Evolution possibles des machines d'usinage CN

[Zozo_MP]

Bonjour

J'ai ouvert ce fil suite à un début de discussion avec Fred (Verdifre) sur un autre fil, pour pouvoir la traiter plus en profondeur.

Il s'agit donc plutôt pour débuter d'une vision prospective.

Cela mérite que l'on s'y attarde car cela pourait être une alternative intéressante pour l'architecture des machines dans le futur et notamment (c'est ce à quoi je pense) pour les centres UGV (Usinage grande vitesse).

De quoi s'agit-il ?

couper-coller d'un article ici qui explique le problème et la perspective.
Pour les centres d'usinage UGV les "performances peuvent être améliorées en équipant la machine-outil de moteurs plus puissants. Cependant, ces améliorations sont limitées par les masses élevées des axes des machines-outils classiques. Or, sur une machine-outil classique, les axes sont " empilés " les uns sur les autres (architecture série). Pour diminuer les inerties, une solution très intéressante consiste à changer l'architecture cinématique en plaçant les axes non pas en série mais en parallèle (architecture parallèle).

On peut compléter la compréhension d'un hexapode en images animées ici et puis là
(lien donné par Bougadul) qui est une variante du projet Horthoglide.

et plus techniquement sur ce site donné par Fred.

Du point de vue de notre référentiel de mécanicien de précision on voit que cela peut changer radicalement notre façon de concevoir l'usinage et surtout la conception de l'architecture d'une machine.

Voilà pour ouvrir la discussion pour laquelle on pourra traiter plusieurs thèmes.

Cordialement
-----

[verdifre]

bonjour,
un des gros problème posé par ce genre d'architecure en CN, c'est le calcul permanent des matrices d'inertie.
les matrices d'inerties changent quand la structure se deforme, il faut donc en permanence adapter les divers coefficients des asservissements moteurs et cela demande beaucoup de calculs
c'est faisable, puisque c'est fait, mais cela reste encore délicat.
le deuxiemme point et un problème de précision, plus exactement de résolution.
la cinématique étant variable, il faut que la resolution au niveau des moteurs soit calibrée sur le pire des cas
selon la position des autres axes, 1/4 de tour sur un moteur produira un déplacement d'amplitude differente
cela nessecite donc d'avoir des resolutions sur les actionneurs trés importantes.
mise à part ces deux defauts, si on veut aller vite c'est surement la meilleure solution.
fred

[Zozo_MP]

Bonjour

La question que je me suis posé et celle des vibrations et des phénomènes d'amplication de celles-ci.

Quand on a des glissières comme les anciennes fraiseuses, pour régler le problème on augmentait les épaisseurs de certaines parties du bati. Certaines fraiseuses étaient réputées plus solides ou plus faibles pour les gros usinages (ébauches et défonce) d'autre plus lègères mais plus précises (je pense aux Deckel).

Dans le cas de ces machines comment résoud-t-on ce problème des vibrations dues à l'UGV au bout de ces longues jambes.

Je suppose d'ailleurs que ce sont essentiellement des systèmes avec vis de précision à l'intérieur des jambes compte tenu de l'amplitudes des mouvements (grandes courses ou petites courses)

Cordialement

[verdifre]

bonsoir
le probleme est a prendre en consideration mais il n'est pas si monstrueux que cela, de part la cinematique beaucoup des efforts sont en compression ou en traction, c'est quand même plus facile qu'en flexion
fred

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zozo_MP]

Bonsoir

Tu dis compression et traction et peu en flexion, j'ai l'impression que les efforts sont exercés pour l'essentiel en radial par rapport au plan pour les usinages simple qui sont quand même majoritaires.

est-ce qu'il ya déjà des machines ugv (quelles marques) qui utilisent cette technologie d'avenir ?

Cordialement

[verdifre]

bonsoir,
si tu regardes les biellettes ici, elles sont montées aux deux extrémitées sur rotule
http://www2c.ac-lille.fr/eiffel/cpge/animation95.html
donc aucune transmition de couple possible
fred

[verdifre]

re
http://www.mmsonline.com/articles/ch...a-hexapod.aspx
http://www.crm-basse-normandie.fr/et...hnologies.html
cordialement
fred

[invite16a0720a]

Les hexapodes d'usinage... quand je démarrais mes études, c'était déjà la technologie de l'avenir. Le problème essentiel d'après mes profs d'usinage était alors le manque de rigidité de l'ensemble: 3 queues d'aronde ont plus de surface de contact que 12 rotules et 6 vis-vérins. Et si la masse ralenti l'UGV, elle limite aussi les vibrations...

