Polycopie Cours Fao

FAO

Préambule

Une partie importante de la mécanique est la fabrication assistée par ordinateur. La FAO est devenue une technique incontournable dans toutes les industries manufacturières. Une grande variété de machine outils à commande numérique de plus en plus perfectionnée sont mise en vente chaque année. Le perfectionnement des étudiants dans ce domaine s’avère nécessaire.

Ce cours est imprégné d’une démarche productique et pédagogique, il propose une méthodologie simple pour la maitrise de la FAO. Il est destiné aux étudiant MASTER 1 OPTOMECANIQUE, de l’institut d’optique et de mécanique de précision.

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I

SOMMAIRE 1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2 Architecture des Machines outils à CN . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Principes des commandes numériques (CN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Fonctionnement des MOCN . . . . . . . . 2.1.1 Éléments principaux . . . . . . . . . . Caractéristiques principales : . . . . . . . . . 2.1.2 Structure physique d'une MOCN : . . . Les axes de déplacement : . . . . . . . . . . La broche : . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le bâti : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le directeur de commande numérique : . . . 2.2 cinématique des Machines outils à CN . . 2.3 Asservissement d'une machine outil à CN .

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3 Axes et référentiels dans les MOCN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.1 Axes en commande numérique . . . . . 3.1.1 Repérage des axes . . . . . . . . . . Dénition et implantation des axes . . . 3.2 Les référentiels utilisés dans la MOCN 3.2.1 Point de référence pièce : . . . . . .

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4 Modes de programmation des MOCN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.1 introduction : . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Modes d'usinage en Commande Numérique : 4.3 Types de Commande Numérique : . . . . . . 4.3.1 Commande Numérique Conventionnelle : 4.3.2 Commande Numérique Directe : . . . . . 4.3.3 Commande Numérique par Calculateur : 4.3.4 Commande Numérique Distribuée : . . . 4.4 Avantages des MOCN . . . . . . . . . . . . .

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5 Structure des programmes des MOCN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.1 Langage de programmation des MOCN 5.1.1 Codication des instructions : . . . 5.1.2 Format d'un mot : . . . . . . . . . 5.1.3 Principales Adresses : . . . . . . . . 5.1.4 Structure d'un Programme CN : . . 2

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SOMMAIRE

5.2 Codication des instructions : . 5.2.1 Nature des déplacements : . 5.2.2 Système de cotation : . . . . 5.2.3 Vitesse de rotation et avance Vitesse de rotation S : . . . . . . Avance de travail F : . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . de travail : . . . . . . . . . . . . . .

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6 Fonctions préparatoires et auxiliaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 6.1 Fonctions Auxiliaires : . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Fonctions préparatoires : . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Correction de la trajectoire de l'outil G40,G41 et G42 6.4 Les sous-programmes : . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.1 Généralités : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.2 Structure d'un sous programme : . . . . . . . . . 6.4.3 Appel de sous-programme . . . . . . . . . . . . . 6.4.4 Imbrication des sous programmes . . . . . . . . . 6.5 Accostage du point de référence et décalage d'origine 6.5.1 Accostage du point de référence : . . . . . . . . . Le point de référence Machine : . . . . . . . . . . . . . Le point de référence pièces : . . . . . . . . . . . . . . Point de référence outil : . . . . . . . . . . . . . . . . . Mesure des données d'outil : . . . . . . . . . . . . . . . 6.5.2 Décalage d'origine (work oset) . . . . . . . . . .

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7 Les cycles d'usinage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 8.1 Dénition : . . . . . . . . . . . . 8.2 Description des fonctions cycles : 8.3 Rangée de trous . . . . . . . . . . 8.4 cycles de poches : . . . . . . . . . 8.4.1 Poche circulaire : . . . . . . . 8.4.2 Poche Rectangulaire : . . . . .

