Evolution possibles des machines d'usinage CN

[Jaunin]

Bonjour,
Juste un petit lien pour information.
Cordialement.
Jaunin__
http://www.3dcadtips.com/2009/07/max...tion-2/?NL=234
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[invite879b3b41]

Bonjour Zozo_MP

merci pour le "Comme vous connaissez bien votre affaire en CN on peut prolonger la discussion même pendant les vacances."

Je ne pense pas que le developpement soft soit un frein à l'arrivée de l'héxapode sur les CN. Ce point de vue n'engage que moi, il est purement gratuit et surtout je n'ai rien pour appuyer mes dire, simple hypothèse que je soumets à la critique.

aujourd'hui les logiciels sont développés en "langage objet" c'est à dire que l'ont développe plusieurs "modules" ou "bibliothèques" qui remplissent une fonction. J'imagine que dans soft d'usinage on aura des modules du types :
-gestion des paramètres d'usinages (vitesse, nombre de passes)
-calcul des forces
-cinématique, qui gère le déplacement des axes
-....

Si la machine est une 5 axes (3 translations + 2 rotations) elle utilise un module cinématique dont la fonction est de transformer une position en 5 coordonnées d'un repère défini (souvent celui de la pièce) en une position de ses actionneurs (2 plateaux + 3 glissières).

Pour passer sur une structure hexapode il "suffit" de changer ce module cinématique par un module cinématique adaptée (pilotage des 6 vérins). Il s'agit d'un algorythme de changement de repère comme il en existe déjà des tonnes (mathématiques scientifique, robotique, éléctronique...). l'algorythme de transfert pour un hexapode existe déjà, dans les applications de soudage par exemple (ou les efforts sont moindre). Récupérer le "module cinématique" de l'hexapode pour qu'il remplace celui d'un 5 axes ne semble pas la mer à boire. A mon avis loin de représenter "quelques centaines d'année/homme de développement".

Voili voilou

clem

[invitee0b658bd]

bonjour,

Pour passer sur une structure hexapode il "suffit" de changer ce module cinématique par un module cinématique adaptée (pilotage des 6 vérins)

Les techniques de calcul pour les boucles d'asservissement des axes restent encore dans ce cas des choses "délicates", en tous cas, beaucoup plus complexes que dans le cas d'une machine cartésiene.
Augmenter les vitesses d'usinage avec un meilleur controle de l'epaisseur du copeau ne peut se faire que par deux voies.
1) augmentation de la puissance des moteurs d'axe
2) diminution des inerties
l'augmentation des puissance des moteurs d'axe est une voie largement explorée ( mais il reste surement encore des choses à trouver) et à l'avantage de permettre de rester sur une structure de machine classique.
Cependant on sait bien que l'augmentation de la force "brute" ne suffira pas indéfiniment.
La voie des hexapodes et autres architectures "exotique" est plutot basée sur une reduction des inerties. Les problèmes à resoudre sont trés nombreux mais cela semble quand même une voie d'avenir.
parmi les principaux problemes, on peut citer les problemes de commande (ceux ci ne sont actuellement soluble que grace à une grosse capacité de calcul) et les problèmes de rigidité des structures.
Cependant quand on constate l'efficacité de certains robots parraléles, on peut penser que des solutions sont possibles.
fred

[Zozo_MP]

Bonjour Fred

J'attendais avec impatience tes commentaires et je ne suis pas déçu

Cela confirme l'opinion que je me suis faite après nos premiers échanges et la lecture de thèse sur le sujet.

Par contre si tu as un peu de temps pourrais tu développer un peu (nous faire sentir, toucher du doigt) ce que tu abordes ici

La voie des hexapodes et autres architectures "exotique" est plutot basée sur une reduction des inerties. Les problèmes à resoudre sont trés nombreux mais cela semble quand même une voie d'avenir.
parmi les principaux problemes, on peut citer les problemes de commande (ceux ci ne sont actuellement soluble que grace à une grosse capacité de calcul) et les problèmes de rigidité des structures.