Ca bossait dur en BE sur la conception d'un vérin électrique suffisamment rigide et nerveux. Les Arts et Métiers de Paris étaient alors très moteurs sur le coup (d'ailleurs les cinématiques viennent d'un site d'une prépa aux Arts)... malgré l'absence quasi-complète de volonté des industriels (on ne se lamentera pas sur la situation de la machine-outil française )

Bref, ca fait quinze ans qu'on liste les avantages (que je ne conteste pas) de cette architecture. Je suis tenté de dire que les hexapodes doivent avoir quelques inconvénients fondamentaux pour limiter autant leur généralisation. Mais lesquels?

[Zozo_MP]

Bonjour

Merci pour ces liens très intéressants.
Je viens de comprendre que ce n'est pas la pièce qui est fixée sur le plateau de l'hexapode mais la ou les broches.

Donc effectivement le fait de tourner autour de la pièce dans ce cas il ya beaucoup moins d'inertie à générer et les vibrations qui vont avec.

Par contre il semblerait que l'exapode doit être fixé au plafond ou sur un côté (face à l'opérateur).

Je vais essayé de comprendre (dans un des doc que tu as donné) comment il se positionne dans le cas d'une cinq axe.

J'étudie un peu toute la doc pour pouvoir poser d'autre question ou faire part de ma compréhension sur la problématique actuelle.

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour Borvan53

Merci pour tes remarques aurais-tu par hasard d'autres informations sur le sujet.
Connais-tu des personnes qui utilisent ces machines dans ton entourage.

Je suis en train d'éplucher une thèse passionante mais pas facile

Cordialement

[invite1c20f11a]

Bonjour,

Si on se lance dans la PROBLEMATIQUE on est cuits, ça me rappelle les THEMES DE CONVERGENCE, et les SEMINAIRES DE QUALITE il faut mieux entendre ça que d'être sourd. On se plaint que la sécu soc préconise des protecteurs de machines qui tuent les ouvriers, il ne faut pas s'étonner.

Mais vous voulez fabriquer des machines? Des presses universelles?
pont

[Zozo_MP]

Bonjour Pon2

Je vois plusieurs interventions courtes de ta part en quelques jours.
Peux-tu nous dire quel est le sens profond de ces interventions.

En quoi peux-tu contribuer positivement aux discussions sur les machines outils à structure parallèle qui est l'objet de fil de discussion.

Tu est enseignant me semble-t-il !

Cordialement

[bougadul]

bonjour
je suis de de la veille école et ne demande qu'a progresser ,mais quelque chose m'interpelle ,les ugv hexapode ,a l'heure actuelle ,ne serve qu' a des applications telle que la fabrication de moules ou de pièces complexe et ça avec un logiciel de fao assez puissant .
je voit mal un hexapode ugv ,faire de l'enlevage ,quand on devine le prix d'une electrobroche
en parallèle ,de l'évolution de la machine ,il faut aussi prendre en compte l' évolution des outils de coupe et des logiciel de fao c'est derniers n'étant pas le poste le moins coûteux .
je pense que le développement de ces machines , dans les ateliers est limitées par le fait de leur prix (achat ,entretient )élevé
aussi ces ateliers ne fabriquent pas tous des moules ou des pièces très complexe .
a+

[invite16a0720a]

Aurais-tu par hasard d'autres informations sur le sujet.
Cordialement

Plusieurs écoles d'ingénieurs travaillent actuellement sur le sujet:
- l'ENI de Metz: http://www.anienim.asso.fr/temp/5b665_b85.pdf
- presque tous les centres ENSAM
- l'Ecole Centrale Nantes
- et j'en oublie!

Je vous communique quand même ce lien très intéressant du CNRS, qui fait un tour rapide de la problématique des machines à architecture parallèle:http://www.dr4.cnrs.fr/bfp/rdm_web/f...ca_Hascoet.pdf. Mais je doute que ça soit plus riche que la thèse de Zozo_MP!

