Fabrication Assistée par Ordinateur

Fabrication Assistée par Ordinateur: FAO 1. Contrôle numérique des machine outils 2. Fonction d’un système FAO 3. Programmation des MOCN

Contrôle numérique des machine outils

Introduction Cadre général

Introduction Besoin ? Industries aéronautique: certaines pièces telles que les pales d’un hélicoptère ou d’un réacteur nécessitent des mouvements complexes de l’outil par rapport à la pièce. Dans ce cas, seul les MOCN peuvent réaliser de telles pièces.

Introduction Evolutions : Commande mécanique: gabarit Commande en logique câblée :rubans ou cartes perforées Commande numérique: microprocesseur..

Introduction FAO La FAO peut être définie comme « l’application de l’ordinateur dans la fabrication ». De ce fait, l’introduction de la FAO dans les systèmes de production a été intimement liée au développement de la CAO des CN des machines et surtout des ordinateurs.

Contrôle numérique des machines outils Une machine-outil à commande numérique (MOCN), du point de vue fonctionnel, est la même qu’une machine outil conventionnelle. La différence entre une MOCN et une machine outil conventionnelle se situe au niveau du contrôle des fonctions de la machine et des déplacements du support d’outil par rapport à celui de la pièce:

MOCN

Contrôle numérique des machines outils Le contrôleur de la machine contrôle:

•La rotation de la broche •les déplacements d’outil ou de la pièce •l’arrosage •le changement d’outil •la vitesse de coupe et d’avance L’ensemble des données relatives à la réalisation d’une pièce constituent le programme CN

Contrôle numérique des machines outils Eléments structurels de la machine

Moniteur

Clavier Microprocesseur de l'ordinateur

Logiciel de commande

Commande de déplacements des axes X, Y, Z

Moteur

Commande de la broche

Moteur

Table

Z

capteur Table

X

capteur Microprocesseur de la commande numérique

Moteur

Table

capteur

Y

Contrôle numérique des machines outils Remarque Le terme MOCN désigne généralement des machines de fabrication par enlèvement de copeau telle que les fraiseuses, les tours, les machines à électroérosion, etc. cependant, les concepts de CN peuvent être appliqués, maintenant, sur un ensemble de machines plus large telles que: •les machines de découpe (laser, plasma, …), •les poinçonneuses, •les machines d’assemblage, •les machines à souder, etc…

Type de commande numérique Mode d’usinage en commande numérique On distingue trois modes d’usinage en CN: •point à point (PàP) •Paraxial •contournage

Type de commande numérique Mode d’usinage en commande numérique •point à point (PàP) Le mode PàP est utilisé lorsque le chemin parcouru par l’outil relativement à la pièce n’est pas important tant que l’outil n’est pas en contact avec la pièce quand il se déplace d’un point à un autre

Type de commande numérique Mode d’usinage en commande numérique •point à point (PàP) Exemple: —Perçage et l’assemblage de composant électroniques —Taraudage ou de poinçonnage. Les coordonnées en X et en Y d’un perçage sont importants, par contre, le chemin parcouru entre deux perçages ne l’est pas tant que le temps mis pour aller d’un perçage à l’autre est optimal.

Type de commande numérique Mode d’usinage en commande numérique •Paraxial Dans le mode paraxial seuls les déplacements parallèles aux axes de la machine sont autorisés.

Type de commande numérique Mode d’usinage en commande numérique •Le mode contournage On le trouve dans la majorité des tours et des fraiseuses à CN. Il permet, lors de l’usinage, de générer avec précision des trajectoires d’outil par rapport à la pièce. •la CN contrôle deux axes ou plus simultanément •Il contrôle les chemins parcourus par l’outil pour arriver à ces destinations

Type de commande numérique Axes en commande numérique Sur une MOCN la notion d’axe décrit le déplacement linéaire ou rotatif d’un élément de la machine (table, chariot, broche, contre-pointe). Pour faciliter le repérage des axes la norme prévoit l’utilisation d’un repère orthonormé direct

Type de commande numérique Axes en commande numérique Les axes X,Y,Z constituent les axes principaux de la machine. Les axes rotatifs A,B,C chacun décrivant une rotation autour d’un axe principal La norme comprend également trois axes secondaires U,V,W et trois axes tertiaires P,Q,R

Type de commande numérique Axes en commande numérique

Règle: Pour identifier les axes principaux sur une machine il suffit, en général, d'affecter l'axe Z à celui de la broche, l'axe X à celui qui a le plus grand déplacement (longitudinal). Enfin, le sens positif est celui où l'outil s'éloigne de la pièce.

Type de commande numérique Axes en commande numérique

Type de commande numérique Axes en commande numérique

Le nombre d’axe piloté simultanément constitue une autre caractéristique des machines outil, ainsi, on dira fraiseuse à CN trois axes, tour CN deux axes. La majorité des MOCN ne contrôle pas plus de quatre ou cinq axes simultanément. A la base, un tour à CN a deux axes alors qu’une fraiseuse à CN en à trois.

Type de commande numérique Axes en commande numérique Axe numérique: le mouvement (déplacement ou rotation ) est asservi en vitesse et en position.

Demi axe: le mouvement (déplacement ou rotation ) est asservi en vitesse ou en position seulement.

