Design of a Grasping and Machining end Effector for Thin Aluminium Panel

Ce projet de recherche a pour principal objectif l'usinage par fraisage mécanique de poches dans des panneaux minces d'avion. Cette opération sera effectuée en utilisant un robot manipulateur. L'une des exigences clés de cette recherche est de maintenir l'épaisseur restante du panneau à ± 0,002 pouces (± 0,050 mm). Compte tenu d'une variation de 5% de l'épaisseur initiale accompagnée d'une forme à double courbure et d'une faible rigidité, cette tolérance est assez difficile à atteindre. Un mécanisme d'appui en continue de l'autre côté du panneau peut résoudre le problème de la flexion et de la déformation du panneau flexible. Un capteur d'épaisseur, capable d'actualiser régulièrement la valeur de l'épaisseur, permet à une boucle de rétroaction de contrôler la profondeur de coupe. Un mandrin magnétique et un capteur d'épaisseur à ultrasons sont largement étudiés pour leur potentialité à résoudre ce problème d'usinage. La maquette numérique du prototype a été développé sous CATIA V5. Certaines composantes comme le moteur de la broche et quelques parties du capteur magnétique ont été intégrés en interne lors du montage du module maître/esclave. Le prototype a été testé sur une machine à commande numérique pour un panneau plat. Le banc de la machine était suffisant pour tester la validité de la boucle de rétroaction, mais ne pouvait tester l'usinage du panneau à double courbure. Après quelques essais avec rétroaction, on a observé que le capteur à ultrasons n'a pas été en mesure de détecter une valeur d'épaisseur stable en raison de l'approvisionnement interrompu en liquide de couplage (eau). Ceci a entraîné une variation d'épaisseur visible sur la surface usinée du panneau. Le problème identifié a été confirmé suite à quelques essais sans rétroaction qui ont induit une épaisseur plus constante avec une surface usinée plus lisse. Cette série d'expériences vise à répondre à la question de recherche principale qui est de savoir s'il est possible d'usiner un panneau mince avec un niveau de tolérance suffisant. Quelques expériences ont été effectuées afin de connaître les forces nécessaires à l'appui et à l'usinage de l'effecteur. Le calcul des forces avec l'outil de coupe torique, en considérant l'inclinaison de l'outil, aide à établir une procédure pour déterminer la force de serrage minimale. Pour ce, on a supposé que la force minimale est équivalente à la force de poussée maximale (force perpendiculaire au panneau) en opération de fraisage. Le module esclave qui suit le module maître en restant au centre de la surface de l'outil a été confronté à la force de frottement.