère fonctionnel au travers de leur traduction en paramètres liés à la machine d'usinage. Cette étude vise à proposer une alternative au polissage en renforçant les liens fonctionnels entre les propriétés de l'hélice et les paramètres géométriques des opérations de fraisage. La première partie du travail est consacrée à l'étude du processus de conception et de réalisation ainsi qu'au cycle de vieillissement des hélices marines. Les trajectoires d'usinage sont généralement obtenues par post-traitement du modèle numérique créé en C.A.O. ; passer directement des lois hydrodynamiques au trajet outil permet de mieux répondre aux exigences fonctionnelles des propulseurs marins. Ainsi des critères multiphysiques doivent être à la source de la spécification de l'état de surface, du format d'interpolation support des trajectoires et, dans le cadre d'une approche générique du processus d'usinage, du choix de l'ensemble des intervenants du processus de réalisation des hélices. Dans un second temps les relations entre les différentes activités du processus de fabrication des hélices sont restructurées et de nouvelles liaisons sont proposées entre les domaines dits « fonctionnel », « virtuel » et « physique » pour prendre en compte des contraintes fonctionnelles et ainsi aboutir à la mise en place d'un nouveau concept de génération de trajectoires d'usinage. Les lignes de frottements, signature hydrodynamique de l'hélice, sont suggérées pour supporter les trajectoires d'usinage. La complexité de ces données d'une part et celle de la géométrie hélice d'autre part nécessitent le développement d'une nouvelle stratégie de génération de trajectoires d'usinage. Ainsi, basés sur le formalisme de Bézier, des algorithmes d'interpolation sont proposés pour aboutir à des trajectoires continues au bord d'attaque, contrainte fonctionnelle incontournable et, chose essentielle, exploitables en usinage. Le passage par le bord d'attaque, lieu où la cavitation ne doit pas apparaître sous peine de se propager à l'ensemble de la pale, est l'objet de toutes les attentions. Les contraintes fonctionnelles insuffisantes en cet endroit sont, dans le cadre d'une approche multimétier, suppléées par des contraintes géométriques et des contraintes liées à la cinématique du centre d'usinage. Le trajet outil étant déterminé, une analyse de sa pertinence hydrodynamique est menée ; un découpage de la pale en zones d'application pertinente de la méthode est défini. Suite à cela, un modèle d'hélice de patrouilleur P400 de la Marine nationale est retenu comme cas d'étude. A partir de celui-ci, une étude expérimentale en bassin est mise en place en vue d'analyser, par comparaison avec une pale d'hélice étalon polie miroir, les effets de stries d'usinage orientées sur le comportement du fluide au voisinage d'une pale usinée selon la stratégie développée. Un fluide différent de celui d'évolution et une caméra rapide sont utilisés pour observer les modifications de comportement du fluide dues à l'état de surface dirigé. Les résultats de la campagne d'essais, qui reposent sur les techniques de traitement d'images, sont détaillés et analysés pour conclure sur les apports de la méthode en terme de coût et de temps de fabrication.
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Beudaert, Xavier. "Commande numérique ouverte : interpolation optimisée pour l'usinage 5 axes grande vitesse des surfaces complexes." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00918816.
Анотація:
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 maîtriser les briques de base de la commande numérique pour optimiser le processus d'usinage 5 axes grande vitesse des surfaces complexes. La création d'une commande numérique ouverte nécessite le développement des algorithmes qui transforment le programme d'usinage en consignes échantillonnées pour les axes de la machine. 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, l'interpolation temporelle du trajet crée la trajectoire d'usinage respectant les contraintes cinématiques et en particulier le jerk de chacun des 5 axes de la machine. L'implémentation matérielle de ces algorithmes permet de piloter une machine d'usinage grande vitesse 5 axes avec une 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 standards. 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 expérimentale de ces travaux et ouvre de nombreuses autres voies d'amélioration du processus de fabrication.
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Viprey, Fabien. "Modélisation et caractérisation des défauts de structure de machine-outil 5 axes pour la mesure in-process." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLN071/document.
Анотація:
Le principe de la métrologie en cours d’usinage est d'obtenir des données de mesure directement dans le flot de production. Ce principe fait suite au besoin croissant des industriels de réaliser des mesures en ligne durant une opération ou entre deux opérations d'usinage en employant le moyen de production pour mesurer la pièce usinée. La maîtrise des sources d’erreur de mesure telles que les erreurs géométriques est une condition sine qua non pour garantir la métrologie dimensionnelle traçable directement sur les machines-outils. Ces travaux portent sur la modélisation géométrique de machine-outil 5 axes, basée sur une paramétrisation normalisée des erreurs géométriques. Ce modèle est simulé et simplifié par l’utilisation d’une machine virtuelle développée comme un outil d’aide à la compréhension et à la visualisation des effets des erreurs géométriques sur l’erreur volumétrique. Un nouvel étalon matériel thermo-invariant a été développé : la Multi-Feature Bar. Raccordé à la définition internationale du mètre par un étalonnage et une intercomparaison européenne, il permet d’envisager des mesures traçables sur machine-outil dans un environnement hostile. L’identification de trois paramètres intrinsèques à cet étalon, couplée à une procédure de mesure, assure une identification complète et traçable des erreurs de mouvement d’axes linéaires. Suite à cela, l’identification des erreurs entre axes est quant à elle basée sur une analyse de combinaisons de paramètres suffisants pour caractériser au mieux l’erreur volumétrique. Une procédure d’identification des paramètres du modèle est proposée en minimisant la dérive temporelle de la structure ainsi que les effets des erreurs de mouvement précédemment identifiées. Une analyse de sensibilité des paramètres de réglages de la procédure de mesure ainsi que des effets de bruits permet de garantir la qualité de l’identification proposéeIn-process metrology consists in obtaining measurement data directly into the manufacturing process. This method results from an increasing need of manufacturers to carry out on-line measurements during one manufacturing task or between two manufacturing tasks by using the mean of production to measure the machined part. Monitoring the sources of errors like geometric errors is one of the prerequisites to ensure the traceable dimensional metrology directly on the machine tool.This thesis deals with the geometric modeling of 5-axis machine tool based on a standardized parameterization of geometric errors. This model is simulated and simplified by the use of a virtual machine developed in order to help understand and visualize the effects of geometric errors on the volumetric error.A new standard thermo-invariant material namely Multi-Feature Bar has been developed.After its calibration and after a European intercomparison, it provides a direct metrological traceability to the SI meter for dimensional measurement on machine tool in a hostile environment. The identification of three intrinsic parameters of this standard, coupled with a measurement procedure ensures complete and traceable identification of motion errors of linear axes. The identification of position and orientation errors of axis is based on an analysis of combinations of necessary parameters to characterize volumetric error and at best. A model parameter identification procedure is proposed by minimizing the time drift of the structural loop and the effects of previously identified motion errors. Asensitivity analysis of the measurement procedure settings and of the noise effects ensures the quality of this proposed identification
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Makki, Almohanad. "Copiage rapide de formes sur machine outil à commande numérique en fraisage 5 axes positionné." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00464285.
Анотація:
Les travaux de recherche exposés dans cette thèse sont consacrés à la mise au point d'une chaîne opérationnelle de copiage direct d'objet de formes complexes permettant, à partir de la numérisation 3D de l'objet par un capteur laser plan, d'obtenir une copie par usinage à 5 axes. Dans l'optique de réalisation d'une copie conforme du point de vue qualité géométrique visuelle nous nous sommes plus particulièrement intéressés à l'étape de préparation du nuage de points en vue de l'usinage en 5 axes positionné. Nous proposons une nouvelle approche de découpage automatique du nuage de points en paquets basée sur la minimisation de la longueur des lignes de recouvrements entre paquets. Le découpage proposé s'appuie sur le Nous démontrons au travers d'applications diverses la faisabilité de la démarche développée ainsi que sa pertinence pour des applications de prototypage rapide.
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Tournier, Christophe. "Contribution à la conception des formes complexes : la surface d'usinage en fraisage 5 axes isocrête." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00366649.
