Conception d'une configuration de jauges pour la réduction des interférences dans les capteurs de forces d'outils de coupe connectés

Ce projet de recherche s’inscrit dans la démarche de développement d’un porte-outil dynamométrique connecté destiné à la mesure des efforts de coupe en fraisage. L’objectif principal était de concevoir et d’optimiser une configuration des jauges de contraintes permettant la réduction de l’erreur d’interférence dans les capteurs de forces des outils de coupe connectés. Dans un premier temps, une analyse théorique fondée sur la théorie des anneaux circulaires minces a permis de calculer la distribution des contraintes et la sensibilité selon les différentes directions de l’effort de coupe. Des simulations par éléments finis ont ensuite été réalisées afin de déterminer le facteur de corrélation entre une structure élémentaire en forme octogonale et le structure complète du capteur, confirmant la cohérence des hypothèses mécaniques établies. La conception électronique s’est appuyée sur l’utilisation de jauges de contrainte de type BF350, configurées en ponts de Wheatstone, avec un conditionnement du signal assuré par un amplificateur de type HX711 et un microcontrôleur Arduino pour l’acquisition et le traitement des données. Enfin, une campagne expérimentale de calibration statique a permis de mesurer les sensibilités réelles dans les directions axiales X, Y et Z des efforts de coupe et en torsion T. Les résultats obtenus ont montré une concordance avec les valeurs analytiques et numériques dont les écarts sont inférieurs à 16.9 %. Ces travaux démontrent que la structure octogonale proposée constitue une base solide et fiable pour la conception d’un porte-outil dynamométrique compact, précis et à faible coût, ouvrant la voie au développement d’un dynamomètre intégré capable de mesurer efficacement les efforts de coupe sans interférences croisées significatives. Ces travaux démontrent que la structure octogonale proposée constitue une base solide et fiable pour la conception d’un porte-outil dynamométrique compact, précis et à faible coût, ouvrant la voie au développement d’un dynamomètre intégré capable de mesurer efficacement les efforts de coupe sans interférences croisées significatives.