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Optimal selection of cutting parameters in multi-tool milling operations using a genetic algorithm

Résumé

In the milling of large monolithic structural components for aircraft, 70-80% of the total cut volume is removed using high-speed roughing operations. In order to achieve the economic objective (i.e. optimal part quality in minimal machining time) of this process, it is necessary to determine the optimal cutting conditions while respecting the multiple constraints (functional and technological) imposed by the machine, the tool and the part geometry. This work presents a physical model called GA-MPO (genetic algorithm based milling parameter optimisation system) for the prediction of the optimal cutting parameters (namely, axial depth of cut (a(p)), radial immersion (a(e)), feed rate (f(t)) and spindle speed (n)) in the multi-tool milling of prismatic parts. By submitting a preliminary milling process plan (i.e. CL data file) generated by CAM (computer-aided manufacturing) software, the developed system provides an optimal combination of process parameters (for each machining feature), respecting the machine-tool-part functional/technological constraints. The obtained prediction accuracy and enhanced functional capabilities of the developed system demonstrate its improved performance over other models available in the literature.

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Concepts associés (34)
Fraisage
Le fraisage est un procédé de fabrication où l'enlèvement de matière sous forme de copeaux résulte de la combinaison de deux mouvements : la rotation de l'outil de coupe, d'une part, et l'avancée de la pièce à usiner d'autre part. Le fraisage est seulement réalisé par une machine-outil, la fraiseuse qui est particulièrement adaptée à l'usinage de pièces prismatiques et permet également, si la machine est équipée de commande numérique, de réaliser tous types de formes même complexes. L'outil classiquement utilisé est la fraise.
Vitesse de coupe
thumb|Dans l'usinage du tour. thumb|Dans l'usinage de la fraiseuse. En usinage, la vitesse de coupe est la distance parcourue par une dent en une minute. Elle est exprimée en mètres par minute (m/min), ou en pieds par minute (ft/min). En d'autres termes, elle correspond à la longueur du copeau enlevé exprimée en mètre par un outil de coupe en une minute. Elle dépend de la matière usinée, du type d'opération, de l'outil, de l'état de surface souhaité, etc.
Fabrication assistée par ordinateur
vignette|300px|Disque en alliage chrome-cobalt avec couronnes pour implants dentaires usiné à l'aide du logiciel de FAO WorkNC Dental Le but de la fabrication assistée par ordinateur ou FAO (en anglais, computer-aided manufacturing ou CAM) est d'écrire le fichier contenant le programme de pilotage d'une machine-outil à commande numérique. Ce fichier va décrire précisément les mouvements que doit exécuter la machine-outil pour réaliser la pièce demandée. On appelle également ce type de fichiers : programme ISO ou blocs ISO.
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