Dans le cas d’une fraiseuse trois axes et demi, le demi axe est généralement celui de la table rotative Celle-ci exige une programmation séparée des trois autres axes. Quand la table rotative peut être programmée simultanément avec les trois autres axes, la fraiseuse à CN devient une fraiseuse quatre axes.

Type de commande numérique Types de commande numérique -Commande Numérique Conventionnelle

-Commande Numérique Directe -Commande numérique par calculateur -Commande numérique distribuée

Type de commande numérique Commande Numérique Conventionnelle - La programmation sur une bande perforée.

- Les bandes perforées sont délicates et difficiles à manipuler et à stocker convenablement, surtout quand la taille et le nombre des programmes deviennent importants. - La plupart des fonctionnalités sont figées

Type de commande numérique Commande Numérique Directe -Les bandes perforées sont remplacées par un ordinateur central pour stocker les programmes CN. -Cet ordinateur est connecté aux MOCN de l'atelier -Les programmes sont téléchargés bloc par bloc dans la machine au moment où celle-ci usine la pièce.

Type de commande numérique Commande Numérique Directe Avantage: - Plusieurs programmes pièces peuvent être stockés - Modification facile des programme. - Commande de plusieurs MOCN en parallèle

Type de commande numérique Commande Numérique Directe Inconvénients: -si l'ordinateur central tombe en panne, toutes les machines s'arrêtent -Le coût d'un tel ordinateur est assez élevé.

Type de commande numérique Commande numérique par calculateur le programme CN est chargé au moyen d'un ordinateur ou d'une bande perforée et stockée dans la mémoire du calculateur local de la machine. Ensuite, le programme peut être exécuté à partir de la mémoire du calculateur. Les machines à CNC moderne disposent d'un écran d'affichage qui peut montrer l'état d'avancement du programme

Type de commande numérique Commande numérique Distribuée C’est une combinaison entre CN Directe et le CN par calculateur.

Stockage du programme CN dans la mémoire de la machine Programme CN

Programmation des MOCN

Programmation manuelle programmation assistée

Programmation des MOCN Programmation manuelle La première étape de la programmation consiste à déterminer et organiser, a partir de la gamme d’usinage, les données nécessaires au programme CN: •Données technologiques •Données géométriques

Programmation des MOCN Programmation manuelle •Données technologiques: Les données technologiques concernent le choix de la machine, des processus d’usinage, des outils et des conditions de coupe. •Données géométriques Les données géométriques, sont plutôt liées au choix des paramètres définissant la trajectoire de l’outil pour obtenir la forme désirée.

Programmation des MOCN Programmation manuelle -Le programmeur doit présenter de manière chronologique toutes les opérations élémentaires. Pour chaque séquence d’opérations il doit préciser -les données technologiques correspondantes (vitesse de coupe, arrosage…) -les coordonnées des points caractéristiques de la trajectoire de l’outil.

Programmation des MOCN Problèmes rencontrés: -Difficulté de calculer les coordonnées des points caractéristiques de la trajectoire des outils Pour des géométries de pièces où figurent des formes telles que les raccordements, les arcs de cercle, voire même des surfaces complexes, le calcul des points caractéristiques devient un travail fastidieux

Programmation des MOCN Problèmes rencontrés:

Programmation des MOCN Problèmes rencontrés: -Il est difficile de vérifier un programme CN et de trouver toutes les erreurs de syntaxe ou de calcul. -Si l’atelier de fabrication est équipé de plusieurs machines ayant des contrôleurs différents, le programmeur doit, par conséquent, maitriser toutes les fonctions de chacune des MOCN.

Programmation des MOCN Programmation assistée -Développement d’un système d’aide à la programmation CN (programmation CN assisté par ordinateur). -Réduction du calcul manuel pour la détermination des points caractéristiques de la trajectoire, ainsi de nombreuses erreurs sont éliminées. - Un ensemble d’actions peut être programmé avec moins de commandes donc un programme plus court et plus facile à gérer.

Programmation des MOCN Programmation assistée -Un langage évolué est certes plus facile à apprendre et à programmer ceci est particulièrement important quand l’atelier est équipé de CN différentes parce que la majorité des programmes sont portables d’une machine à une autre. APT est le premier langage d’aide à la programmation CN. Deux composantes constituent le système APT : le processeur qui est le langage de base et le postprocesseur.

Programmation des MOCN Programmation assistée Le processeur prend comme entrée le programme source écrit par l’utilisateur et par une série de traitement vérifie les erreurs de syntaxe, de géométrie et de mouvement d’outil. Le processeur génère un fichier contenant toutes les données relatives à la position de l’outil (Cutter location data : CLdata).

Programmation des MOCN Programmation assistée Le processeur prend comme entrée le programme source écrit par l’utilisateur et par une série de traitement vérifie les erreurs de syntaxe, de géométrie et de mouvement d’outil. Le processeur génère un fichier contenant toutes les données relatives à la position de l’outil (Cutter location data : CLdata). Ce fichier est appelé fichier de position d’outil (cutter location file : CLfile)

Programmation des MOCN Programmation assistée Puisque le CLfile n’est pas écrit dans un format exploitable par le contrôleur de la machine, il est nécessaire de traduire le CLfile en un fichier spécifique à la CN de la machine (programme CN). La traduction est effectuée à l’aide du post-processeur, la deuxième composante du système APT.