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Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

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I

GÉNÉRALITÉS 1.1

Introduction

L'arrivée des machines-outils à commande numérique (MOCN) est une évolution technologique importante qui touche actuellement de nombreuses entreprises, même les plus modestes . La commande numérique est une technique qui utilise des données composées de code alphanumérique pour représenter les instructions géométriques et technologiques nécessaires à la conduite d'une machine ou d'un procédé. C'est également une méthode d'automatisation des fonctions des machines ayant pour caractéristique principale une très grande facilité d'adaptation à des travaux diérents. À ce titre, la commande numérique constitue l'un des meilleurs exemples de pénétration du traitement de l'information dans les activités professionnelles. Exploitant au maximum les possibilités de la microinformatique, toutes les données sont traitées en temps réel, c'est-à-dire au moment où elles sont générées, de manière à ce que les résultats du traitement contribuent également à piloter le processus. Après une première génération de CN à logique câblée sont apparues les commandes numériques par calculateur (CNC), ou par ordinateur, qui intègrent un ou plusieurs ordinateurs spéciques pour réaliser tout ou partie des fonctions de commande. Tous les systèmes de CN commercialisés actuellement contenant au moins un microprocesseur, les termes CN et CNC peuvent être considérés comme des synonymes. Pour des raisons de simplicité, le terme CN sera le seul utilisé tout au long de ce cours [1].

1.2

Historique Historique

Les travaux menés par FALCON et à la n du XVIII siècle ont montré qu'il était possible de commander les mouvements d'une machine à partir d'informations transmises par un carton perforé. Leur métier à tisser de 1805 fut le premier équipement à être doté de cette technique et de ce point de vue, il peut être considéré comme l'ancêtre de la commande numérique. Il faut cependant rattacher l'exploitation industrielle de la CN au développement de l'électronique. Les diérentes étapes de développement de la CN sont les suivantes [1][2] : 4

CHAPITRE 1.

GÉNÉRALITÉS

En 1954

: BENDIX acquiert le brevet de PARSONS et fabrique la première CN industrielle.

1955 : à Font du Lac, le constructeur américain GIDDIN et LEWIS commercialisent la première machine outil à commande numérique.

1959 : Apparition de la CN en Europe. 1968 : La CN adopte les circuit intégrées elle devient plus compact et plus puissante. 1972 : Les minis calculateurs remplacent les logiques câblées, La commande numérique devient CNC.

1976 : Développement des CN à microprocesseurs. 1984 : Apparition de fonctions graphiques évoluées et du mode de programmation conventionnel.

1986 : Les CN s'intègrent dans les réseaux de communication. 1990 : Développement des CN à microprocesseurs 32 bites [1].

1.3

Principes des commandes numériques (CN) Principes des commandes numériques (CN)

Dans l'évolution continue des fabrications mécaniques vers une automatisation toujours plus poussée, l'apparition des machines-outils à commande numérique (MOCN) marque un progrès considérable. Le fulgurant développement du matériel électronique, avec l'arrivée des circuits intégrés et des microprocesseurs, a provoqué d'une part une augmentation notable des performances des commandes numériques et d'autre part une forte diminution de leur prix comme de leur encombrement. Les MOCN ont fait leur entrée jusque dans les plus petites entreprises. La production de ces machines dépasse, en quantité comme en qualité, ce qui était imaginable il y a à peine quelques années. L'avantage principal de la machine-outil à commande numérique est d'orir une automatisation souple, c'est-à-dire de faciliter le passage d'un type de pièce à un autre. Cette qualité fait que la MOCN peut être utilisée avantageusement pour usiner de petites séries, voire même quelques unités lorsque les opérations d'usinage sont compliquées [1]. Comparons une machine-outil classique, une fraiseuse par exemple (Figure(1.1)) avec une machine moderne à CN (Figure(1.2)). La première diérence qui frappe est l'absence de manivelles et de leviers de commande. Cela signie qu'il n'est plus nécessaire de fournir un eort manuel pour déplacer les coulisseaux. De plus, on supprime toute la concentration qu'exigeait la lecture des verniers pour amener les coulisseaux à la cote précise. Une MOCN est conçue de manière à éliminer toute intervention manuelle au cours de l'usinage d'une pièce. Dans de nombreuses machines, le changement des outils se fait automatiquement. Dans quelques-unes le changement de 5

1.3.

