Analyse de l'exploitation des broches en UGV aéronautique

Le fraisage grande vitesse des pièces aéronautiques de grandes dimensions nécessite à la fois un taux d'enlèvement de copeaux important ainsi qu'une qualité de finition garantissant les tolérances de ces pièces à haute valeur ajoutée. Implantées sur des machines outils UGV, les électrobroches doivent supporter, sur des phases d'usinage de plusieurs heures, des sollicitations physiques importantes. Malgré les avancées technologiques, les broches apparaissent aujourd'hui comme le maillon faible des machines d'usinage à grande vitesse aéronautique. Ce papier propose un concept innovant de surveillance des broches d'UGV qui permet de suivre l'usure de celles-ci, particulièrement au niveau de leurs roulements à billes, cause principale de leurs défaillances. Pour cela des broches FISCHER ont été instrumentées de plusieurs accéléromètres, puis intégrées sur machines FOREST-LINE. Grâce aux signaux vibratoires enregistrés par un système de surveillance conçu spécifiquement et à partir d'un état de l'art sur la surveillance des roulements que nous avons réalisés, un critère vibratoire adapté au suivi de l'état des paliers des broches a été développé. De plus, les signaux et informations enregistrés lors de l'usinage par le même système de surveillance permettent de relier l'endommagement des roulements aux sollicitations subies par la broche lors de son utilisation afin d'assurer aussi une réelle surveillance du procédé en lui-même

Modélisation du procédé de perçage assisté par vibrations

Les exigences de performance de l’industrie aéronautique demandent d’améliorer sans cesse les procédés d’usinage pour respecter la qualité, le coût et le délai de fabrication. Un des freins à l’amélioration de la productivité en perçage est l’évacuation des copeaux. Pour répondre à cette problématique, de nouveaux procédés ont vu le jour, tels que le perçage assisté par vibrations. En ajoutant des oscillations aux mouvements conventionnels de l’outil, il est possible de fractionner les copeaux générés pour favoriser leur évacuation. Cette technologie introduit deux nouveaux paramètres opératoires supplémentaires, l’amplitude et la fréquence des oscillations, qu’il est nécessaire de déterminer judicieusement pour optimiser le procédé. Cette optimisation nécessite la modélisation fine du perçage assisté par vibrations. Cet article présente la mise en place d’un modèle d’efforts de coupe adapté au perçage vibratoire qui tient compte en particulier du phénomène important de talonnage

Modelling the vibration-assisted drilling process: identification of influential phenomena

The increasing part of composite materials in aeronautic multi-material structures highlights the need to develop adapted new manufacturing processes for assembly. Among the new drilling techniques, the vibration-assisted drilling (VAD) allows to improve reliability of drilling operations on multi-layer materials. Forced vibrations are added to conventional motions to create a discontinuous cutting. The back and forth movement allows to improve the evacuation of chips by breaking it. This technology introduces two new operating parameters, the frequency and the amplitude of the oscillation. To optimize the process, the choice of parameters requires first to model precisely the operation cutting and dynamics. Many works have highlighted the parameters range to obtain fragmented chip. The accuracy of current model is not sufficient to get the optimal parameters. The goal of this work is to identify the most influential phenomena generating error between model and test. In this paper, a kinematic modelling of the process is firstly proposed. The limits of the modelling are analysed through comparison between measured and simulated down-hole surfaces. From experimental test results, the model is then completed in order to take into account dynamic phenomena that may explain behaviour differences between tests and simulations. The proposed model of cutting forces considering the dynamical behaviour of the machining system allows foreseeing the operating conditions which ensure good chips breaking. This work also presents the experimental method and the test results to validate the numerical simulator