Анотація:
La qualité de réalisation des moules et matrices dépend de l'aptitude de chacune des activités du processus de conception et de fabrication à modéliser ou produire la géométrie attendue. Malgré l'intégration des contraintes de fabrication liées aux procédés d'obtention, il est difficile d'atteindre le niveau de qualité recherché car de nouvelles erreurs sont introduites lors de la génération des trajectoires. En effet, l'extraction de la géométrie nominale et sa re-modélisation sous forme de trajets d'usinage introduit de nombreuses approximations. La surface d'usinage apporte une évolution du processus de conception des formes en intégrant les spécifications fonctionnelles au calcul du trajet d'usinage. Nous menons une démarche d'identification de la surface d'usinage pour le fraisage à 5 axes en bout avec un outil torique. Cette nouvelle modélisation est utilisée pour implémenter une stratégie d'usinage particulière dite à hauteur de crête constante en fraisage 3 et 5 axes. Celle-ci améliore la qualité des surfaces usinées et permet d'augmenter la productivité de l'usinage et abaisser les coûts.
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Tournier, Christophe. "Contribution à l'amélioration de la qualité des surfaces fabriquées sur centre d'usinage à 5 axes." Habilitation à diriger des recherches, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00572727.
Анотація:
Le thème abordé est celui de la fabrication de pièces de formes complexes sur centre d'usinage à 5 axes et plus particulièrement le point de vue de la génération de trajectoires et de leurs exécutions sur les machines. Quatre thèmes distincts seront abordés dans les quatre chapitres proposés : la prise en compte des performances cinématiques du couple MO-CN en FAO, la prise en compte du modèle géométrique de la machine en FAO, Les formats d'échange et de description des données dans la chaîne numérique de fabrication et enfin l'industrialisation du polissage automatique sur MOCN 5 axes. Enfin dans la troisième partie sont regroupés les articles publiés dans des revues internationales et qui sont proposés comme documents de références pour les développements de la deuxième partie.
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Querard, Vincent. "Réalisation de pièces aéronautiques de grandes dimensions par fabrication additive WAAM." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDN0001/document.
Анотація:
Dans le domaine de la fabrication additive plusieurs technologies cohabitent et présentent des maturités et des applications différentes : le lit de poudre, la projection de poudre et le dépôt de fil pour ne citer que les principales. Nous avons étudié, dans le cadre de cette thèse, la réalisation de pièces de grandes dimensions du domaine aéronautique en alliage d’aluminium, par technologie WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) robotisée. Cette technologie repose sur l’utilisation un générateur de soudure à l'arc, d’un système de protection gazeuse et d’un système d'alimentation en métal d'apport sous forme de fil. Pour répondre à cette problématique, plusieurs voies de recherche ont été investiguées. La première traitait principalement de la génération de trajectoires : Plusieurs expérimentations ont permis de montrer l’intérêt et l’importance de la génération de trajectoires et notamment la maitrise de l’orientation outil pour la fabrication additive de pièces complexes en étudiant le respect de la géométrie souhaitée. La seconde concernait l’étude de la santé matière des pièces fabriquées. Des observations au niveau de la microstructure, mais aussi des caractéristiques mécaniques ont permis de mettre en évidence l’influence des paramètres opératoires sur la qualité de la matière déposée. Enfin, la réalisation de pièces fonctionnelles dans le cadre d’un projet financé par la DGA/DGAC et dont les partenaires étaient : STELIA, CONSTELLIUM, CT INGENIERIE et l’Ecole Centrale de Nantes, a permis de mettre en avant l’intérêt du procédé pour la fabrication de pièces aéronautiques. Un élément de structure aéronautique composé de raidisseurs a été fabriqué avec le procédé WAAM sur un substrat double courbure en alliage aluminium. Les difficultés accrues de réalisation ont pu être levées par l'emploi de la méthodologie développée dans le cadre de la thèseIn the field of additive manufacturing (AM), several processes are present and have different applications and levels of development: the main technologies are powder-bed based AM, powder projection and Wire Additive Manufacturing (WAM). We have studied, in this PhD work, the manufacturing of large scale components in aluminum alloy for aircraft industry with Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). This technology is based on a welding generator, a shielding gas protection and a feedstock (wire in this case). To solve this issue, several ways of research were investigated. The first one dealt with toolpath generation: several experiments have highlighted the importance of tool path generation and the tool orientation to manufacture complex parts and improve the part accuracy. The second one was about the validation of the material quality after deposit. Microstructural observations and mechanical tests have demonstrated the effect of process parameters on the deposit quality. Finally, in the context of a DGA/DGAC funded research project, whose partners were STELIA, CT INGENIERIE, CONSTELLIUM and l’Ecole Centrale de Nantes, the manufacturing of functional part in aluminum alloy has shown the interest of the process for aircraft industry. A structural component based on a double curvature geometry has been manufactured with WAAM. The methodologies developed in this PhD work have enabled us to solve the issues to manufacture that type of component
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Pechard, Pierre-Yves. "GÉNÉRATION DE TRAJECTOIRES D'USINAGE GRANDE VITESSE 5 AXES PAR FLANC D'OUTIL : INTÉGRATION D'UN CRITÈRE DE FLUIDITÉ." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00573186.
Анотація:
Les pièces de formes complexes dans le domaine de l'aéronautique et des machines hydrauliques sont réalisées par usinage grande vitesse 5 axes. Dans ce contexte, les travaux proposés ont conduit à l'élaboration d'une méthode de génération de trajectoires 5 axes UGV par flanc d'outil basée sur le concept de surface l'usinage. La représentation surfacique de la trajectoire permet une minimisation globale des écarts géométriques entre la surface à usiner et la surface enveloppe du mouvement de l'outil. Cependant, en considérant le contexte d'usinage à grande vitesse, la fluidité de la trajectoire générée est essentielle pour assurer un usinage performant. Nous montrons que la fluidité de la trajectoire peut être contrôlée par le calcul de l'énergie de déformation de la surface d'usinage. Un schéma d'optimisation dont l'objectif est un compromis entre la minimisation des écarts géométriques et la fluidité de la trajectoire est ensuite proposée. Notre approche est illustrée au travers d'exemples issus de la littérature et d'autres plus industriels. La méthode de génération de trajectoires ainsi proposée conduit à de meilleures performances en terme de qualité de surfaces usinées et en terme de productivité, grâce à l'intégration au plus tôt de contraintes de diverses natures dans le calcul des trajets.
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Prat, David. "Développement et modélisation de stratégies de fraisage 5 axes de finition -Application à l’usinage de veines fermées." Thesis, Paris, ENSAM, 2014. http://www.theses.fr/2014ENAM0043/document.
Анотація:
La qualité des surfaces des veines fluides fermées des pièces tournantes de turbomachine participe au rendement de la turbomachine. Il est donc essentiel de maîtriser la finition des veines en usinage 5 axes avec une fraise boule. L'alliage de titane Ti6Al4V est l'un des matériaux utilisés et souffre d'une faible usinabilité. Le choix des paramètres de coupe conditionne la qualité de surface et la durée de vie de la fraise. Pour maîtriser le fraisage 5 axes, des méthodes de caractérisation de la coupe sont développées pour des trajectoires linéaire et circulaire. Les diamètres effectifs et l'épaisseur coupée sont à l'origine de plusieurs phénomènes associés à la coupe tels que la vitesse de coupe, la vitesse d'évolution de l'usure d'outil, des modes d'usinage et des efforts de coupe. Des essais font le lien entre les mesures d'efforts de coupe et d'état de surface avec les méthodes de caractérisation de la coupe. Une fois l'usinage 5 axes en fraise boule caractérisé, deux stratégies de finition multiaxes de veines fermées sont développées en gardant constantes la vitesse d'avance du point générateur et l'orientation relative de l'axe de l'outil avec la normale de la surface locale. La stratégie de tréflage se caractérise par une trajectoire continue en courbure. La stratégie de contournage hélicoïdal met en évidence des discontinuités en tangence de la trajectoire. Une méthode de lissage local de trajectoire est alors développée pour assurer un comportement cinématique et dynamique raisonnable de la machineThe surface quality of closed fluid veins rotating parts of turbo machines participates in the machine output. It is therefore essential to control the finishing of veins in 5-axis machining with a ball end mill. The titanium alloy Ti6Al4V is one of the materials used and suffers from a poor machinability. The choice of cutting parameters affects the surface quality and the life of the cutter. In order to control the 5-axis milling, characterization methods of cutting are developed for linear and circular paths. Effective diameters and the uncut chip thickness is responsible for several phenomena associated with the cut such as the cutting speed, the speed of evolution of the tool wear, the milling modes and cutting forces. Tests are the link between measures of cutting forces and surface quality and characterization methods of cutting. Once the 5-axis machining with ball end mill characterized, two strategies of finishing closed veins in multiaxis are developed keeping constant the feed speed of the contact and the relative orientation of the tool axis with the normal the local surface. The plunge milling strategy is characterized by a curvature continuous trajectory. The helical milling strategy reveals tangent discontinuities of the trajectory. A method of local smoothing trajectory is then developed to provide a reasonable kinematics and dynamics behavior of machine
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Chaves-Jacob, Julien. "Développement d'une méthodologie de réduction des défauts géométriques : application à l'usinage 5-axes de composants de turbomachine." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005522.