Rigidité des structures puisque curieusement l'argument des fabricants de CN avec hexapode et d'avoir des structures légères. Mais peut être parles-tu des tubes de l'hexapode plus que du bâti ?

L'autre point les problèmes de commande.

J'aurais d'autre question après

Merci par avance Fred

Cordialement

[invitee0b658bd]

bonjour,
la reduction des inerties vient en grande partie d'une reduction des masses en mouvement. On ne deplace plus une table ou une table croisée , on deplace l'outil et sa broche. Les tubes, les jambes ou quelque soit leur noms ne pesent pas trés lourd et d'une facon statique ne travaillent qu'en traction ou en compression. Dés que l'on passe en dynamique les choses se gatent malheureusement.
coté commande, les inerties vues par les moteurs de pilotage ne sont pas constantes, c'est un des gros soucis coté commande.
Coté structure, les efforts liés à l'inertie de la structure ne sont plus negligeables. La belle structure qui ne travaillait qu'en traction compression est maintenant soumise à des flections sur les menbres
faire une structure plus lourde et plus resistante, c'est pas vraiment l'ideal
faire plus leger pour reduire les efforts c'est tentant mais on atteint vite les limites aussi
Il faut donc reussir à faire des structures plus rigides et eventuellement à integrer leur déformation dans les lois de commande
donc des problèmes de commande vraiment pas droles
fred

[Zozo_MP]

Bonjour Clem

Pas si facile apparement d'après le retour que nous donne Fred.

Tu fais quoi avec les CN ou les soudeurs héxapodes

Cela m'intéresse fortement pour la FAO et d'autre raisons dont j'aimerai parler et cela interessera aussi l'ami Bougadul.


Cordialement

[invitee0b658bd]

bonjour,
quand je parlais d'architectures exotiques, l'hexapode n'est pas la seule solution possible
http://www.ifma.fr/lami/presentation/pdf/MMS/robots.pdf
et pour ce qui concerne les performances de certaines machines
(des accelerations de 50g)
http://www.lirmm.fr/doctiss04/art/S06.pdf
http://www2.cnrs.fr/presse/thema/113.htm
Je suis cependant persuadé que l'effort de recherche devra être nettement superieur

la mienne est que pas mal de constructeurs ne sont pas capables ou ne veulent pas développer des softwares qui doivent représenter quelques centaines d'année/homme de développement.

je pense qu'il y a encore pas mal de recherche fondamentale à faire et que cela n'est pas forcément à la portée d'un unique constructeur.
fred

[invite879b3b41]

Je comprend mieux les problèmatiques soft en raison de l'inertie et des déformation.

Zozo_MP tu ecris : "curieusement l'argument des fabricants de CN avec hexapode et d'avoir des structures légères". Quand la structure est légère elle supporte (généralement) moi d'effort. Or les opérations d'usinage sont généralement assez gourmande en force. Une machine destinée à usinée uniquement des matériaux "doux" ne poserai probablement pas de problème.

Apparait là un avantage économique aux CN actuelles, du fait de leur polyvalence.
bonne soirée
Clem

[invitee0b658bd]

bonjour,

Or les opérations d'usinage sont généralement assez gourmande en force. Une machine destinée à usinée uniquement des matériaux "doux" ne poserai probablement pas de problème.

assez paradoxalement, quand on passe en UGV les efforts ont plutot tendance à baisser (ou du moins n'augmentent pas)on se retrouve avec des puissance de broche importantes mais à haute vitesse donc à "faible" couple
par contre pour ne pas casser les outils il faut une machine qui ait une dynamique trés élevée, pas question de ralentir dans un angle ou l'outil est mort
Un usinage plusieurs fois plus rapide que sur des machines "classiques" c'est un avantage non negligeable Cependant pour l'heure actuelle ce n'est interessant qu'en grandes series ou sur des usinages trés particuliers (parois minces etc...)
fred

[invite5d050033]

bonjour,

Cependant pour l'heure actuelle ce n'est interessant qu'en grandes series ou sur des usinages trés particuliers (parois minces etc...)
fred

bonjour
je voit que l'on vient tous a la meme conclusion ,en ce qui concerne le present ( post # 13 ) .
a+

