Étude des performances de machines-outils 5 axes à structure parallèle et sérielle pour l’usinage d’une pièce aéronautique

A study of the performances of parallel and serial 5 axis machine-tools for aeronautics part machining

Clermont Université, IFMA, EA 3867, Laboratoire de Mécanique et Ingénierie, BP 10448, 63000 Clermont-Ferrand, France

^a Auteur pour correspondance : helene.chanal@ifma.fr

Reçu : 6 Janvier 2010
Accepté : 9 Juin 2011

Résumé

L’utilisation de machines-outils à structure parallèle devrait permettre d’accroître la productivité de l’usinage par rapport aux machines-outils à structure sérielle pour des performances cinématiques des axes similaires. Ces machines-outils doivent cependant présenter une rigidité de leur structure, une précision de leur commande, et une accessibilité d’outil suffisantes pour l’usinage de pièces aéronautiques. Cet article propose alors de comparer les performances durant l’usinage d’une machine-outil 5 axes à structure parallèle, la Tripteor X7 de PCI, et d’une machine-outil 5 axes à structure sérielle, la KX15 de Huron. La comparaison est réalisée à l’aide d’une pièce test représentative du secteur aéronautique. Les paramètres évalués sont le temps d’usinage pour les différentes opérations, la qualité dimensionnelle et géométrique de la pièce réalisée et l’état de surface des surfaces obtenues. Ces essais illustrent le potentiel des machines-outils à structure parallèle à usiner des pièces aéronautiques avec une qualité dimensionnelle et géométrique satisfaisante en augmentant la productivité. Cependant, la qualité d’état de surface obtenue avec la machine-outil à structure parallèle PCI Tripteor X7 n’est pas acceptable vis-à-vis des contraintes de qualité des pièces aéronautiques. Ainsi, plusieurs voies d’amélioration du processus d’usinage avec les machines-outils à structure parallèle sont proposées afin de mieux maîtriser la productivité et l’état de surface obtenue durant l’usinage.

Abstract

Parallel kinematic machine-tools (PKM) allows improving machining productivity compared to serial kinematic machine-tools (SKM) having the same kinematic performances of axis. However, PKM have to offer sufficient structure stiffness, command accuracy and machining accessibility to be used in aeronautics machining tasks. This paper proposes to compare machining performances of a PKM, the Tripteor X7 designed by PCI and a SKM, the KX15 designed by Huron. The comparison is done for the machining of a test part having the main characteristics of aeronautics sector. Evaluated parameters are machining time, dimensional, geometric and roughness quality. These experiments show the potential of PKM to machine aeronautic parts with an accepted dimensional and geometric quality and a higher productivity. However, they highlight a non acceptable roughness with regard to the quality constraints of aeronautics products. Thus, several improvement ways of the machining quality with PKM are proposed in order to better predict and control the obtained machining productivity and quality.