Анотація:
Ces travaux contribuent à l'amélioration de la fabrication de pièces complexes de turbomachine. Elles sont principalement composées de veines fluides souvent délimitées par des pales, dont la fonction première est de transférer de l'énergie entre un fluide et une partie mécanique. Dans ce cas précis, la géométrie de ces pièces est essentielle pour obtenir un bon rendement du mécanisme. Cependant, lors de l'usinage, les flexions des pales et/ou de l'outil ainsi que les interférences locales occasionnent des défauts géométriques pouvant nuire à l'efficacité du système. Dans le but de résoudre cette problématique, une approche globale est utilisée dans ce mémoire. Elle débute par l'étude de la conception de ces pièces, en introduisant des concepts de Design For Manufacturing, utilisables grâce à la proposition d'indicateurs de fabricabilité par usinage 5-axes de pièces de turbomachine. Cette démarche permet donc de garantir que les pièces conçues sont économiquement réalisables. Les travaux ont continué avec la mise en place d'une méthodologie d'aide au choix de la meilleure stratégie d'usinage basée sur des critères de respect des besoins fonctionnels de la pièce et des critères économiques. La seconde partie de ce mémoire est consacrée à l'étude d'une approche novatrice permettant la réduction des interférences locales lors de l'usinage par le flanc de surfaces non développables. Cette méthode, baptisée Computation of Adapted Tool Shape, optimise la forme de l'outil, pour une trajectoire et une surface données, afin d'obtenir un meilleur respect des besoins fonctionnels de la pièce. La dernière partie de ces travaux définit le domaine d'application de cette nouvelle méthode par sa mise en oeuvre sur des études de cas académiques et industriels.
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Salloum, Tammam. "Conception et réalisation de pièces prototypes fonctionnelles en usinage sur machines-outils à commande numérique 5 axes." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00442664.
Анотація:
A ce jour, les pièces prototypes réalisées à partir de poudre ou de liquide n'ont pas forcement des propriétés mécaniques suffisantes ni la précision requise pour être placées dans des mécanismes fonctionnels. L'objectif de ce travail est de réaliser des mécanismes prototypes fonctionnels, c'est-à-dire capables de fonctionner sur un banc d'essais ou en service dans son milieu d'utilisation (sur un véhicule par exemple). L'approche URP "Usinage Rapide de Prototype" proposée consiste à décomposer une pièce complexe de type carter par exemple, en plusieurs strates épaisses usinées sur machine outil à commande numérique 5 axes et assemblées. Le tranchage en strates est déterminé de sorte que les entités fonctionnelles ne soient pas découpées et que l'usinage soit réalisable, y compris pour les entités à obtenir dans l'épaisseur de la pièce. Le type et la position des dispositifs de centrage et de fixation des strates sont ensuite choisis. Deux montages d'usinage originaux et une gamme d'usinage ont été conçus pour réaliser chaque strate en deux phases. Un protocole de vérification de l'usinabilité a été proposé. Un carter a été réalisé sur la machine MIKRON UCP 710 du laboratoire avec une analyse des précisions obtenues. Une pièce d'essai a été définie pour permettre l'évaluation des capabilités de la méthode.
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Lavernhe, Sylvain. "Prise en compte des contraintes associées au couple MO-CN en génération de trajectoires 5 axes UGV." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00362983.
Анотація:
Les pièces de formes complexes des domaines aéronautique et automobile sont fabriquées par usinage 5 axes UGV pour accroître leur qualité ou la productivité. Cependant, la gestion combinée du multi-axe et des vitesses élevées posent divers problèmes au couple MO-CN lors de l'exécution des trajectoires.Ces travaux portent sur l'optimisation de l'usinage 5 axes UGV au travers de l'étude des trajectoires et de leur suivi. Après avoir analysé le processus de réalisation des trajectoires et identifié les limites associées, un modèle d'évaluation des performances cinématiques lors du suivi est développé ; il permet de détecter les portions critiques des trajets ainsi que les éléments limitants. Une structure d'optimisation, basée sur un modèle de description surfacique des trajets est ensuite présentée. L'optimisation de l'orientation de l'axe de l'outil, tenant compte des contraintes précédentes y est plus spécifiquement étudiée pour évaluer la faisabilité d'une telle démarche.
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Celik, Kazim Arda. "Development Of A Methodology For Prediction Of Surface Roughness Of Curved Cavities Manufactured By 5-axes Cnc Milling." Master's thesis, METU, 2007. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12608368/index.pdf.
Анотація:
The surface quality is identified by surface roughness parameters. The average surface roughness (Ra) is used in this study, as it is the most commonly used roughness parameter in the industry. A particular curved cavity of a forging die is selected for the experimental study. Different milling methods are tested. The comparison studies are conducted between 3-axes and 5-axes milling, linear and circular tool path strategies and down and up milling. According to the experimental study, appropriate method is determined for the milling of a particular curved cavity of a forging die.
The experimental analysis based on design of experiments (DOE) has been employed by considering cutting speed, feed per tooth and stepover parameters. Multiple linear regression technique is used by which a mathematical formula has been developed to predict the Ra values for milling parameters. The results of the mathematical formula are controlled by conducting test experiments and good correlations are observed between the results of the formula and the results of test experiments.
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Pessoles, Xavier. "Aide au choix du posage en usinage 5 axes continus par la modélisation du comportement cinématique des machines-outils." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/3547/.
Анотація:
Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de l'amélioration de la productivité en usinage 5 axes continus. La moélisation d'un centre d'usinage et de sa commande numérique est proposée en 3 axes et 5 axes continus. Un simulateur est alors réalisé. Il permet de prévoir la vitesse de déplacement sur chacun des axes et de modifier les vitesses de consigne afin de mieux respecter les besoins spécifiés par le programmateur FAO. De plus les sources de perte de productivité du processus sont identifiées. Dans le but de réduire le temps d'usinage, une optimisation de l'orientation et du positionnement de la pièce dans la machine est donc proposée. Pour cela des cartographies en couleur sont réalisées. Elles permettent à un opérateur de choisir aisément un posage optimisé. L'ensemble des modélisations et des optimisations sont validées expérimentalement. Un choix optimal de posage associé à une modification de la vitesse au cours du programme permettent de réduire de plus de 50% le temps d'usinageThese works deal with productivity improvement in 5-axis machining. A machine tool and its computed numerically control are modeled in continuous 3 and 5 axis machining. A simulator is then performed. It predicts the speed on each axis and can change the programmed feedrate to fit with the specifications of the CAM programmer. Besides, the productivity of the process is improved. In order to reduce the machining time, orientation and positioning of the workpiece in the machine are optimized and the results are summarized in colored maps. This tool allows the operator to choose easily an opimized setup. Both modeling and optimized setup. Both modeling and optimization are validated experimentally. The optimal choice of part setup associated with a change of speed during the program can reduce more than 50% the machining time
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Gilles, Patrick. "Positionnement d'outil torique pour l'usinage de surfaces gauches en fraisage 5-axes avec équilibrage de l'effort de coupe transversale." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/330/.