[invitee0b658bd]

bonjour,
mais ne disait on pas la même chose, il n'y pas si longtemps, des machines CN et un peu auparavant des plaquettes carbure.
Je suis persuadé que les choses évolueront trés vite
fred

[invite879b3b41]

n'empêche que l'on trouve encore beaucoup d'outil en acier et pas mal de machines conventionnelles, le 6DOF explosera quand :
-il démontrera que l'on peu être plus rentable sur certaines opérations courantes
-il permettra des usinages impossibles (ou trop complexes) aujourd'hui
Mais là aussi c'est un point de vue uniquement perso

[invitee0b658bd]

bonjour,
on peut prendre l'exemple des étaux limeurs, cela fait quelques années que je n'en ai pas vu en fonctionnement et beaucoup plus longtemps que je n'en ai pas vu utilisé pour autre chose que du bricolage, pourtant, il y a une quarantaine d'années il y en avait encore en service. Je pense qu'en moins de 20 ans ces machines ont quasi disparues.
Pour les aciers, je pense qu'il faut comprendre aciers rapides, pour ma part, je n'ai jamais vu l'utilisation en tournage ou en fraisage d'outils en acier, ils étaient pourtant majoritaires jusque dans les années 20 (je crois à vérifier)
Je ne pense pas que l'on soit arrivé à un palier technologique et que les mutations et les transformations des techniques d'usinage fassent une pose.
Un des seuls freins à cette évolution est la longue durée de vie des materiels ( et la formation des operateurs)
La CN , en production, à mis combien de temps pour s'imposer ?
15 ans ,20 ans, 30 ans ?
Combien de temps mettra l'UGV pour sortir de son coté High tech ?
fred
fred

[invite879b3b41]

Pour les aciers, je pense qu'il faut comprendre aciers rapides, pour ma part, je n'ai jamais vu l'utilisation en tournage ou en fraisage d'outils en acier, ils étaient pourtant majoritaires jusque dans les années 20 (je crois à vérifier)

Bonsoir Fred, effectivement je parle d'acier rapide. pour ma part j'en ai utilisé à l'école (95-99) mais j'ai vu pas mal d'entreprise qui en utilise quotidiennement en fraisage. Il est vrai plutôt sur des outils de forme. Sinon tu parlais d'outils à plaquettes, il existe toujours des outil qui ne sont pas à plaquette (mais en carbure certes)

Je voulais pas faire de pub sur ce forum, mais tu trouveras sur ce lien une photo du taillage de pignon avec un outil carbure sans plaquette.
http://www.allytech.eu/index_fichier...on_Pinions.htm

et puisque je suis lancé, certains technophiles seront surement intéressé par le système de roue et vis sans fin sans jeu :
http://www.allytech.eu/french/index_..._precision.htm

enfin je dérape un peu on plus trop sur l'hexapode, mais c'était pour illustrer.

bon WE
Clem

[invitee0b658bd]

bonjour,
je ne suis pas sur de m'être bien fait comprendre
les premiers aciers rapides datent de 1910. Avant on usinais avec des aciers à peine plus durs que les pièces à usiner
les machines à cette époque ou les outils étaient en acier "pas rapide" avaient des puissances et des vitesses faibles, il arrivait que l'outil soit encore guidé à la main.
avec l'apparition des aciers rapides les machines n'ont pas changée immediatement (il fallait les amortir) pourtant seules des machines puissantes et rigides (pour l'époque) pouvaient tirer parti de ces nouveaux outils (trés couteux à cette époque) Cependant en moins de 30 ans , l'outil acier à quasiment disparu pour être remplacé par l'acier rapide
On a assisté au même phenomene avec l'apparition des carbures metaliques.
Les aciers rapides se retrouvent cantonnés dans des "niches".

