Modélisation des forces d’usinage et optimisation du comportement dynamique d’une raboteuse industrielle haute vitesse

Résumé

Le rabotage est une étape importante de sa transformation. Durant cette opération, les pièces de bois brutes sont dégauchies et réduites à des dimensions standardisées. Il apparait maintenant important d’accroître la vitesse d’opération des raboteuses industrielles. Avec cette augmentation de la vitesse, l’usure prématurée des pièces tend à s’accroître, ce qui affecte la qualité finale du bois raboté. Cette étude porte sur la modélisation et l’optimisation de la section d’entrée de la raboteuse. Ainsi, pour optimiser le système, il est nécessaire de connaitre les forces de rabotage. Ces forces permettront de définir la charge normale que les rouleaux doivent appliquer au bois pour le propulser à travers le système et éviter tout glissement. Trois sous-objectifs permettront de répondre à cet objectif principal : (1) Développer un modèle dynamique complet de la section d’entrée d’une raboteuse; (2) Modéliser les forces produites lors du rabotage du bois et les appliquer dans le point (1); (3) Combiner le modèle du point (1) à un algorithme d’optimisation Le modèle réalisé avec l’aide de la MEF permet de prédire les forces de coupe générée lors de l'usinage linéaire du bois. L'objectif est de déterminer à la fois les forces et les trajectoires des fissures se propageant dans les matériaux élastoplastiques et anisotropes. Le modèle combine une représentation bilinéaire de la relation déformation-contrainte du matériau et de la fonction d'élasticité de Hill. La procédure proposée intègre également la méthode d'extrapolation de déplacement pour évaluer les facteurs d'intensité de contrainte. La phase de validation compare les prévisions du modèle aux forces expérimentales, des niveaux de correspondance de 91% et 92% sont observés. Le modèle dynamique de la section d’entrée d’une raboteuse permet de simuler la réponse dynamique du système lors du passage d’une planche. Les forces définies lors du rabotage sont incluses. Le système inclut le modèle d’un ballon pneumatique. De plus, la rigidité du bois est simulée en 3D avec un modèle de surface semi-infinie. L’amortissement est défini selon un modèle d’amortissement structural. Couplés à l’algorithme d’optimisation PSO, une diminution de 235 % de la force résultante ainsi qu’un temps de stabilisation de 20.5% plus sont obtenus. Ces réductions devraient conduire à une augmentation significative de la durée de vie de la machine.

Date	22 déc. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Raynald Guilbault (Directeur(-trice))