Анотація:
Le travail présenté s'inscrit dans le cadre de l'amélioration du procédé de fraisage des pièces de formes complexes. L'objectif est de réduire les perturbations lors de l'usinage pour obtenir une meilleure rugosité sans augmenter le temps de fabrication. L'étude est menée pour du fraisage 5-axes avec des outils toriques à plaquettes rondes très adaptées pour les pièces considérées. La première partie de l'étude met en place un modèle d'efforts de coupe avec une inclinaison de l'axe de l'outil vers l'arrière. Elle débouche sur la formulation de l'équilibrage de l'effort de coupe transversal qui apporte une amélioration du comportement dynamique de l'outil. La deuxième partie propose un positionnement d'outil hors interférence et une stratégie d'usinage associés au critère " équilibrage de l'effort de coupe transversal ". La méthode est validée globalement sur un exemple complet d'usinage de surface gaucheThe presented work consists to improve milling process of sculptured surfaces. The aim is to reduce disturbances during machining in order to obtain a better surface roughness without increasing the manufacturing time. The study was conducted in 5-axis milling for torus cutter with round inserts suitable for the considered parts. The first part of this study establishes a cutting force model with a tool axis inclination towards the back of the tool. It leads to a formulation to balance the transversal cutting force that brings a significant improvement on tool dynamic behaviour. The second part presents a free gouging tool positioning and an associated strategy using the balance of transversal cutting force. The proposed method is globally validated on a complete example of sculptured surface machining
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Phan, Nguyen Duy Minh. "Trajectoires de numérisation adaptatives en contexte in-situ." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLN005/document.
Анотація:
Dans le contexte d'inspection du procédé d'usinage, l'intégration des opérations de mesure au processus de fabrication permet de réaliser les actions correctives à appliquer aux opérations de fabrication et ainsi de diminuer le temps de cycle de fabrication. Nous nous sommes intéressés dans ces travaux à la réalisation de la mesure on-machine par capteur laser plan dans une MOCN 5 axes. La problématique liée à la mesure on-machine concerne la proposition d'une méthode de planification de trajectoires qui résulte d'un compromis entre le temps de mesure et la qualité des données acquises.Nous proposons dans un premier temps un format de description des paramètres de la trajectoire du capteur permettant d'intégrer l'orientation de la broche dans la machine. Comme la détermination de point de vue dans notre contexte est adoptée pour le capteur laser plan, les contraintes de visibilité et de qualité sont appliquées à la position de ligne laser sur la surface. Nous proposons de réaliser d'un simulateur de trajectoires de numérisation. Ce simulateur nous permet d'identifier les zones de la pièce correctement numérisées en termes des critères de visibilité et de qualité. Il permet à la fois de valider la trajectoire avant l'exécution de la numérisation sur le système physique et d'aider à la génération de trajectoire de numérisation.Pour contrôler le temps et la qualité de numérisation, une méthode de planification de la trajectoire de numérisation pour une structure 6 axes, ISOvScan, est proposée. Dans cette méthode, la zone de recouvrement entre deux passes consécutives est constante, l'orientation du capteur en chaque point piloté est gérée afin d'assurer la qualité de numérisation et de maximiser le taux de couverture du laser. La méthode repose sur l'utilisation de la transformation conforme au sens des moindres carrés (Least Squares Conformal Maps-LSCM) pour transformer la surface 3D en un espace 2D. Le calcul de la trajectoire de numérisation peut alors être effectué plus simplement dans cet espace 2D.Comme la cinématique de la machine-outil 5 axes ne permet pas d'appliquer directement la trajectoire 6 axes créée par ISOvScan, les méthodes pour générer une trajectoire du capteur laser adaptée à la machine-outil 5-axes sont proposées dans ces travaux. Une application de numérisation sur la machine-outil 5-axes est réalisé pour vérifier la validité de la trajectoire de numérisation 5 axesIn the context of the inspection of the machining process, the integration of the measurement operations into the manufacturing process allows to realize the corrective actions applied to the manufacturing operations and thus to reduce the manufacturing cycle time. Our objective in this work is to realize an on-machine measurement (OMM) by laser plane sensor in a 5-axis machine-tool. The problem related to OMM concerns the proposition of a scan path planning method that results from a compromise between the measurement time and the quality of the data acquired.First of all, we propose a description format of the parameters of the sensor path allowing to integrate the orientation of the spindle in the machine. As the determination of view point in our context is adopted for the laser plane sensor, the visibility and quality constraints are applied to the digitizing laser line position on the surface. We propose to realize a simulator of digitizing path. This simulator allows us to identify correctly the areas of the digitized part in terms of the scanning visibility and quality. It allows to validate the scan path before executing the scan on the physical system and to help the scan path generation.To control the scan time and quality, a scan path planning method for a 6-axis structure, ISOvScan, is proposed. In this method, the overlap zone between two consecutive passes is constant, the orientation of the sensor at each driven point is managed in order to ensure the scanning quality and to maximize the coverage rate of the laser. The method relies on the use of the Least Squares Conformal Maps (LSCM) to transform the 3D surface into a 2D space. The calculation of the scan path can then be done more simply in this 2D space.Since the kinematics of the machine tool does not enable to directly apply the 6 axes scan path created by ISOvScan, the methods for generating a laser scan path adapted to 5-axis machine-tool are proposed in this work. An application on the 5-axis machine-tool is performed to validate this adapted scan path
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Azzam, Noureddine. "Contribution à l'amélioration de la qualité des états de surfaces des prothèses orthopédiques." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4057/document.
Анотація:
Une prothèse de genou est généralement, composée de deux parties fixées respectivement sur le fémur et sur le tibia et d’une troisième, dite intercalaire. Durant le processus de fabrication de ces composants des déformations apparaissent au niveau des bruts de fonderie. Les fabricants de prothèses choisissent d’assurer l’épaisseur nominale de la prothèse en enlevant une épaisseur constante sur le brut de fonderie. Cette opération est généralement réalisée manuellement. L’objectif de ces travaux de thèse est de contribuer à l’automatisation de ces opérations en proposant une méthode d’adaptation des trajectoires d’usinage aux variations géométriques de la surface cible. L’objectif de ce travail de recherche est d’adapter une trajectoire d’usinage sur un modèle nominal pour enlever une épaisseur constante sur une surface brute de fonderie mesurée. La méthode proposée commence par une étape d’alignement de la surface mesurée sur la trajectoire nominale en utilisant un algorithme d’ICP. Par la suite, la trajectoire nominale est déformée pour venir enlever l'épaisseur désirée sur la surface brute mesurée. Cette dernière est définie, dans ces travaux, suivant un modèle STL. Naturellement, les discontinuités de ce type de modèle induit une impression des motifs du STL sur la trajectoire adaptée et, donc, sur la pièce usinée. Par la suite, afin de d’atténuer ce problème et d’améliorer la qualité de fabrication, il est proposé de procéder à un lissage de la trajectoire.Afin de valider les développements théoriques de ces travaux, des essais ont été réalisés sur une machine cinq axes pour l’ébauche de composants fémoraux d’une prothèse uni-compartimentale de genouCommonly, knee prostheses are composed of two parts fixed respectively on femur and tibia, and a third one called intercalary. During the manufacturing process, of these components distortions appear on roughcast workpiece geometry. Thus, prosthesis manufacturers choose to ensure the nominal thickness of the prosthesis by removing a constant thickness on the roughcast workpiece. This operation is generally carried out realized manually.The aim of this thesis is to contribute to the automation of these manual operations by providing a method to adapt the machining toolpaths at geometrical variations of the target surface. The aim of this research work is to adapt a machining toolpath computed on a nominal model to remove a constant thickness on a roughcast measured surface. The proposed method starts with an alignment step of the measured surface on the nominal toolpath using an ICP algorithm. Subsequently, the nominal toolpath is deformed to remove the desired thickness of the measured rough surface defined in presented case by a STL model. Naturally, discontinuities of this type of model induce the apparition of pattern for the STL on the adapted toolpath and thus on the machined workpiece. Subsequently, to limit this problem and to improve the quality of realized surface, it is proposed a toolpath smoothing method. To validate theoretical developments of this work, tests were carried out on a five-axis machine for roughing of femoral components of a unicompartmental knee prosthesis
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Hendriko, ? "Advanced virtual simulation for optimal cutting parameters control in five axis milling." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2014. http://www.theses.fr/2014CLF22464/document.