-il démontrera que l'on peu être plus rentable sur certaines opérations courantes
-il permettra des usinages impossibles (ou trop complexes) aujourd'hui

des industriels en utilisent déja, je ne pense pas qu'ils fassent cela pour la beauté du geste. Cependant ces machines sont encore couteuses et délicates, mais le mouvement est amorcé.
On aura vraisemblablement une période ou l'on aura des machines mixtes (un petit hexapode rapide et trés reactif monté comme "outil" sur une structure conventionelle). Il à déja existé de tels systèmes hybrides lors de l'apparition des CN ou l'on retroffitait d'anciennes machines pas trés adaptées en bidouillant un peu.
On peut comparer aussi avec ce qui se passe en tournage ou les configurations evoluent beaucoup en ce moment.
La grande mode est au tour vertical (broche en haut)
fred

[invite879b3b41]

Bonjour fred,

Globalement je suis d'accord avec toi et je partage ton analyse. J'ignorais la phase "acier standard" du début du siècles précédent, et te remercie pour cette précision.

Penses-tu qu'un système UGV Hexapode pourrait prendre des part de marché sur l'éléctroérosion par enfonçage ?

Je m'explique : L'éléctroérosion remporte un vif succès auprès des moulistes, car on obtenir des formes très complexes, cependant ce procédé n'est pas très rapide. J'imagine que l'UGV hexapode sera plus rapide et permettra donc un meilleure rendement pour la fabrication de moules.

bonne journée.

[invitee0b658bd]

bonjour,

Penses-tu qu'un système UGV Hexapode pourrait prendre des part de marché sur l'éléctroérosion par enfonçage ?

Je pense que cela arrivera un jours ou l'autre. Cela depend cependant de plusieurs parametres, il faut déja trouver les bons outils ou les bons couples outils matière. L'UGV et sa FAO doivent encore progresser pour que cela marche bien en pièce unitaire. Je ne suis pas sur que cela corresponde à une révolution dans ce domaine mais plutot à une évolution plutot lente. (peut etre en commençant par l'usinage des electrodes)
fred

[invite5d050033]

bonjour
je suis d'accord fred ,un jour cela rentrera dans les "moeurs" mais les trad auront toujours une petite place ,certes leur évolutions ne sera plus dans les esprit ,mais les atelier en auront toujours une ,ne serait ce pour réaliser les pentes sur des mors doux ,une cale d'épaisseur pour un montage ,une bride "tarabiscoter " ,que sait je encore ,je voit mal un hexapode ,réaliser un cubage sommaire genre un champ,deux face en moins de 0.25 h (prog ,réglage ,usinage ) ,je me trompe peut être mais perso pour ce genre de travail ,je préfère utilise une tradi je ne parle meme pas de cn .
c'est comme pour un certain métier ,sans eux ,pas d'avion ,je pense au "spécialistes " (je ne connaît pas le nom de leur métiers,mais il ont des doigts et un savoir extraordinaire ) qui redresse a la main c'est a dire avec des massettes et des tas ainsi qu'avec de petite presse ,les nervure d'avion quand les pièces sorte de l'usinage .
ou comme le tonnelier sans qui ,le vin ne pourrait travaillé correctement .
c'est vrais que l'étau limeur fait partit maintenant des pièces de musée ,tout comme les tour et les fraiseuses a courroie plate ,ou comme les acier a outil ,mais au sujet des aciers rapides ,certaine matière ("kovar " ) se travaille mieux en ébauche avec des acier rapide revêtue qu'avec des carbure (mono bloc ou a plaquette ) et avec des vitesse de coupe basse .et ça par expérience
mais sûrement qu'un jour ,les acier rapide n'auront plus lieu d'être ,tu me dira ,ce jours approche a grand pas ,il y a de moins en moins d'affûteurs !!
a+

[ABN84]

Bonsoir,
Je n'ai fait que survoler le topic.
Il me semble que vous n'avez pas cité l'architecture "tripteron". Il s'ajit d'une architecture parallele à 3ddl (peut donc convenir à une MO 3 axes), l'avantage est qu'elle ne modifie pas la commande des axes et presente une matrice d'inertie diagonale et cte:
http://robot.gmc.ulaval.ca/fr/recherche/theme104.html