PRINCIPES DES COMMANDES NUMÉRIQUES (CN)

Figure 1.1  Image d'une fraiseuse classique

Figure 1.2  Fraiseuse à Commande Numérique

6

CHAPITRE 1.

GÉNÉRALITÉS

pièces est également automatisé. Pour usiner une pièce, l'opérateur d'une machine-outil classique exécute une série de déplacements et de positionnements avec les diérents coulisseaux. Il sélectionne les vitesses et enclenche les embrayages et les moteurs. Il décide de la suite des manipulations à eectuer en lisant le dessin de la pièce et en s'aidant parfois d'une gamme d'opérations. En usinant la première pièce, il se xera donc  un programme de travail  qu'il mémorisera, ce qui lui permettra de réaliser aisément les pièces suivantes. Dans une MOCN, c'est la mémoire électronique de la commande numérique qui conservera le programme d'usinage qu'on a pris soin de lui introduire au départ. La commande n'est pas intelligente, aussi elle ne peut trouver elle-même les instructions qu'on oublierait de lui fournir ! De même, elle est incapable de corriger ure instruction erronée. L'établissement du programme doit donc être particulièrement soigné et des précautions doivent être prises lors de l'usinage de la première pièce. Les MOCN ne constituent pas un nouveau système d'usinage mais sont le résultat de l'automatisation des machines-outils avec les moyens actuels de l'électronique [1][2].

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I

ARCHITECTURE DES MACHINES OUTILS À CN 2.1

Fonctionnement des MOCN

Les machines outils à commandes numériques (MOCN) sont des machines totalement ou partiellement automatiques auxquelles les ordres sont communiqués grâce à des signes symboliques portés sur un support matériel.

2.1.1

Éléments principaux Éléments principaux

La gure 2.1, indique les éléments principaux d'une fraiseuse universelle de type à console, d'une fraiseuse à banc à commande numérique et d'un centre d'usinage à plateau tournant et palettes interchangeables [3]. Ces machines comportent : I une table destinée à recevoir la pièce ; I une broche qui reçoit successivement les différents outils. La broche est logée dans un porte-broche que l'on nomme aussi poupée, lorsqu'il est de forme allongée.

La table et la broche se déplacent relativement l'une par rapport à l'autre par au moins trois mouvements perpendiculaires (X,Y,Z). La disposition des éléments varie beaucoup en fonction de l'architecture de chaque machine

2.1.1.1

Caractéristiques principales : Caractéristiques principales :

Courses X, Y, Z (mm): elles correspondent à l'amplitude des mouvements de la table

suivant les directions X (longitudinale), Y (transversale) et Z (verticale). Surface de la table (mm) : elle correspond aux dimensions de la table (longueur  largeur) Vitesse de broche (tr/min): c'est le nombre de rotations par minute que peut eectuer la broche. Puissance de broche (kW ou cv): elle détermine la capacité de la fraiseuse à usiner des matériaux plus ou moins durs (1 cv = 736 W). Cône de broche : il existe diérents cônes de broche (ISO 40, ISO 50, HSK 40, SK 40). Le choix des cônes dépend de la vitesse de rotation utilisée, de la précision souhaitée, des eorts de coupe. 8

CHAPITRE 2.

ARCHITECTURE DES MACHINES OUTILS À CN

Figure 2.1  Fraiseuses et centre d'usinage [3]

9

2.1.