En France, on note que les Constructions Mécaniques des Vosges Marioni proposent une machine assez utilisée: http://www.hexapode.com/

[verdifre]

bonjour,
je vient de voir un hexapode tourner à l'IFMA à clermont , impressionnant
fred

[verdifre]

bonsoir,

bonjour
je suis de de la veille école et ne demande qu'a progresser ,mais quelque chose m'interpelle ,les ugv hexapode ,a l'heure actuelle ,ne serve qu' a des applications telle que la fabrication de moules ou de pièces complexe et ça avec un logiciel de fao assez puissant .
je voit mal un hexapode ugv ,faire de l'enlevage ,quand on devine le prix d'une electrobroche
en parallèle ,de l'évolution de la machine ,il faut aussi prendre en compte l' évolution des outils de coupe et des logiciel de fao c'est derniers n'étant pas le poste le moins coûteux .

le problème de l'UGV c'est de reussir à garder une épaisseur de copeau constante, dés que tu sort des parametres qui vont bien ton outil est mort
cela implique un controle extrement précis de la trajectoire ( en position les machines classiques le font trés bien) mais aussi en vitesse.
dés que tu as un angle ou même un virage a faire cela demande une dynamique trés trés élevée, si on a trop de masse à faire bouger cela devient plus que délicat
tu passes quasiment d'une machine ou tu déplaces un ou outil tournant ( la fraise) à une commande ou tu t'occupes de la dent de la fraise (qui tourne vite au passage), tu ne pilotes plus l'axe de rotation mais quasiment l'arete coupante de la fraise en train de tourner
j'exagere un peu mais l'idée est la
fred

[bougadul]

bonjour
c'est que je pensait fred ,
si j'ai bien compris
plus la masse a deplacer est faible ,moins la rigidité est presente ,ce qui est compenser par les prise de passe faible et constante ,ce qui oblige d'avoir un logiciel de fao qui tient la route .
a+

[verdifre]

bonjour,
un ou deux petits liens sur l'UGV
http://www.si.ens-cachan.fr/accueil_...essource&id=23

http://www.mecanique-industries.org/...i0138-2005.pdf

mais il est clair que pour l'instant c'est reservé à de la grande série ou à des pièces trés spéciales à l'unité. Cependant on y viendra forcément un jour ou l'autre. C'est un peu comme lors de l'apparition des carbures mettaliques, les machines n'avaient pas la capacité de les utiliser. Maintenant l'emploi de l'ARS devient de plus en plus rare.
fred

[verdifre]

bonsoir,
un document sur les architecures parallèles
http://www.lirmm.fr/xml/pictures/fic...automatise.pdf
fred

[Zozo_MP]

Bonsoir

Merci Fred très intéressant où l'on voit que d'être un innovateur revient à se confronter rapidement à la résistance au changement. Je te ferais voir des sois disant robots qui font du pick and place à mourir de rire à coté de ça

Je tiens à te remercier personnellement pour ton apport sur les machines parallèles. J'en avait vu plusieurs fois mais cela n'avait pas fait tilt. Je croyais que c'était des exercices de style genre prise de choux pour le plaisir.

Bref merci, d'autant que cela ma donné une idée (il faut en profiter ce n'est pas une année bissextile) que je soumets à ta pertinence technique et scientifique, ainsi qu'à ceux qui voudront bien contribuer (n'est-ce pas Einstein par exemple)

Bref voilà le problème!
Les marines du monde commencent à utiliser aussi des drones ; pour le lancement on sait faire depuis longtemps (1930) par catapultage. Le problème c'est pour le récupérer sans qu'il soit dans l'eau d'une part à cause de l'électronique et de la difficulté d’envoyer une équipe avec un zodiac et aussi pouvoir le récupérer sur une surface restreinte de la taille d'une plateforme d'hélicoptère voire plus petite.

Pour qui à déjà assisté à un appontage d'hélico ou de jet à décollage et atterrissage vertical c'est plutôt sportif et aléatoire.
Les Marins demandent donc que les drones soient appontages tous temps dont avec mer formée comme ils disent.

J'en viens au fait ! Quand tu analyses les appontages tu vois que le problème, vient d'un problème conceptuel tout bête. Je dis ça en dehors de toute autre considération comme le vent latéral, l'effet de sol et autre vortex et vision pifométrique du pilote.

Le problème c'est que les roues sont fixes, quelles ne sont que trois et que les jambes ne peuvent amortir que dans un seul sens qui est globalement verticale.

Cela revient à sauter d'un train en marche avec des échasses.

Pour mémoire ces drones font moins de 200 kilos tout mouillés.
Donc imagine que tu ais trois ou « n » pieds qui peuvent se mouvoir en quelques millisecondes dans les trois dimensions et indépendamment les unes des autres.

Quand le drone arrive dans la zone définie avec un système de guidage quelconque les pieds d'appontages sont activés. Chaque pieds est muni d'un détecteur de distance laser (on en fait de très précis et très véloce), donc en fonction du roulis et du tangage du drone par rapport au pont qui lui aussi bouge les pieds se positionnent strictement parallèle par rapport au pont d'une part et vont chercher le pont un peu en avance sur la descente du drone.
Dès que le contact est établi avec le pont l'ordi diminue brutalement la puissance des moteurs. Cette coupure de la sustentation se fait en avance de phase par rapport à ce que ferai un hélico et encore pire un Harrier pour deux raisons c'est que les pieds peuvent remonter vers le haut pour s'assurer que la masse est au max et dans le même temps servir d'amortisseur comme s'il y avait de minuscules rétrofusées.

