A Study on Modelling of Tool Tip Disturbance Forces and Volumetric Errors Based on the Machine Tool's Compliance Behaviour

L’erreur volumétrique de machine-outil influence la justesse dimensionnelle et géométrique de la pièce usinée. Beaucoup de méthodologies ont été proposées pour la mesure de l’erreur volumétrique. Cependant, la plupart d’entre elles sont exécutées sous la condition sans charge. Les études sur l’erreur volumétrique, sous la condition avec charge, devraient être proposées pour connaître le comportement de machine-outil avec l’effet de la compliance de la machine-outil. Ce projet vise à identifier la compliance de machine-outil, par laquelle l’erreur volumétrique et la force sur l’outil ont été calculées. La compliance volumétrique translationnelle statique a été mesurée par la méthode proposée par la norme d’ISO 230-1 dans les directions X, Y et Z. Cette compliance a été modelée mathématiquement par une équation de la somme d’un terme linéaire et d’un terme tangente hyperbolique en fonction de l’erreur volumétrique. La variation non linéaire de cette compliance a été détectée. Le lien direct entre l’erreur volumétrique et le torque de moteur a été établi. La prédiction de l’erreur volumétrique à partir du torque de moteur, en utilisant la méthode d’itération avec la meilleure estimation initiale, a les racines de l'erreur quadratique moyenne (REQM) de 4.9 μm, 6.6 μm et 2.8 μm dans les directions X, Y et Z, respectivement. La compliance dans le test dynamique a été mesurée par le Ball-Roller Bearing Device (BRBD). Un modèle physique et deux modèles de réseau de neurones (NNs_1 et NNs_2) ont été construits pour prévoir la force sur l’outil, générée par la motion relative entre l’outil et la table en utilisant les commandes de la machine, par les signaux de sortie du moteur. Le modèle de NNs_2 a prévu au mieux les forces d’outil avec les REQMs de 47.25 N, 37.12 N et 35.44 N pour la force sur l’outil dans les directions X, Y et radiale, respectivement. L’erreur volumétrique radiale a été calculée par le produit de la force radiale prévue et la compliance radiale mesurée. Le REQM de l’erreur volumétrique radiale est de 4.91 μm dans l’ensemble de données de test. Même si les résultats de cette étude sont soumis à l’appareil spécifique utilisé dans le test, ce test propose une méthodologie générale pour surveiller virtuellement l’erreur volumétrique et la force sur l’outil par les données vient du moteur avec l’aide du modèle de compliance.