FONCTIONNEMENT DES MOCN

Vitesses d'avance X, Y, Z (mm/min) : Elles correspondent aux vitesses de déplacement de la table suivant les axes X, Y et Z lors de l'usinage de la pièce. Vitesses d'avance rapide X, Y, Z (mm/min) : Elles correspondent aux vitesses de déplacement maximales de la table suivant les axes X, Y et Z lorsque l'outil n'est pas en contact avec la pièce [4].

2.1.2

Structure physique d’une MOCN : Structure physique d’une MOCN :

Si on ne s'intéresse qu'aux méthodes d'enlèvement de matière par mouvement de rotation (cas classiques du tournage, perçage, fraisage), la machine doit avoir la structure suivante : I Des systèmes, autant que nécessaire, assurant la mise en position de l'outil par rapport à la pièce et les mouvements d'avance. Ce sont les axes de la machine ; I Un système qui réalise le mouvement de coupe par mise en rotation des outils ou de la pièce. C'est la broche ; I Un système de contrôle ou de commande, qui permet le suivi automatique du programme de commande de la machine ; I Un élément mécanique qui assure le lien entre ces systèmes, c'est le bâti.

A cela, il faut ajouter des éléments d'interfaces spéciques à la production permettant la mise en position des outils et des pièces sur la machine[4]. D'une manière générale les machines à commande numérique se compose ainsi de deux parties complémentaires (Figure 2.2) I la partie opérative (c'est la machine-outil : elle agit directement sur le produit à réaliser); I la partie commande (c'est la commande numérique : elle permet d'élaborer des ordres en fonction des consignes et des comptes-rendus).

2.1.2.1

Les axes de déplacement : Les axes de déplacement :

Par convention, un axe est un degré de mobilité de la machine participant aux déplacements de la pièce par rapport à l'outil ou l'inverse. Les axes de déplacement mettent en mouvement les parties mobiles des machines avec de fortes accélérations. Les axes sont constitués d'un système d'entraînement, d'une motorisation et d'un système de mesure. La transmission du mouvement se fait au moyen de vis à billes de précision. Pour les moteurs d'axes, quatre sortes de moteurs sont utilisés pour le déplacement d'axes CNC : moteurs pas à pas (Figure 2.3a), moteurs à courant continu (Figure 2.3b), moteurs à courant alternatif (Figure 2.3c) et les moteurs linéaires (Figure 2.3d). La technologie des moteurs linéaires ore par rapport aux moteurs conventionnels certains avantages, notamment pour l'usinage à grande vitesse. Par rapport à des systèmes de vis à billes (Figure 2.4), Les machines à moteurs linéaires sont plus précises et plus rapides (vitesse maximum < 120 m/s). La réduction du nombre d'éléments dans la chaîne cinématique entraîne une meilleure abilité et par conséquence une maintenance moins coûteuse. Malgré ces avantages, cette technologie a des contraintes fortes en termes de[3] : 10

CHAPITRE 2.

ARCHITECTURE DES MACHINES OUTILS À CN

Figure 2.2  Organisation architecturale d'une Machine Outil à C.N [4] I Rendement et échauffement; I poussée limitée qui oblige à multiplier les motorisations pour un même axe.

Figure 2.3  Diérents types de moteurs utilisés dans les MOCN [3] Le système de mesure transmet la position du solide à la commande numérique (codeurs

incrémentaux, règles incrémentales). Le codeur rotatif se présente selon la gure (2.4). Son fonctionnement est le suivant [5] : Un faisceau lumineux est émis en direction du disque équipé d'éléments photovoltaïque à travers un réticule de balayage. La lumière est ainsi dirigée de manière contrôlée sur les éléments photoélectriques du disque. De par sa rotation, ce dernier va recevoir une quantité de lumière d'abord croissante, pour atteindre un maximum et ensuite diminue. On obtiendra alors pour chaque cellule photovoltaïque, une tension de forme sinusoïdale. Cette dernière sera ensuite décomposée électroniquement an de générer des signaux proportionnels à la valeur de la sinusoïde en fonction du temps [5]. 11

2.1.

