Modélisation géométrique des machines-outils 5 axes pour la compensation de l'exactitude volumétrique

Afin d'améliorer les procédés de fabrication et notamment les procédés par enlèvement de matière, il est essentiel d'optimiser les écarts géométriques intrinsèques au moyen de fabrication. Malgré la norme internationale ISO 230, un grand nombre de modèles géométriques sont développés dans la littérature. Ce papier propose une démarche de modélisation des erreurs géométriques de machines basée sur leur définition normalisée. L'objectif terminal est de trouver l'ensemble minimal des erreurs définies dans le modèle permettant de caractériser au mieux l'exactitude volumétrique mesurée dans l'espace de travail. La mesure est quant à elle réalisée par palpage d'une sphère de référence à l'aide d'un palpeur mécanique intégré au centre d'usinage. Mots-clés : Machine-outil, exactitude volumétrique, modèle géométrique, mesurage indirect. I. INTRODUCTION Les machines-outils 5-axes sont des boucles structurelles multiaxes. Elles sont considérées à ce jour, comme des moyens de production courants et se déclinent dans un grand nombre d'architectures différentes [1, 2]. Dans ce papier, seules les boucles structurelles composées de trois axes de translation et deux axes de rotation sont considérées. La principale fonction de la boucle structurelle est de maintenir la position relative entre l'effecteur (c.-à-d. l'outil ou le système de mesure) et la pièce. Comme le montre la Figure 1, l'écart entre le positionnement effectif de l'outil par rapport à la pièce et le positionnement nominal est nommé exactitude volumétrique (V XYZ) (ISO 230-1:2012 [3]). Cette exactitude volumétrique est principalement générée par l'existence d'erreurs géométriques au sein même de la boucle structurelle [4]. Afin d'améliorer le processus de fabrication, il est nécessaire de minimiser V XYZ. Pour cela, la première étape consiste à effectuer une modélisation de ces erreurs géométriques sur la boucle structurelle. Il est ensuite nécessaire de venir identifier tout ou partie des paramètres mis en jeu. Enfin, basée sur la modélisation des écarts, la simulation des effets (i.e. V XYZ) permet d'envisager une phase de compensation.