Donc dans cette idée c'est la partie porte broche qui auraient des patins en caoutchouc.

Cela permet d'envisager le problème de manière radicalement différente !

Voilà qu'en pensez-vous ?

Cordialement

[verdifre]

bonjour,
quite à simplifier le problème de l'apontage autant le simplifier radicalement
il s'agit de drones, donc on peut malmener le pilote, la solution qui me semble la plus simple est le filet
un grand filet en forme de poche avec une ouverture assez grande pour ne pas la rater trop souvent et on debarasse le drone de beaucoup de systèmes devenus inutiles
tu gagnes x% du prix et x% du poids , c'est tout benef
cordialement
fred

[Zozo_MP]

Bonjour Fred
Tu as raison puisque cette technique est déjà utilisée par l'armée de terre américaine (et sûrement d'autres armées)

L'armée de terre française utilise des parachutes -qui s'ouvrent par un système pyrotechnique- mais les terrains sont grands.

Les marins eux veulent vraiment autre chose puisque trois grosses sociétés sont sur les rangs avec un marché d'étude.

Comme le sytème auquel je pense est très léger cela mériterait d'être étudié. Cela serait très formateur pour une école de robotique ou autres écoles scientifiques.

Cordialement

[verdifre]

bonjour,
dans le message #15 je disais avoir vu un hexapode un ami m'a fait remarquer que c'est en fait un tricept
http://www.loxin2002.com/index.php/en/tricept
qui est beaucoup plus rigide qu'un hexapode du fait de sa poutre centrale
cordialement
fred

[Zozo_MP]

Merci Fred

C'est vraiment très intéressant. Cela corrobore la thèse que je suis en train de lire sur le sujet.

Par contre je voudrais bien savoir quelles sont les évolutions des logiciels situés entre les conceptions fait en DAO et ces machines.

(Bougadul ne lit pas ce qui suit )
La programmation ne peut plus être fait comme pour une CN 3 axes par un opérateur. Quand aux logiciels de FAO cela me parait être un échelon intermédiaire inutile.
Dis autrement est-ce que ses machines se programment toute seule, un peu comme le font les Printers 3D. On donne en entrée le dessin 3D, la machine à un logiciel de traduction du format STL et autres, et la machine se débrouille toute seule après.
Je ne comprend pas que l'on soit obligé de passer par une échelon intermédiaire comme celui-ci.

 Cliquez pour afficher

http://www.openmind-tech.com/en/produkte/hypermill/ je vous invite à lire la brochure ici ainsi que les autres brochures du même site qui sont très intéressantes surtout pour les anciens

(je m'en expliquerais après vos remarques et réponses)

Qu'en penses-tu Fred et qu'en pensez vous ?

Cordialement

[verdifre]

bonjour,
tu as beaucoup d'autres choses à transmettre à une cn qu'un simple fichier pièce pour qu'elle puisse se programmer toute seule
il y à déja le montage d'usinage, lui aussi va avoir une influence sur les trajectoires des outils
tu as aussi l'ordre des diverses operations et surtout l'expertise de l'operateur qui si il ne programme plus ligne par ligne va décider des diverses stratégies à mettre en place
de plus sur une machine complexe, il n'est pas évident que la machine puisse calculer à partir du fichier pièce les trajectoires suffisement rapidement. La génération des trajectoires d'outil doit donc être faite avant de commencer la pièce. Autant faire cela au calme dans un bureau plutot qu'au pied de la machine.
aprés cela corespond aussi assez bien à la division du travail classique ou entre les cols blancs et les cols bleus il y a le bureau des methodes.
donc , je ne pense pas que les machines actuelles aient la puissance de calcul pour pouvoir faire la convertion entre un fichier cao et le programme machine. Je ne pense pas non plus qu'elles puissent se passer d'une expertise humaine en dehors des cas simples. Donc mobiliser une machine de production pour faire un travail qui peut etre fait sur un PC me semble pas vraiment efficace.
fred

[Zozo_MP]

Bonjour

Personnellement, même si je comprend que ce n'est pas facile, je trouve qu'il y a un hiatus.

Il est plus facile de faire du "rapide prototype" ou de la photholithogravure que de faire la même pièce en métal. Pourquoi tout simplement parce que la chaîne de valeur est trop longue.