[Zozo_MP]

Bonjour

Intéressant mais en terme de résistance mécanique et de jeux, on voit que les barres et les axes vont travailler beaucoup en torsion. L'exapode lui travaille essentiellement en compression. Il est moins facile de comprimé une vis sans fin dans un fourreau que de provoquer des torsions cumulées sur trois bras en bout de course.
En plus il y a trois batis (poutre) qui travaillent en flexion au lieu d'une seule pour l'exapode.
essaye pour le laser mégajoule de positionner une sphère de 17 tonnes avec une résolution de 0.5mm avec un tripteron ou quadriptéron.

Voilà pour ce qui est de la précision si l'on met aussi un outil UGV.

l'avantage est qu'elle ne modifie pas la commande des axes

ce n'est pas cela le problème comme l'a montrer Fred.

Pour de la robotique de manipulation les bras génent la collaboration entre robots et cette architecture n'apporte rien apparement par rapport aux robots manipulateurs standards (genre Staubli 4 ou 5 axes).

Cordialement

[ABN84]

Pour de la robotique de manipulation les bras génent la collaboration entre robots et cette architecture n'apporte rien apparement par rapport aux robots manipulateurs standards (genre Staubli 4 ou 5 axes).

pour la manipulation, cette architecture apporte de plus grandes accelerations posibles et encaisse plus d'effort. c'est donc fait pour manipuler des objet à courte distance mais à une cadence elevée

[ABN84]

Intéressant mais en terme de résistance mécanique et de jeux, on voit que les barres et les axes vont travailler beaucoup en torsion.

En terme de resistance ou mais pas en precision. du fait de l'architecture // ce ne sont pas les tolérances qui s'additionnent mais leurs inverses.
Cette architecture est declinée en deux catégories, manipulateur et usinage. Mais je trouve plus le papier qui en parlait. Ils citaient en effet le probleme de flexion. de memoire, pour remedier au probleme ils on ajouté des bras non actionnés pour encaisser les efforts de torsion

[Zozo_MP]

Bonjour Einstein

cette architecture apporte de plus grandes accelerations posibles

Si tu le veux bien je me permet de dire que je ne suis pas d'accord.

La vitesse ne doit rien à l'architecture parallèle. Les trois mouvements sont provoqués par de simples moteurs linéaires que l'on trouve sur les CN classiques par exemple la découpe laser.
Pas de quoi fouetter un robot
Les inerties sont moindre uniquement du fait uniquement que l'on déplace des bras articulés moins lourds que des plateaux, dont acte.

Par contre tu n'as pas d'effet cumulatif des vitesses par effet de levier comme avec l'hexapode. La vitesse maximale de déplacement quelque soit le sens est toujours tributaire de la vitesse max du moteur linéaire.

Note quand même que cette architecture est incapable d'incliner le plateau dans aucun sens. L'hexapode fait donc jeu égal sur l'architecture; mais bat à plate couture le triptéron sur toute la variété des mouvements. Essaie d'incliner la tète pour faire du fraisage angulaire et bien "biscotte" tu peux pas. Essaie de simuler un mouvement de houle ou de simulation roulage tangage en aéronautique et pivot sur l'axe : et bien tu ne peux pas.

Ceci dit le tripteron est assurément plus astucieux et simple que tous les systèmes à glissières et plateaux croisés que l'on voit encore trop souvent pour le "prend et place" dans l'emballage et le positionnement, le tri de pièces.

Je trouve et tu l'auras compris que le triptéron à un encombrement au sol trop important pour des degrés de liberté somme tout assez limités.