Анотація:
La thèse concerne l’usinage à 5 axes de formes complexes. Le but est d’estimer le plus précisément possible les efforts induits par la coupe pour ajuster la vitesse d’avance et gagner en performance. Pour cela, il est nécessaire d’estimer les engagements radial et axial de la fraise à chaque instant. Ce calcul est rendu particulièrement complexe à cause de la forme de la pièce, de la forme du brut et de la complexité de la géométrie de l’outil. Les méthodes usuelles par Zbuffer sont particulièrement couteuses en temps de calcul. Dans ces travaux nous proposons une méthode de calcul rapide à partir d’une modélisation du contact dans toutes les situations envisageables. Différentes simulations et expérimentations ont permis de valider la précision expérimentalementThis study presents a simple method to define the Cutter Workpiece Engagement (CWE) during sculptured surface machining in five-axis milling. The instantaneous CWE was defined by determining two engagement points, lowermost engagement (LE)-point and uppermost engagement (UE)-point. LE-point was calculated using a method called grazing method. Meanwhile the UE-point was calculated using a combination of discretization and analytical method. During rough milling and semi-finish milling, the workpiece surface was represented by vertical vector. The method called Toroidal–boundary was employed to obtain the UE-point when it was located on cutting tool at toroidal side. On the other hand, the method called Cylindrical-boundary was used to calculate the UE-point for flat-end cutter and cylindrical side of toroidal cutter. For a free-form workpiece surface, a hybrid method, which is a combination of analytical method and discrete method, was used. All the CWE models proposed in this study were verified and the results proved that the proposed method were accurate. The efficiency of the proposed model in generating CWE was also compared with Z-mapping method. The result confirmed that the proposed model was more efficient in term of computational time. The CWE model was also applied for supporting the method to predict cutting forces. The test results showed that the predicted cutting force has a good agreement with the cutting force generated from the experimental work
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Hadj, Ali Ahmed. "Étude de l'influence des conditions de coupe en usinage 5 axes sur l'intégrité des surfaces par la méthode des surfaces de réponses." Mémoire, École de technologie supérieure, 2005. http://espace.etsmtl.ca/343/1/HADJ_ALI_Ahmed.pdf.
Анотація:
Le fraisage avec outil à bout arrondi attire l'intérêt de l'industrie des moules et l'industrie aérospatiale qui ne cesse de rechercher des moyen pour améliorer la qualité de surface des moules. Cette article présente une étude de l'influence de l'orientation de l'outil et des paramètres de coupes et précisément la vitesse de coupe, la vitesse d'avance, la profondeur de passe, l'émersion, l'engagement et l'inclinaison de l'outil sur la rugosité et les contraintes résiduelles crées en surface lors du fraisage 5 axes de l'acier P20. Une approche combinée par plan d'expérience a été utilisée et des modèles de prédiction des contraintes sont développés.
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Amtout, Youcef. "Étude de l'influence des stratégies de coupe sur la performance de l'usinage en 5 axes par la méthode des surfaces de réponses." Mémoire, École de technologie supérieure, 2003. http://espace.etsmtl.ca/768/1/AMTOUT_Youcef.pdf.
Анотація:
Les industries d'usinage à commande numérique des moules et des pièces aéronautiques cherchent continuellement l'amélioration de leur productivité et la qualité de leurs pièces à usiner. Le processus d'usinage comprenant les opérations de finition représente une grande partie des coûts de fabrication des moules. Des gains significatifs en temps d'usinage et en qualité dse pièces finies peuvent résulter de l'optimisation des paramètres de coupe. L'utilisation des stratégies intelligentes permet de générer des bénéfices significatifs en temps et en coûts liés à la fabrication des moules et des pièces pendant les opérations d'usinage.
Notre travail consiste à étudier et analyser les comportements et l'influence des paramètres de coupe, soit, l'avance par dent, la vitesse de coupe, la largeur de coupe, la profondeur de coupe axiale, les orientations d'outil et des stratégies de coupe sur les performances de l'usinage en 5 axes de l'acier à moule de type P20, ainsi que leurs interactions.
La démarche employée de façon intuitive par des expérimentateurs consiste à étudier séparément l'influence des grandeurs des paramètres de coupe sur la performance de l'usinage en 5 axes. Cette stratégie est coûteuse et ne détecte pas les interactions entre les différents paramètres de coupe. Ce projet propose une approche utilisant la théorie des surfaces de réponses des plans d'expérience. Elle consiste à planifier et à établir un plan d'expérimentation comportant le minimum d'essais, où l'ensemble de nos paramètres de coupe sera modifié simultanément lors des essais.
Les résultats permettront de modéliser et de développer des équations de prédictions du temps d'usinage et du fini de surface en fonction des paramètres les plus significatifs. Des techniques d'optimisation simultanée de plusieurs réponses du système seront utilisées afin de dégager des stratégies permettant le meilleur compromis des conditions de coupe et de générer des réglages combinatoires et optimaux des paramètres en tenant compte de tous les objectifs souhaités.
L'impact industriel vise les industries du moulage et l'industrie aérospatiale qui bénéficieront des résultats concernant les finis de surface ainsi que les résultats associés à la productivité.
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Hadj, Ali Ahmed. "Étude de l'influence des conditions de coupe en usinage 5 axes sur l'intégrité des surfaces par la méthode des surfaces de réponses /." Montréal : École de technologie supérieure, 2005. http://wwwlib.umi.com/cr/etsmtl/fullcit?pMR03056.
Анотація:
Thèse (M. Ing.)--École de technologie supérieure, Montréal, 2005."Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [162]-165. Également disponible en version électronique.
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Amtout, Youcef. "Étude de l'influence des stratégies de coupe sur la performance de l'usinage en 5 axes par la méthode des surfaces de réponses /." Montréal : École de technologie supérieure, 2003. http://wwwlib.umi.com/cr/etsmtl/fullcit?pMQ86822.
Анотація:
Thèse (M. Ing.)--École de technologie supérieure, Montréal, 2003."Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [144]-146. Également disponible en version électronique.
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Affouard, Armelle. "Intégration du comportement cinématique des machines-outils lors du calcul de trajectoires d'usinage : résolution du problème de singularité géométrique en usinage à 5 axes." Cachan, Ecole normale supérieure, 2004. http://www.theses.fr/2004DENS0010.
Анотація:
Dans le cadre de l'usinage à 5 axes des pièces de forme complexe, nous étudions l'influence du trajet calculé par un système de FAO sur le comportement cinématique de la machine outil en Usinage à Grande Vitesse (UGV). L'UGV implique de garantir une grande vitesse de déplacement des axes de la machine outil, donc d'introduire une plus grande continuité dans la trajectoire, de deux manières : soit en établissant une meilleure planification de l'orientation de l'axe de l'outil, soit en optimisant le format de description de la trajectoire elle même. L'introduction d'un nouveau format de description engendre un écueil: la singularité cinématique dont nous proposons un modèle géométrique et une méthode de déformation de la trajectoire de façon à l'éviter. La résolution de ce problème entre dans le cadre plus général de l'optimisation de l'orientation de l'axe de l'outil dans l'espace de travail en vue d'améliorer le comportement cinématique des axes de rotation de la machine outilWithin the framework of 5 axis machining of complex surfaces, we study the influence of a tool path calculated by a CAM system on the kinematic behavior of the machine tool in High Speed Machining (HSM). HSM aims at ensuring a high displacement rate of the machine tool axes, therefore to introduce a higher continuity into the trajectory, in two ways: either by establishing a better planning of the tool's axis orientation, or by optimizing the description format of the trajectory itself. The introduction of a new description format generates a problem: the kinematic singularity for which we propose a geometrical model and a method of trajectory deformation in order to avoid it. Solving the problem pertains to a more general framework which relates to the optimization of the tool's axis orientation in the workspace in order to improve the kinematic behavior of the rotation axes of the machine tool
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Diourté, Adama. "Génération et optimisation de trajectoire dans la fabrication additive par soudage à l'arc." Thesis, Toulouse 3, 2021. http://www.theses.fr/2021TOU30213.