Une fois le nombre d'heures appréciable du concepteur, il faut encore passer des heures et des heures sur un logiciel de FAO, pour enfin une fois le bloc passé sur la machine 3 ou 5 axes, obtenir sa pièce.
Donc pour sortir une seul pièce on n'arrive à des prix conséquents.

Certainement que dans les années à venir il y aura une plus grande intégration entre la DAO et la FAO.
Sans compter que les logiciels de DAO ne pourront plus raisonner en top down mais en bottom up. Si l'on veut avoir une diminution sensible du coût de conception. Seulement pour que la stratégie du bas vers le haut émerge vraiment il faut que les couts de FAO diminue.
Il faut diminuer le coût de la FAO intermédiaire.
C'est déjà formidable l'assistance procurée par les logiciels de FAO que j'ai vu. Mais une analyse plus profonde montre que c'est insuffisant à terme.

Je suis peut être un peu trop en avance dans ma réflexion sur le coût de construction et la vraie chaîne de valeur.

En tous le cas les jeunes qui auront leur BAC cette année auront à ce poser sérieusement le problème, ainsi que les enseignants qui vont leur apprendre une façon de concevoir qui sera rapidement dépassé.
Encore bien plus vite qu'à notre époque passée.


Cordialement

[verdifre]

bonsoir,
la cn est quand même principalement utilisée pour de la série, surtout les cn complexes qui te permettent de reduire enormément le nombre de phases (et donc de montage et de demontage de pièces sur les montages d'usinage)
il faudrait comparer les CN modernes à des lignes transfert instantanément reconfigurables ( mais la conception de la reconfiguration n'est pas instantanée elle)
ceux qui emploient des "grosses" CN pour de la petite série ou de la pièce unitaire travaillent sur des pièces à trés forte valeur ajoutée (typiquement du moule ou de l'aerospatial).
le seul avantage d'un centre d'usinage ou d'une machine 5 axes ou d'un tour bibroche dans le cas de pièce unitaires c'est que tu peux faire plus facilement des choses trés precises, mais son emploi ne se justifie pas tout le temps.
pour la machine 3 axes classique, elle commence quand même à passer dans les moeurs ( classique ou a apprentissage)
fred

[Jaunin]

Bonjour, Zozo_MP,
Citation :
"ainsi que les autres brochures du même site qui sont très intéressantes surtout pour les anciens."
Les anciens, les anciens, c'est qui les anciens !?!
Non, je rigole. (comme disait Alex Métayer)
Un temps on parlait de système expert.
Sujet de discussion très intéressant et passionnant. (surtout pour les anciens...)
Cordialement.
Jaunin__

[verdifre]

bonsoir,
il faut quand même voir l'autre aspect, avec le smed , les systémes modulaires de montage, quand tu met une nouvelle pièce sur la machine le pref est bon ou presque (selon la tolerance sur les cotes au brut) donc à ce niveau un gain de temps non negligeable
la contrepartie, c'est qu'il faut "rentrer" le montage et la pièce dans le système ..AO
cela ca fait gagner beaucoup de productivité sur les machines CN, tu n'as plus qu'a faire les POM, les pref et les dec tu t'en occupes plus sur la machine mais en amont.
cependant il est quand même évident que c'est une organisation qui est plus adaptée aux grandes entreprises qu'a l'artisanat. Mais même dans ce cas la , les petites entreprises ont des gains de productivité à aller chercher en s'inspirant du smed
http://www.norelem.com/cadre_haut.ph...mme_orange.php

http://chohmann.free.fr/lean/SMED_methode.pdf

bref la philosophie en ce moment c'est la machine doit tourner et elle ne doit faire que cela, tout le reste on le fait a coté. On n'embraque sur la machine que ce qui peut minimiser ses temps d'arret.

utiliser la machine pour faire du calcul qui peut etre fait sur un pc à 500 € n'est absoluement pas dans la philosophie actuelle

la separation en ce moment semble assez claire, la CN pour la production (avec des preprocesseurs pour l'écriture des programmes) et la conversationelle en maintenance / pièce unitaire/ toute petite série
cela c'est l'état actuel tel que je le ressent, mais il est clair que les choses peuvent evoluer

Les anciens, les anciens, c'est qui les anciens !?!

les anciens c'est les autres non ? ceux qui sont plus vieux que nous
fred

[el_bodeguero]

Bonsoir,
Je suis moyennement d'accord avec le terme "conventionnelle" pour les pieces unitaires et petites séries.
Avec les langages actuels des cn, il est tres facile de programmer rapidement et les axes supplémentaires des machines actuelles permettent des gains de temps de pose/dépose importants.