FONCTIONNEMENT DES MOCN

Figure 2.4  Codeur rotatif [5] Le codeur linéaire se présente sous la forme d'une règle. Son principe de fonctionnement est généralement optique, soit le même que celui du codeur rotatif gure (2.5).

Figure 2.5  Aspect du codeur linéaire[5] Les codeurs rotatifs ont l'avantage d'être moins coûteux que les codeurs linéaires. Par contre, ces derniers confèrent une précision supérieure. Étant généralement xés directement sur la coulisse, ils ne sont pas perturbés par le jeu, la dilatation ou les défauts des éléments d'entraînement. La gure (2.6), représente un système d'axe avec tous ses accessoires.

12

CHAPITRE 2.

ARCHITECTURE DES MACHINES OUTILS À CN

Figure 2.6  Partie opérative d'un système d'axe numérique [5]

2.1.2.2

La broche :

La broche crée le mouvement de coupe nécessaire à l'usinage. Elle assure donc la mise en rotation de la pièce ou de l'outil. Ces deux cas posent des contraintes fonctionnelles diérentes. Dynamiquement, la broche doit être très rigide, et stable thermiquement de façon à garantir la position relative de l'outil par rapport à la pièce durant l'usinage. L'augmentation des vitesses de coupe impose une augmentation des fréquences de rotation et des couples admissibles au niveau des broches [6]. Les hautes fréquences de rotation(surtout lors de l'usinage en UGV (gure 2.7) imposent des modications technologiques. La liaison pivot est le plus souvent assurée par des roulements à billes. Les roulements métalliques ont tendance à laisser la place aux roulements dits hybrides, dont les billes sont en céramique. D'autres technologies sont mises 13

2.1.

FONCTIONNEMENT DES MOCN

en oeuvre, comme les paliers à air, les paliers hydrostatiques et hydrodynamiques et les paliers magnétiques [6].

Figure 2.7  Schémas d'un broche pour UGV [6]

2.1.2.3

Le bâti :

Le bâti assure le guidage des axes de mouvements, et l'agencement des autres organes de la machine. Pour assurer une géométrie correcte, et encaisser les actions mécaniques dues aux accélérations élevées des mobiles, le bâti doit être rigide et limiter les déformations dues à la chaleur. Les nouvelles machines intègrent de nouveaux matériaux de construction (béton), et la répartition des masses est optimisée [6].

2.1.2.4

Le directeur de commande numérique : Le directeur de commande numérique :

La commande numérique assure l'asservissement en position et en vitesse des déplacements des mobiles. C'est purement de la commande d'axe, avec un traitement numérique pour élaborer les consignes de commande en temps réel en fonction des paramètres de la trajectoire et de l'état de la chaîne d'action. On peut citer les fonctions suivantes : I Interprétation du programme d'application; I détermination des phases de travail (blocs exécutables); I calcul des consignes successives sur la trajectoire; I élaboration de l'écart de poursuite et des corrections nécessaires; I gestion des données et des mesures; I surveillance des erreurs.

De plus, elle gère l'ensemble des fonctions séquentielles associées à la machine, soit directement, soit à travers un automate programmable. Citons les actions suivantes : I Commande des actionneurs auxiliaires;

14

CHAPITRE 2.

ARCHITECTURE DES MACHINES OUTILS À CN

I modes de marche et d'arrêt; I commande de distribution d'énergie; I traitement des informations de sécurité.

Enn elle assure une fonction dialogue avec l'opérateur [5].