Анотація:
La fabrication d'additive par arcs électriques (WAAM) est en train de devenir la principale technologie de Fabrication Additive (FA) utilisée pour produire des pièces à parois minces de taille moyenne à grande (Ordre de grandeur : 1 m) à un coût moindre. Pour fabriquer une pièce avec cette technologie, la stratégie de planification du trajet utilisée est la 2.5D. Cette stratégie consiste à découper un modèle 3D en différentes couches planes et parallèles les unes aux autres. L'utilisation de cette stratégie limite la complexité des topologies réalisables en WAAM, notamment celles présentant de grandes variations de courbure, et implique plusieurs départs/arrêt de l'arc lors de son passage d'une couche à l'autre. Ceci induit des phénomènes transitoires dans lesquels le contrôle de l'approvisionnement en énergie et en matière est complexe. Dans cette thèse, une nouvelle stratégie de fabrication visant à réduire au minimum les phases de démarrage et d'arrêt de l'arc est présentée. L'objectif de cette stratégie, appelée "Génération de Trajectoire Continue Tridimensionnelle" (GTCT), est de générer une trajectoire continue en forme de spirale pour des pièces minces en boucle fermée. Une vitesse de fil constante couplée à une vitesse de déplacement adaptative permet une modulation de la géométrie de dépôt qui assure un approvisionnement continu en énergie et en matière tout au long du processus de fabrication. L'utilisation de la stratégie 5 axes couplées à la GTCT permet la fabrication de pièces fermées avec une procédure pour déterminer la zone de fermeture optimale, et des pièces sur des substrats non-plans utiles pour ajouter des fonctionnalités à une structure existante. La fabrication de ces pièces avec la GTCT et plusieurs évaluations numériques ont montré la fiabilité de cette stratégie et sa capacité à produire de nouvelles formes complexes avec une bonne restitution géométrique, difficile ou impossible à atteindre aujourd'hui en 2.5D avec la technologie WAAMWire Arc Additive Manufacturing (WAAM) is becoming the primary Additive Manufacturing (AM) technology used to produce medium to large (order of magnitude: 1 m) thin-walled parts at lower cost. To manufacture a part with this technology, the path planning strategy used is 2.5D. This strategy consists in cutting a 3D model into different plane layers parallel to each other. The use of this strategy limits the complexity of the topologies achievable in WAAM, especially those with large variations in curvature. It also implies several start/stop of the arc during its passage from one layer to another, which induces transient phenomena in which the control of energy and material supply is complex. In this thesis, a new manufacturing strategy to reduce the arc start/stop phases to a single cycle is presented. The objective of this strategy, called "Continuous Three-dimensional Path Planning" (CTPP), is to generate a continuous spiral-shaped trajectory for thin parts in a closed loop. An adaptive wire speed coupled with a constant travel speed allows a modulation of the deposition geometry that ensures a continuous supply of energy and material throughout the manufacturing process. The use of the 5-axis strategy coupled with CTPP allows the manufacturing of closed parts with a procedure to determine the optimal closure zone and parts on non-planar substrates useful for adding functionality to an existing structure. Two geometries based on continuous manufacturing with WAAM technology are presented to validate this approach. The manufacturing of these parts with CTPP and several numerical evaluations have shown the reliability of this strategy and its ability to produce new complex shapes with good geometrical restitution, difficult or impossible to achieve today in 2.5D with WAAM technology
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Teixeira, Alves Joël. "Définition analytique des surfaces de denture et comportement sous charge des engrenages spiro-coniques." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00743561.
Анотація:
La conception des engrenages spiro-coniques reste encore très complexe de nos jours car la géométrie des dentures, et donc les performances cinématiques, découle du mode de fabrication de ce type d'engrenage. Le taillage est lié à deux constructeurs principaux : Gleason et Klingelnberg. De nombreux paramètres de réglage des machines influencent directement les surfaces de denture, leur optimisation n'est donc pas intuitive. Avec les progrès réalisés cette dernière décennie par les machines d'usinage à commande numérique et la FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur), il devient possible de fabriquer des engrenages spiro-coniques de bonne qualité sur une machine 5 axes. Un modèle numérique a été développé pour générer une géométrie simplifiée de type Gleason, usinée par la suite avec une machine 5 axes. Une étude de métrologie, permettant de comparer les dents usinées avec les modèles CAO, a ensuite été réalisée pour prouver que l'usinage par une machine 5 axes peut être une alternative aux méthodes de taillage classiques. De nouveaux types de géométrie peuvent donc être proposés, qui ne pouvaient pas être envisagés par les moyens de fabrication classiques. Une géométrie basée sur la théorie des développantes sphériques, combinée à une spirale logarithmique a été développée, puis usinée. De plus, des corrections de bombé ou de profil peuvent être définies afin d'éviter les contacts en bords de denture. Ce type de géométrie analytique offre des possibilités plus simples d'optimisation de l'engrènement. L'optimisation des surfaces peut être réalisée à l'aide du modèle d'engrènement quasi-statique sous charge développé dans le cadre de cette thèse. L'environnement de l'engrenage est pris en compte dans la simulation : déformation des arbres, des dentures et de leurs supports (jantes et voiles) ainsi que les déformations locales de contact. La méthode des coefficients d'influence est utilisée pour résoudre le partage des charges entre toutes les dents instantanément en contact. Une méthode originale, utilisant sur un seul calcul élément finis et la définition de bases de fonctions, permet de calculer rapidement les flexions de denture dans leur environnement. Les déformations de contacts sont, quant à elles, obtenues par une méthode analytique, basée sur les théories de Boussinesq. De plus, des défauts d'assemblage peuvent être intégrés entre le pignon et la roue spiro-conique. Afin de valider les modèles numériques développés, un banc d'essai a été mis en place, permettant la mesure de l'erreur de transmission et la visualisation des portées. Le banc d'essai est intégré dans une fraiseuse numérique 3 axes : le pignon est monté dans la broche de la fraiseuse, le reste du banc étant bridé sur son plateau. Ainsi, des défauts de montage peuvent être appliqués facilement et précisément.
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Balasubramaniam, Mahadevan 1976. "Automatic 5-axis NC toolpath generation." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2001. http://hdl.handle.net/1721.1/29225.
Анотація:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 2001.Includes bibliographical references (leaves 96-101).
Despite over a decade of research, automatic toolpath generation has remained an elusive goal for 5-axis NC machining. This thesis describes the theoretical and practical issues associated with generating collision free five-axis roughing and finishing toolpaths automatically from the CAD model of the part. Instead of decomposing the shape into manufacturing primitives we generate the collision free tool paths directly from the shape of the workpiece by using accessibility arguments. Specific points of discussion in this thesis include: * A scheme for generating five-axis tool paths using "accessibility" as the driving constraint for tool path generation. * A scheme for approximating the "accessibility" of a class of tools with visibility because direct evaluation of accessibility information of a tool in a part has been shown to be computationally expensive by several researchers. Visibility of a point along an orientation is a necessary condition for accessibility. We have developed algorithms to compute the visibility information rapidly using graphics hardware. * A scheme for extracting the most "promising" orientation from the visibility information for the tool in a "global" sense. Algorithms to process the visibility information to select the orientation based on the characteristics of the machining process have been developed.
(cont.) * A scheme for computing a valid collision free orientation by performing a local search in the neighborhood of the "promising" visible direction using rapid collision avoidance algorithms. Visibility is a necessary but not a sufficient condition for accessibility because visibility cannot account for the geometry of the tool. * A scheme for determining a smooth interpolation between valid tool postures at the end points. This is not a trivial task because the tool must not interfere with the part while interpolating between valid postures. The visibility cones of the end points are used to compute a "globally" valid interpolatory path and the interpolated postures are then "locally" profiled for access by using rapid collision detection algorithms. The algorithms outlined in this thesis make it possible, for the first time, to generate 5-axis CNC tool paths automatically from a CAD file. The algorithms have been implemented and tested on several parts.
by Mahadevan Balasubramaniam.