Cordialement

[invitee0b658bd]

bonjour,
je pense que le concept du tripteron est plus qu'interessant, cependant je ne crois pas à une utilisation massive dans le domaine de l'usinage de précision.
pour moi, les points forts sont comme einstein l'a souligné, une commande simple, le deport des actionneurs sur le bati, et une modelisation trés simple tant que l'on reste dans le volume normal de travail
pour en faire une machine précise (au sens aller chercher les microns au bout de l'outil) la conception des bras et des articulations doit etre "pas évidente". Le nombre de liaisons entre l'actionneur et l'effecteur est quand même relativement important.
Cependant je ne serais pas étonné que ce type d'architecture connaisse du succès en assemblage ou en palettisation ou elle présente des avantages incontestables
fred

[ABN84]

Si tu le veux bien je me permet de dire que je ne suis pas d'accord.

La vitesse ne doit rien à l'architecture parallèle. Les trois mouvements sont provoqués par de simples moteurs linéaires que l'on trouve sur les CN classiques par exemple la découpe laser.

C'est ton droit mais je persiste.
Je ne parles pas de vitesse mais d'acceleration.
dans une architecture serie, plus tu avance plus ton actionneur doit etre petit tandis que celui tout au debut doit etre un monstre. dans l'architecture // du fait que tout est deporté au bati on peut generer des efforts plus importants avec des actinneurs plus petits et effort=acceleration à une constante pres.

[Zozo_MP]

Merci Einstein

Gloupss pas compris ce que tu dis là.

dans une architecture serie, plus tu avance plus ton actionneur doit etre petit tandis que celui tout au debut doit etre un monstre. dans l'architecture // du fait que tout est deporté au bati on peut generer des efforts plus importants avec des actinneurs plus petits et effort=acceleration à une constante pres.

Peux-tu expliquer STP. Notamment entre un moteur linéaire et un moteur avec vis.

Cordialement

[invitee0b658bd]

bonjour,
l'augmentation des accelerations est possible principalement à cause de la diminution des inerties en mouvement. Il y a d'autres methodes que les architectures // pour obtenir ce resultat (transmition par cables ou par courroies jusqu'aux organes terminaux. Cependant cela pose quand même des problemes de conception assez ardus.
certaines architectures // possedent la qualité (ou le defaut) de nécessiter en permanence la coopération de plusieurs moteurs, en terme de capacité d'acceleration c'est un avantage la plupart du temps.
cependant les commandes sont complexes et les capacité d'acceleration varient selon le point de l'espace de travail.
c'est un avantage (ou un inconvenient ) que n'a pas le tripteron.
fred

[ABN84]

Peux-tu expliquer STP. Notamment entre un moteur linéaire et un moteur avec vis.

ce sont deux questions differentes:
avec un moteur lineaire tout l'effort generé est moteur tandis qu'avec un moteur/vis l'effort moteur est l'effort generé par le moteur multiplié par le cosinus de l'angle du filetage de la vis (je sais pas si c'est assez clair).
pour la difference d'architecture serie parallele, c'est une histoire d'inertie. dans une architecture serie le dernier moteur doit vaincre l'inertie de l'effecteur avant de generer un effort utilie, celui d'avant doit en plus vaincre le poid du dernier moteur... juqu'au premier qui doit lui etre un monstre de surdimentinnement pour qu'il puisse vaincre les inerties de tous les bras et actinneurs "embarqués". dans l'architecture // tous les actionneurs sont presque identiques et pas trop surdimentionnés car pour generer les efforts, ils n'ont besoin de vaincque de les inerties des bras

[invitee0b658bd]

bonjour,
Je crois que tu fait une confusion

pour la difference d'architecture serie parallele, c'est une histoire d'inertie. dans une architecture serie le dernier moteur doit vaincre l'inertie de l'effecteur avant de generer un effort utilie, celui d'avant doit en plus vaincre le poid du dernier moteur...

une architecture // est determinée par le graphe des liaison, les possibles reductions d'inertie ne sont qu'une consequence frequente.
Il y a de nombreuses architectures // ou les moteurs ne sont pas montés sur le bati mais bougent aussi (bien que l'on essaie de les rapprocher du bati (exemple hexapode).
pour moi, la difference fondamentale entre architecture serie et // vient de la structure de la machine et non de ses inerties. La reduction des inerties n'est qu'une consequence de cette structure.
fred

[ABN84]

Oui tu as tout à fait raison