2.2

cinématique des Machines outils à CN cinématique des Machines outils à CN

Les machines outils à commande numérique de bases (tours, fraiseuses) ont une cinématique identique aux machines conventionnelles (tours parallèles, fraiseuses universelles). Les centres d'usinages (centre de tournage ou centre de fraisage) possèdent au moins un axe supplémentaire (broche ou table rotative commandée numériquement). En d'autres termes : I un tour est une machine à deux axes La broche n'est pas comptabilisée, elle donne le mouvement de coupe; I une fraiseuse est une machine trois axes. La broche n'est pas comptabilisée, elle donne le mouvement de coupe; I un centre de tournage possède au moins trois axes. La broche peut être asservie en position et dans ce cas le mouvement de coupe est donné par un outil tournant; I un centre de fraisage possède au moins quatre axes. Par exemple, un plateau rotatif asservi en position ou une table à indexation donne le quatrième axe. La broche n'est pas comptabilisée, elle donne le mouvement de coupe.

D'une manière générale, un centre possède un changeur d'outils (gure 2.8). De part leurs nombres d'axes, certains centres d'usinages permettent ainsi la réalisation complète de pièces sur la même machine (une seule phase avec diverses opérations : tournage, fraisage, perçage, taraudage, gravure....[5][1]

Remarque :

Les dénominations une machine trois par interpolation utilisée que pour

2 axes 1/2 ou 2D1/2 sont utilisées parfois pour désigner axes ou une FAO qui génère des trajectoires dans le plan linéaire et circulaire. La  troisième  dimension n'est changer de plan d'interpolation.

Malgré l'impossibilité d'exécuter des interpolations circulaires dans l'espace 3D par des machines dites  2 axes 1/2 , il est possible avec ce type de machines de générer et de contrôler des trajectoires linéaires dans l'espace et par conséquent de réaliser des surfaces gauches en utilisant pour la génération du code ISO une FAO 3D surfacique. L'usinage est dans ce cas obtenu par une fraise à bout hémisphérique et la FAO contrôle l'erreur de corde et l'erreur de crête [1][2]. 15

2.3.

ASSERVISSEMENT D'UNE MACHINE OUTIL À CN

Figure 2.8  Changeur d'outil d'un centre d'usinage fraisage [1]

2.3

Asservissement d’une machine outil à CN

L'asservissement en position et en vitesse des déplacements des mobiles est assuré par la commande numérique. C'est purement de la commande d'axe, avec un traitement numérique pour élaborer les consignes de commande en temps réel en fonction des paramètres de la trajectoire et de l'état de la chaîne d'action comme le montre la gure (2.9)[2]. Les

Figure 2.9  principe de la commande d'axe d'une MOCN [2] déplacements élémentaires sont donnés sous forme d'incréments ∆X sur l'axe X, très n (1 micron). Le codeur rotatif de position, monté sur l'extrémité de l'arbre de sortie du réducteur, délivre une information numérique sur la position angulaire θ de cet arbre, un pas angulaire ∆θ correspond à une variation de position de un micromètre pour le chariot. 16

CHAPITRE 2.

ARCHITECTURE DES MACHINES OUTILS À CN

I La comparaison entre la position commandée et celle qui est mesurée est faite à l'aide d'un compteur dont l'état correspond à la valeur numérique de l'écart de position Ex (écart de poursuite). Cet écart sert à élaborer le signal de commande du moteur d'entraînement par la consigne Va qui est comparée au signal de retour donné par une génératrice tachymétrique. La précision de la trajectoire va donc dépendre de la qualité de l'asservissement (rapidité, stabilité, etc. ). I Chaque axe est donc asservi en position et en vitesse par la commande numérique afin de réaliser un profil avec la meilleure précision, d'obtenir un bon état de surface, d'effectuer l'usinage le plus rapidement possible.