Ph.D.
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孝行, 赤井, та Takayuki Akai. "5軸制御マシニングセンターの運動精度と加工精度向上に関する研究". Thesis, https://doors.doshisha.ac.jp/opac/opac_link/bibid/BB12902972/?lang=0, 2015. https://doors.doshisha.ac.jp/opac/opac_link/bibid/BB12902972/?lang=0.
Анотація:
5軸制御マシニングセンターの運動精度の向上に向けた新たなキャリブレーション手法の開発に取り組んだ．また、直進および旋回軸の各種の運動誤差要因を診断する手法を構築した．さらにサーボ系の位置フィードバックで，サーボ系に起因する運動誤差の診断法も提案した.旋回軸にDDモータ方式を採用することで機械全体のサーボ特性を大きく改善できることも解明した．最後に，複雑形状の実加工により開発機で高い加工精度を確認することができた．A new calibration method to improve the motion accuracy of a 5-axis control machining center has been developed. A method to diagnose various causes of motion errors on linear and rotary axes has been also established. Furthermore, a diagnosis method of motion errors caused by servo motors using the position feedback function is suggested in this paper. This study also figured out employing the direct drive motor for the rotary axes improved the characteristics of all the servo motors on the machine. Finally, the development test machine proved its high machining accuracy through actual machining of a complex-shaped workpiece.
博士(工学)
Doctor of Philosophy in Engineering
同志社大学
Doshisha University
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Persson, Erik, and Magnus Hansson. "Konstruktion av 6:e axel på 5-axligportalfräsmaskin." Thesis, Halmstad University, School of Business and Engineering (SET), 2010. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hh:diva-4496.
Анотація:
During springterm 2010 Erik Persson and Magnus Hansson performed their Thesis
Work with DIAB Laholm, in Hallands County for University of Halmstad.
The project has been a product development project without exterior customers. Thus
it had a great emphasis on functionality and less emphasis on marketing and such.
This reflects the ambition to develop machinery to be used within the production
facilities of DIAB Laholm, not to be sold to exterior customers.
Main objective has been to create machinery which enables the production of
rotational symmetric work pieces within a NC-milling machine with 5 axles. The
work pieces milled will be made of DIAB’s material Divyncell with varying
densities.
The project has followed Fredy Olssons method involving Principal – Primary –
Manufacturing constructions. However a complete manufacturing construction has
not been made since DIAB just wanted a good Primary construction which will serve
as a base for finishing touches at DIAB.
By the end of the project material including calculations has been sent to DIAB and
they will finish the work and manufacture the machine if they find economic viability
in this.
The work method has been suited for this by several reasons, it was created with
these projects in mind and it’s also the method most familiar to us.
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Bushendorf, Jeffrey. "Field study of the 5-Axis Forest-Line versus the 5-Axis Fidia-211 in the case of a midwestern engineering firm." Online version, 2009. http://www.uwstout.edu/lib/thesis/2009/2009bushendorfj.pdf.
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Son, Seung-Kil 1964. "A hybrid type small 5-axis CNC milling machine." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2002. http://hdl.handle.net/1721.1/29275.
Анотація:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 2002.Includes bibliographical references (leaves 116-119).
5-axis CNC milling machines are important in a number of industries ranging from aerospace to consumer-die-mold machining because they can deliver high machining accuracy with a spindle tilting capacity. Most of these machines have serial mechanisms so that low static and dynamic stiffness become very critical design issues especially for high speed machining. Parallel mechanisms have recently received attention from machine tool designers because of their inherent potential for stiffness and because of their compactness. However, much of the promised advantages of parallel machines only occur within a very small region of their workspace with the expense of the large machine-tool foot print. We discuss some of the kinematic and structural challenges to extracting machining performance from serial and parallel machines. We compare a hybrid machine, which combines serial and parallel mechanisms, with typical serial and parallel machines such as Euler angle machines and the Hexapod. In particular, we consider singularities, reversal characteristics, and manufacturability. We show that hybrid machines can benefit from the advantages of serial and parallel mechanisms while avoiding most potential pitfalls of both mechanisms. However, hybrid structures can suffer from the manufacturing problem of over-constraint. We show that the degree of over-constraint depends on the size of the parallel machine. We have designed and fabricated a small hybrid 5-axis motion platform, the MIT-SS-1, which can tolerate this over-constraint through a novel layout of axes. Numerical and experimental test results of the MIT-SS-1 are presented and compared. Finally we show that this structure has potential as a small 5-axis CNC milling machine.
by Seung-Kil Son.
Ph.D.
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Chen, Kun. "Haptic system for collision-free 5-axis tool path generation /." View abstract or full-text, 2006. http://library.ust.hk/cgi/db/thesis.pl?MECH%202006%20CHENK.
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Uddin, Mohammad Sharif. "Tool Path Modification Approaches to Enhance Machining Geometric Accuracy in 3-Axis and 5-Axis Machining." 京都大学 (Kyoto University), 2007. http://hdl.handle.net/2433/49142.
Анотація:
学位授与大学：京都大学 ; 取得学位: 博士(工学) ; 学位授与年月日: 2007-09-25 ; 学位の種類: 新制・課程博士 ; 学位記番号: 工博第2861号 ; 請求記号: 新制/工/1420 ; 整理番号: 25546Introduction Precision manufacture of components has become a necessity in the present day manufacturing sectors. The ever-increasing demands of humankind have forced researchers to come up with more improved innovations in technology; achieving higher levels of integration in microprocessors, and creating more versatile and precision multitasking systems being just a few of the major drivers in this area. All these, however, have one rudimentary requirement, namely, the need to use very high precision components. Hence, it can be very safely concluded that the success of each of these industries hinges on the ability to produce such components. Recently, as the tremendous demands for mechanical parts with high geometric and dimensional accuracy increase, an exigency to produce those parts with such accuracy is greatly comprehended by today’s manufacturing industries. To this end, CNC machine tools are the most important means of production for the manufacturing industries. CNC machine tools have been widely applied to a range of applications, for example, in the aerospace industries. With the recent advancement of the machine tools manufacturing technologies including high speed feed drives and high speed spindles, high speed end milling on the CNC machine tools has become constantly popular, and is being performed to manufacture the components with the required contour geometry and dimensional accuracy. However, the geometric accuracy of the machined surface is greatly affected by the numerous errors sources ranging from errors existing in the machine tool system itself to the errors due to the cutting process. Figure 1-1 shows the general error sources that influence the machining geometric accuracy [Kakino et al., 1993]. Broadly, machining geometric errors are caused by two major error sources: motion errors of the machine tool system and errors due to the machining process. The key factors among error sources in the machine tool system that cause deviation of tool tip position relative to workpiece, and hence machining geometric errors are positioning errors and volumetric errors. Here, positioning errors are defined as the linear errors of the positioning mechanism, whose directions are in parallel with the direction of axis movement required for desired positioning. On the other hand, volumetric errors are here defined as error components whose directions are perpendicular to the direction of axis movement.
Kyoto University (京都大学)
0048
新制・課程博士
博士(工学)
甲第13390号
工博第2861号
新制||工||1420(附属図書館)
25546
UT51-2007-Q791
京都大学大学院工学研究科精密工学専攻
(主査)教授 松原 厚, 教授 吉村 允孝, 教授 松久 寛
学位規則第4条第1項該当
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Alexander, Yuen. "Spline interpolation and contour error pre-compensation for 5-axis machining." Thesis, University of British Columbia, 2013. http://hdl.handle.net/2429/44659.
