Arts&MétiersMag - N°423 - Décembre 2020/Janvier 2021 - 56

ÉCOLE DE LA TECHNOLOGIE AU CŒUR DES LABOS

LE PROJET INTEGRATION
RÉINVENTE L'USINAGE
Financé par l'Agence nationale de la recherche,
le projet Integration portant sur l'amélioration de la
précision de l'usinage emprunte une voie originale.
Fabien Viprey, enseignant-chercheur du Labomap, au
campus de Cluny, en a la coordination.

ACTE 2 : PROJET INTEGRATION
PHOTO DR

es machines-outils sont des moyens de production
courants dans l'industrie manufacturière. La concurrence internationale a fait émerger de nouvelles structures, dites multifonctionnelles, assurant une grande
diversité d'opérations et alliant productivité et qualité des
entités géométriques fabriquées. Par conséquent, la complexité des pièces produites sur les machines-outils a fortement augmenté avec des gains en coût, qualité et temps de
production. Cependant, les machines-outils du marché ne
sont pas encore capables de tenir les niveaux souhaités
d'exactitude (< 10 μm) sur l'ensemble du volume. En fonction de la cinématique de la machine et de la configuration
d'usinage, l'écart maximal dans le volume, appelé «exactitude volumétrique», est actuellement de plusieurs dixièmes
de millimètre - voire d'un millimètre. La géométrie de la
structure de la machine mérite donc une attention particulière car la qualité des pièces usinées en dépend.
Fabien Viprey, de l'équipe usinage à grande vitesse du Laboratoire bourguignon des matériaux et procédés (Labomap),
a donc proposé le projet de recherche Integration portant
sur la caractérisation géométrique des axes de rotation des
machines. Ce projet est mené en partenariat avec le Laboratoire national de métrologie et d'essais, garant de la traçabilité de mesure, et le Laboratoire universitaire de recherche
en production automatisée (Lurpa, ENS Paris-Saclay), expert
en modélisation géométrique des produits et processus.

géométrique de machine par virtualisation a aussi été développé pour la compréhension des effets des erreurs géométriques sur l'erreur dans le volume de travail.

Fabien Viprey,
enseignant-chercheur
du Labomap.

L'étape suivante, qui va commencer au Labomap, porte une
attention particulière aux mouvements rotatifs, autrement
plus complexes à étudier que les mouvements de translation.
L'équipe du projet Integration étudiera, entre autres, les
erreurs de mouvement des axes de rotation. Ces axes assurent
l'orientation relative de l'outil par rapport à la pièce. Leur
rôle sur la précision de fabrication est essentiel. Ces erreurs
sont actuellement peu caractérisées et encore moins compensées sur les machines-outils. L'objectif est de réaliser un
autre étalon matériel, cette fois adapté aux mouvements
rotatifs, capable d'affiner encore l'usinage. Cette précision
sera atteinte par caractérisation traçable de la géométrie et
procédures de mesures testées sur machines. «Après compensation, nous devrions pouvoir réduire encore un peu
plus l'erreur dans le volume de travail et gagner en précision
des moyens de fabrication.»
Djamel Khamès
«Modélisation et caractérisation des défauts de structure de machine-outil
5 axes pour la mesure in-process», thèse de doctorat soutenue le 16 novembre
2016 à l'ENS Paris-Saclay, dans le cadre du projet européen Traceable
In-process Dimensionnal Measurement (Tim).

(1)

Dans le cadre du projet européen Traceable In-process
Dimensionnal Measurement (Tim), Fabien Viprey avait mené
des travaux(1) sur la modélisation géométrique de machinesoutils 5 axes, basée sur une paramétrisation normalisée des
erreurs géométriques : «Cette approche a permis de caractériser la géométrie des axes de translation de la machine
ainsi que des assemblages entre éléments cinématiques tout
en garantissant la traçabilité des mesures et un niveau d'incertitude compatible avec les tolérances visées.»L'acte 1 de
ces travaux a donné naissance à un nouvel étalon matériel
(système de mesures) : la Multi-Feature Bar. «Raccordée à
la définition internationale du mètre, précise Fabien Viprey,
elle permet d'envisager des mesures traçables sur machineoutil.» Cet étalon a été reconnu par des instituts nationaux
de métrologie tels que la PTB en Allemagne ou le NPL au
Royaume-Uni. Un modèle numérique de comportement

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N°423 / Décembre 2020-Janvier 2021

Le Labomap utilise
cette machineoutil 5 axes pour
des tests d'usinage
de pièces
métalliques dans
le cadre du projet
Integration.

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ACTE 1 : PROJET EUROPÉEN TIM

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