Chaque axe est donc asservi en position et en vitesse par la commande numérique an de réaliser un prol avec la meilleure précision, d'obtenir un bon état de surface, d'effectuer l'usinage le plus rapidement possible [2]. Dans la technologie des machines outils à commande numérique on compte deux types d'asservissement , en boucle ouverte (gure(2.10)) ou en boucle fermées (gure (2.9))

Figure 2.10  Asservissement en boucle ouverte d'une MOCN [2] I Pour de fortes puissances et de faibles vitesses le moteur à courant continu est remplacé

par un moteur à courant alternatif à variation de fréquence du courant d'alimentation. I Pour l'UGV (Usinage à Grande Vitesse)

ñ recherche d'une réponse d'asservissement

plus rapide et plus précise Ñ le capteur de vitesse du type génératrice tachymétrique est remplacé par un capteur de vitesse du type codeur rotatif avec boucle de retour de vitesse numérique (suppression du Convertisseur Numérique Analogique). I Pour de faibles puissances, il est possible d'utiliser des moteurs pas à pas sans

boucle de retour : pas de contrôle (calculateur rotations).

Ñ nombre d'impulsions Ñ nombre de

Dans le tableau qui suit nous allons comparer l'asservissement des machines outils à commande numérique et les machines outils classiques [4].

17

2.3.

ASSERVISSEMENT D'UNE MACHINE OUTIL À CN

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I

AXES ET RÉFÉRENTIELS DANS LES MOCN 3.1

Axes en 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, contrepointe). Pour faciliter le repérage des axes la norme prévoit l'utilisation d'un repère orthonormé direct. Ainsi les axes X,Y,Z constituent les axes principaux de la machine. En plus de ces trois axes, la norme comprend trois 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 qui sont des axes parallèles respectivement aux axes principaux X,Y,Z. La règle des trois doigts (Figure 3.1) permet de retrouver facilement l'orientation des axes X, Y et Z. L'orientation positive d'un axe rotatif correspond à la rotation d'une vis de pas à droite avançant dans le sens positif de l'axe associé (sens du vissage) [6][7].

Figure 3.1  Orientaton des axes dans une MOCN[4]

3.1.1

Repérage des axes Repérage des axes

Sur le tour comme sur la fraiseuse, la mise en position d'une pièce sur la machine se fait par rapport à un repère lié au support de pièce (il en est de même pour la mise en position de l'outil sur la tourelle). A chacun de ces repères peuvent se dénir six mouvements associés aux axes (trois translations suivant X, Y, Z et trois rotations notées respectivement A, B, C), appelés degrés de liberté [8]. 19

3.2.

LES RÉFÉRENTIELS UTILISÉS DANS LA MOCN

3.1.1.1

Définition et implantation des axes Définition et implantation des axes

Chaque machine outil à commande numérique de base est équipée de deux types d'axes : axes primaires (X,Y,Z) et axes secondaires (U,V,W). Les machines étant dirigées par un programme, il est important d'avoir une dénition commune des références références [3][4][7]et des axes.

L'axe Z

correspond à l'axe de la broche. Le sens positif est celui qui correspond à un dégagement de l'outil (accroissement de la distance entre la pièce et l'outil). Le sens positif de rotation de la broche est celui des aiguilles d'une montre. Le sens négatif étant le sens trigonométrique.

I

I

L'axe X

I

L'axe Y forme avec les deux autres un trièdre trirectangle de sens direct. Pour

correspond à l'axe ayant le plus grand déplacement. Pour une fraiseuse, c'est généralement l'axe longitudinal (directement perpendiculaire à l'axe Z). Pour un tour, l'axe X de mouvement est radial. Le sens positif du mouvement est celui qui correspond à l'accroissement de la distance entre l'outil et l'axe de rotation de la pièce. une fraiseuse, c'est l'axe transversal.

Le nombre d'axes pilotés simultanément constitue une autre caractéristique des machines outil (Figure 3.2, ainsi, on dira fraiseuse à CN trois axes, tour à 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 a trois. Mais il existe des fraiseuses deux axes et demi, le troisième axe, généralement la broche, ne se programme pas simultanément avec les deux autres. Le demi-axe n'est qu'un axe de positionnement (indexé). 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 [3][4][7].

Remarque :

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.