Анотація:
This thesis presents experimentally verified smooth spline interpolation and contour error pre-compensation algorithms developed for 5-axis machine tools. In the smooth spline interpolation algorithm, the cutter location data from the computer-aided manufacturing system is first fitted independently to decouple the relative changes in position and orientation. The tool tip positions are fitted to a quintic B-spline, achieving geometric jerk continuity. Next, the tooltip orientations are fitted to another quintic B-spline in spherical coordinates, achieving geometric jerk continuity and feasible orientations at all points of the spline. The nonlinear relationship between spline parameters and displacement are approximated with 9th order and seventh order feed correction splines for position and orientation, respectively. The 9th order feed correction spline is fit adaptively to minimize fitting error while preserving C³ continuity. The seventh order feed correction spline is optimized to minimize jerk while preserving C³ continuity as well. In the contour error pre-compensation algorithm, the position commands generated in the smooth spline interpolation algorithm, are first fitted to piecewise quintic splines while respecting velocity, acceleration and jerk continuity at the spline joints. The transfer function of each servo drive is kept linear by compensating the disturbance effect of friction with a feed-forward block. Using the analytically represented 5-axis, splined tool path, splined tracking errors and kinematic model of the five-axis machine tool, contouring errors are predicted ahead of axis control loops. The contouring errors are decoupled into three linear and two rotary drives, and the position commands are modified before they are sent to servo drives for execution. The methods developed in this thesis have been evaluated on a 5-axis machining center with a tilting-table configuration, and are directly applicable to other 5-axis kinematic configurations such as spindle-tilting or hybrid configurations. The experiments show improvements in fitting accuracy, reduction in vibrations, reduction in tracking errors, and significant reductions in contour error for five-axis tool paths.
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Gulda, Jiří. "Řešení technologie při výrobě odlitku v malé strojírenské firmě." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2011. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-229485.
Анотація:
The dissertation work focuses on the design and optimization of the castings and foundry technology and the production a particular model for the casting. The technology proposal and the pattern set building in 3D using CAD system. The casting simulation in CAE MAGMAsoft® system and evaluation of the proposed casting technology. Production of the pattern using CAD/CAM software and CNC machine tools with a focus on 3-axis and 5-axis machining. The economic benefits for the company.
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Sencer, Burak. "Smooth trajectory generation and precision control of 5-axis CNC machine tools." Thesis, University of British Columbia, 2009. http://hdl.handle.net/2429/14084.
Анотація:
This thesis presents experimentally verified optimal feedrate generation and high performance precision control algorithms developed for 5-axis machine tools. A feedrate scheduling algorithm has been introduced to minimize the cycle time for 5-axis machining of curved tool-paths. The variation of the feed along the tool-path is expressed in a cubic B-spline form as a function of the arc displacement. The velocity, acceleration and jerk limits of the five axis drives are considered in finding the most optimal feed along the tool-path to ensure smooth and linear operation of the servo drives with minimal tracking error. Improvement in the productivity and linear operation of the drives are demonstrated through 5-axis experiments. In an effort to design an accurate contour controller, analytical models are developed to estimate the contour errors during simultaneous 5-axis machining. Two types of contouring errors are defined by considering the normal deviation of tool tip from the reference path, and the normal deviation of the tool axis orientation from the reference orientation trajectory. A novel multi-input-multi-output sliding mode controller is introduced to directly minimize the tool tip and tool orientation errors, i.e. the contouring errors, along the 5-axis tool-paths. The stability of the control scheme is proven analytically, and the effectiveness of this new control strategy has been demonstrated experimentally. An identification technique for identifying the closed loop transfer function of machine tool feed drives has been introduced. The drive system is identified in closed loop, including the feed drive mechanism, motor amplifier, and the control law. A short Numerical Control Program is used for exciting the axis dynamics without interfering with the servo control loop. A generalized drive model is utilized to capture the key dynamics of the drive systems, while guaranteeing the stability of the identified model dynamics by solving a constrained optimization problem. Methods developed in this thesis have been evaluated on a table tilting 5-axis machining center. Their application to other 5-axis machines would require modeling of the kinematic chain and the drive dynamics to be considered in the control law design and trajectory generation.
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Fitsos, Pete. "A study on a novel 5 axis machine tool using direct drive /." For electronic version search Digital dissertations database. Restricted to UC campuses. Access is free to UC campus dissertations, 2002. http://uclibs.org/PID/11984.
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Miao, Lu. "REDOX-REGULATED RELB-AR AXIS MEDIATES PROSTATE SPECIFIC ANTIGEN EXPRESSION: INSIGHT IN PROSTATE CANCER RESPONSE TO RADIATION THERAPY." UKnowledge, 2013. http://uknowledge.uky.edu/toxicology_etds/5.
Анотація:
Although the prostate specific antigen (PSA) test is widely used in clinical settings for prostate cancer (PCa) diagnosis and post-treatment follow-up monitoring, false positive PSA test results, which contribute to over-diagnosis of PCa, and false negative results, which miss some patients with aggressive PCa, remain problems of clinical importance.
Our study demonstrates that radiation therapy, which is widely used for treatment of localized PCa, generates TNF-α in tumor cells and stromal fibroblasts, redox dependently. Interestingly, TNF-α rapidly and transiently triggers the RelA-mediated NF-κB canonical pathway, but its effect on RelB expression is more robust and long lasting, which leads to sustainable suppression of PSA expression. TNF-α further amplifies endogenous reactive oxygen species (ROS) partially through NADPH oxidase activation and mediates redox-dependent downstream signaling pathways. Addition of the NADPH oxidase inhibitor or ROS scavengers such as superoxide dismutase (SOD) mimetic can abrogate TNF-α-mediated suppression of PSA expression by inhibiting the RelB-AR axis. Treatment with TNF-α suppresses PSA expression and it confers minor yet statistically significant protection to LNCap cells against irradiation, indicating that radiation-induced TNF-α may not only interfere with the PSA-based PCa diagnosis and post-treatment monitoring but may also diminish the efficacy of radiotherapy.
In addition, we uncover a role for RelB in suppressing PSA expression at the advanced stage of PCa, which could be a mechanism for the low PSA level in some patients bearing aggressive PCa. Experiments with both RelB overexpression and siRNA knockdown indicate that RelB negatively regulates androgen receptor (AR) and PSA levels in human prostate cancer, LNCap, cells. RelB directly interacts with AR to form a complex on the enhancer elements of the PSA promoter. Thus, the RelB-AR axis is an important contributor to PSA suppression at the advanced stage of PCa.
Overall, this study is the first to reveal a redox-mediated association among radiation-generated TNF-α, activation of the RelB-mediated alternative NF-kappaB pathway and PSA suppression. This mechanistic information provides new insights with practical and clinical implications for PSA-based PCa diagnosis and post-treatment monitoring as well as redox intervention in radiation therapy.
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Wang, Nan. "Tool path generation method for 5-axis NC machining with flat-end cutter /." View abstract or full-text, 2009. http://library.ust.hk/cgi/db/thesis.pl?MECH%202009%20WANG.
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Chang, Cheng-Shun, and 張承濬. "The Development of 5-Axes HumanoidRobot System." Thesis, 2013. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/79875721580317372824.
Анотація:
碩士吳鳳科技大學
光機電暨材料研究所
101
Robot mechanical design technology in the past mainly focused on the non-mobile and non-interactive industrial robot arm. Robot arm mechanism design is to interact with human, such as applications of saying hello or grabbing objects. We used the package “Working Model” to implement the inverse kinematics analysis of a 5-axes robot arm. We used Working Model to validate the equations of motion of the robot arm. In the future, we will also send the data on each axis obtained from inverse kinematics analysis to the motion control system to complete the motion control of the 5-axis robot arm. As can be seen from the results of the experiment, the motor mounted at shoulder drivs the elbow joint through the timing belt. Because the arm mechanism is heavy, the belt needs frequent maintenance. Fatigue fracture and other shortcomings make the arm not able to move up for long. Therefore, in the design of a new mechanical arm, we use worm and worm wheel to consistute the power transmission mechanism in each joint. Because worm pair has a mechanical self-locking function, we do not need the brake mechanism to keep the robot hold on for long. The arm is more stable as well. In order to meet the requirement of the motion control card inputs, an encoder is mounted in the end of the motor which allows control card to communicate with the motor.
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Liu, Wei-Le, and 劉偉樂. "Method for Measuring Dynamic Error of 5-axis CNC Machine Tools'' Rotary Axes." Thesis, 2003. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/36676174708363398204.
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SHI, DUN-ZHI, and 石敦智. "Application of 5-axes robot for line guidance problems." Thesis, 1992. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/81417939513220607041.