Optimisation des modèles de coupe du fraisage du bois massif

Description

du sujet de thèse et objectifs

Le sujet de thèse proposé traite de l’optimisation, principalement des conditions de coupe, du fraisage du bois. Ces travaux, très expérimentaux, ont comme premier objectif d’améliorer, dans le cadre d’usinages réalisés avec un robot polyarticulé, les performances des modèles de coupe prédictifs des états de surface produits et des efforts de coupe, pour des essences de bois typiques de notre territoire (chêne, hêtre, sapin). Ils viseront ensuite à proposer une méthode d’optimisation de la coupe exploitant ces modèles pour usiner des pièces avec des objectifs de rugosité ciblées et quantifiées. Enfin, ils s’intéresseront également à la notion d’optimisation de trajectoires de coupe dans le cas de scénarios à choix limités pour établir le plus performant.

à Le premier objectif donnera donc lieu à une campagne expérimentale importante : des échantillons de bois, préalablement caractérisés pour en connaître la densité et la direction des fibres en tous poins et en 3D, seront usinés selon un plan d’expérience défini. Les efforts de coupe et les états de surfaces produits seront mesurés au cours des essais avec pour objectif le développement d’un modèle empirique qui permettra ensuite de prédire ces derniers avec beaucoup plus de fiabilité que les modèles actuels. L’approche méthodologie sera fortement inspirée de travaux récents issus de la littérature et des travaux antérieurs de l’équipe projet [1, 2, 3].

à Le modèle produit sera ensuite exploité dans une seconde campagne expérimentale au cours de laquelle l’objectif sera, pour des trajectoires d’usinage prédéfinies du robot, de déterminer les conditions de coupes optimales pour obtenir un état de surface souhaité tout en minimisant le temps d’opération. Les états de surfaces obtenus seront ainsi confrontés à ceux estimés par le modèle. Cela permettra à la fois de valider la qualité du modèle de coupe et de montrer son intérêt industriel, notamment en vue de minimiser le « takt time » d’un produit usiné en bois.

à Enfin, le modèle sera exploité une nouvelle fois dans des scénarios où plusieurs trajectoires du robot sont prédéfinies avec le même objectif : déterminer celle qui permet d’obtenir l’état de surface souhaité le plus rapidement possible.

[1] Goli, Giacomo, and Jakub Sandak. "Proposal of a new method for the rapid assessment of wood machinability and cutting tool performance in peripheral milling." 74.6 : -.

[2] Goli, Giacomo, et al. "Specific cutting forces of isotropic and orthotropic engineered wood products by round shape machining." Materials 11.12 :. [3] Curti, Rémi, et al. "Generalized cutting force model for peripheral milling of wood, based on the effect of density, uncut chip cross section, grain orientation and tool helix angle." European Journal of Wood and Wood Products 79.3 : -.

Starting date

-10-01

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Funding further details

Projet ANR