Polissage poli miroir d’un plan et ´ecarts g´eom´etriques mesur´es

3 Premiers r´esultas

Mes travaux ont donc pour objectif l’optimisation et l’industrialisation du polissage auto- matique des pi`eces comme les moules d’injection et les matrices d’emboutissage ou encore des proth`eses m´edicales. Ces pi`eces sont g´en´eralement obtenues par fraisage mais la qualit´e g´eom´etrique requise par les applications concern´ees n´ecessite l’obtention de tr`es bons ´etats de surfaces que seuls les proc´ed´es d’abrasions comme le polissage permettent d’atteindre. Par exemple, l’obtention de pi`eces transparentes en polym`ere de type polycarbonate pour fabriquer des verres solaires n´ecessite l’obtention d’un moule avec un ´etat de surface dit«poli miroir». Cette propri´et´e de l’acier est atteinte lorsque les ´ecarts g´eom´etriques de la surface sont faibles, inf´erieurs `a 10 nm (figure 4.1).

d’une surface convexe.

Je d´eveloppe maintenant le projet d’industrialisation du polissage automatique sur MOCN que j’envisage de mener dans les ann´ees futures ainsi que les points sur lesquels nous avons avanc´es.

4 Projet d’industrialisation du polissage sur MOCN 5 axes

L’objectif du projet est d’effectuer les recherches n´ecessaires `a l’industrialisation du proc´ed´e de polissage automatique sur centre de fraisage `a 5 axes. Ce projet, d´enomm´e Geo5XPAM, a ´et´e pr´esent´e sans succ`es lors de l’appel `a projet de l’ANR «jeunes chercheuses - jeunes chercheurs 2009». Il sera re d´epos´e sous une forme diff´erente en collaboration avec J.Rech du LTDS de Saint Etienne lors d’un prochain appel `a projet autour des mat´eriaux et proc´ed´es. Les grandes lignes du projet sont d´evelopp´ees ci-dessous ainsi que les progr`es que nous avons fait sur certains points particuliers.

Le projet s’articule selon quatre axes compl´ementaires dont les trois premiers de part leur inter d´ependance doivent ˆetre trait´es en parall`ele :

1. Le premier est celui de la d´etermination de la g´eom´etrie des outils et leur mise en œuvre pour polir les entit´es g´eom´etriques retenues.

2. Le second porte sur la g´en´eration et l’ex´ecution des trajectoires de polissage adapt´ees aux outils et aux entit´es g´eom´etriques `a polir.

3. Le troisi`eme concerne la caract´erisation des ´etats de surfaces attendus, en particulier le «poli miroir», afin de d´eterminer les param`etres des op´erations d’usinage, de pr´e- polissage et de polissage de finition.

4. Enfin le quatri`eme axe traite de la d´efinition du processus global d’usinage et de polissage.

Nous envisageons ici une approche plutˆot exp´erimentale visant `a qualifier un processus complet. Ainsi le comportement du couple outil de polissage / machine outil, en termes de tenue en service, d’efficacit´e d’abrasion, de temps de cycle et d’´etats de surface g´en´er´es seront au centre de nos pr´eoccupations. Des moyens exp´erimentaux d’acquisition d’efforts de polissage et d’´evaluation de l’usure des outils abrasifs devront ˆetre mis en œuvre.

Nous envisageons ´egalement la mise en œuvre de moyens et de protocoles de mesure d’´ecarts micro g´eom´etriques in situ sur le centre d’usinage/polissage. En effet, les moyens de mesure sur table permettront de valider le processus sur des ´echantillons de formes tendues mais les pi`eces profondes, encombrantes ou lourdes ne pourront prendre place sur des stations de mesure micro g´eom´etriques.

De plus, la mesure des ´ecarts au fur et `a mesure du processus de polissage nous permettra d’optimiser les param`etres du proc´ed´e : g´eom´etrie de l’outil, granulom´etrie de l’abrasif, trajec- toires de polissage. Ainsi nous nous donnons les moyens d’´etablir un processus de polissage fiable permettant d’atteindre la qualit´e g´eom´etrique requise par les applications concern´ees.

Les diff´erents verrous scientifiques et techniques `a lever sont les suivants :

– D´efinition des entit´es g´eom´etriques r´ecurrentes pour lesquelles il faut trouver un proces- sus de polissage,

– D´efinition de la g´eom´etrie des outils de polissage n´ecessaire `a l’obtention de la qualit´e requise et validation des conditions d’utilisation (efforts de polissage),

– D´efinition des trajectoires de polissage associ´ees sur la base de courbes trocho¨ıdales port´ees par diverses courbes porteuses (fractales, plans parall`eles, etc.),

– Ex´ecution de ces trajectoires sur la machine tout en respectant la vitesse programm´ee, sans ralentissement ou arrˆet de la machine,

– Caract´erisation d’un ´etat de surface poli miroir `a l’aide des param`etres 3D normalis´es, – Mesure des ´ecarts g´eom´etriques des surfaces polies in situ ou sur machine de mesures

micro g´eom´etriques.

L’objectif est de d´efinir la nature des trajectoires de polissage adapt´ees aux couples ou- til/entit´e g´eom´etrique retenus, de g´en´erer math´ematiquement la g´eom´etrie des trajectoires et de s’assurer de leur ex´ecution sur MOCN 5 axes en termes de non collision et de respect des vitesses d’avances programm´ees. Il s’agit de d´eterminer la g´eom´etrie des trajectoires en fonc- tion de la nature du contact outil/surface, du mode de fonctionnement de l’outil et du taux d’abrasion. Jusqu’`a pr´esent, les trajectoires de polissage que nous avons d´evelopp´ees s’appuient sur des courbes trocho¨ıdales qui reproduisent le mouvement effectu´e en polissage manuel. Les trajectoires trocho¨ıdales sont calcul´ees sur des courbes porteuses dont la nature d´epend de la