AbstractsLaw & Legal Studies

Numerical and experimental study of a flexible robotic grinding process

by Amir Masoud Tahvilian




Institution: École de technologie supérieure
Department:
Year: 2015
Record ID: 2060716
Full text PDF: http://espace.etsmtl.ca/1451/1/TAHVILIAN_Amir_Masoud.pdf


http://espace.etsmtl.ca/1451/7/TAHVILIAN_Amir_Masoud-web.pdf


Abstract

Le meulage robotisé est parmi les procédés les moins étudiés en raison de sa complexité par rapport au meulage traditionnel et à d'autres procédés d'usinage. Dans un procédé de meulage robotisé, la faible rigidité du manipulateur est un facteur majeur qui modifie le comportement du procédé et provoque des phénomènes d'impact. La prédiction de force et l’étude des dommages thermiques constituent ainsi des éléments importants dans l’étude du meulage robotisé afin de prendre en considération la nature vibratoire du procédé. Le robot portable utilisé dans le procédé à l'étude est un manipulateur sur rail à usage multiple développé par l'IREQ, l'Institut de recherche d'Hydro-Québec. La principale application de ce robot léger, nommé "SCOMPI", consiste en la maintenance sur place des roues de turbines hydroélectriques. Il a été constaté que le procédé de meulage avec ce robot n’est pas une action de coupe continue mais plutôt interrompue à chaque révolution de la meule. Ce comportement de coupe par impact apparaît en raison de la faible rigidité du manipulateur flexible soumis à des forces importantes de meulage. Par conséquent, une analyse détaillée a permis d’acquérir une meilleure compréhension du mécanisme d'enlèvement de matière lors du meulage robotisé. L'objectif de cette étude est donc d'établir des relations appropriées entre la formation des copeaux, les forces de coupe opérationnelles, la température, le taux d'enlèvement de matière et l'énergie consommée dans le procédé. Cette étude vise aussi à utiliser des méthodes numériques et expérimentales dans le but d’acquérir une meilleure compréhension du procédé de meulage robotisé par robots flexibles. Tout d'abord, une analyse thermique par éléments finis est effectuée afin d'évaluer les paramètres thermiques du procédé tels que le coefficient de répartition des énergies et le champ de température dans la pièce à meuler. Une nouvelle représentation de la source de chaleur prenant en compte les effets d’impact du meulage robotisé est considérée dans le modèle. Un modèle de répartition des énergies entrant dans la pièce et dans la meule a été proposé à la suite des mesures expérimentales et des analyses numériques réalisées sous différentes conditions d’opération de meulage. Dans la seconde partie, la topographie des meules utilisées dans le procédé est caractérisée pour différentes profondeurs de coupe. Les arêtes de coupe des grains ont un effet significatif dans l'efficacité du procédé et sont essentielles à la compréhension de l'enlèvement de matière en meulage robotisé. La variation de la topographie de la meule en fonction des conditions d’opération a été démontrée. La détection des arêtes impliquées dans une action de coupe au cours du procédé est essentielle pour la modélisation à micro-échelle de l’enlèvement de matière se produisant dans la zone de contact entre la meule et la pièce. Les travaux en cours sur la modélisation de la force à micro-échelle par la méthode des éléments finis bénéficieront de cette étude de la topographie des meules. La…