3.2

Les référentiels utilisés dans la MOCN

En MOCN un certain nombre de repères (origines) peuvent intéresser soit le constructeur, soit le régleur ou le programmeur. On distingue : I Le repère machine qui est formé d'une origine , un point non modiable, déni par le constructeur, associé à la machine, il est souvent choisi comme origine de mesure,

M

20

CHAPITRE 3.

AXES ET RÉFÉRENTIELS DANS LES MOCN

Figure 3.2  Repérage des axes dans les MOCN

[7]

et d'un dièdre direct parallèle aux axes de translation de la machine. Dans le cas des tours EMCO, il est situé à l'intersection de l'axe de la broche et la face avant de la bride de xation du mandrin). Cette position ne convient pas pour le départ de la programmation. Il convient de dénir une origine porte pièce Op ou une origine de programmation OP. I

Le repère porte pièce d'origine Op :

il est lié au point de xation de la pièce.

repère de programmation : associé à la pièce il permet la programmation de ses usinages. Il est composé d'une origine W (origine de programmation) choisie arbitrairement, est d'un dièdre direct. I Le repère des porte outils : associé à l'organe porte outil d'origine T (pour tourelle, il est situé à l'intersection de la face avant de celle-ci et des axes des alésages logeant les porte outils) dans le cas du tournage ou B (pour une broche) dans le cas du fraisage. I Repère du logement d'outil d'origine N .

I Le

I

Repère de l'outil d'origine P

rête tranchante [5][8][1].

(point générateur de l'outil) située sur le bec de l'ar-

La gure (3.3) représente la répartition des origines en tournage et en fraisage. I

Point de référence de la machine R :

A la mise sous tension de la machine, si les capteurs de position des organes mobiles ne 21

3.2.

LES RÉFÉRENTIELS UTILISÉS DANS LA MOCN

Figure 3.3  Représentation des origines [5] sont pas des systèmes de mesures absolus, la CN ne connaît pas la position courante de ces diérents éléments par rapport à un repère xe. Il faut alors eectuer une procédure d'initialisation pour connaître l'origine absolue de la Mesure . Sur les tours EMCO cette opération s'eectue d'une manière automatique lors de la mise en marche de la machine, par l'apparition d'une alarme signalant que le point de référence n'est pas atteint. Il faut donc, en mode manuel, actionner chaque axe et la tourelle ou tout simplement appuyer sur la touche du point de référence pour qu'il y ait déplacement vers ce point de référence. A ce moment la commande sera synchronisée avec la machine (accostage du point de référence). Avant cette opération les coordonnées achées d'un point sont données dans un repère qui a comme origine la position du bec de l'outil lors de la mise sous tension de la machine. On peut dire que l'on a synchronisé la commande avec la machine. Le tableau ci-dessous résumes les diérentes origines dans les machines outils à commande numérique[9].

(OM)

Lors de chaque enclenchement d'une machine, il faut se déplacer sur l'origine machine pour mettre à zéro les règles de lecture de chaque axe. Les distances X0 , Y0 , Z0 , sont ensuite déterminées une seule fois lors du réglage de la machine par la méthode manuelle (toucher le bord de la pièce avec l'outil)[9][7].

3.2.1

Point de référence pièce : Point de référence pièce :

Ce point de référence sera utilisé dans le programme commande numérique pour établir une relation entre le point de référence machine, le point de référence outil et les cotes dessin pièce. C'est un point exible, choisi par le programmeur. En théorie, le zéro pièce peut être choisi n'importe où, mais en pratique il y a des conditions à respecter en vue de bien mener à terme l'usinage. I Précision et exactitude d'usinage (respect de cotes dessin, répétitivité...). I Facilité d'accès. I Travail en sécurité. Le processus de sélection du repère pièce commence sûrement par l'évaluation du dessin, 22

CHAPITRE 3.

AXES ET RÉFÉRENTIELS DANS LES MOCN

mais deux étapes doivent être accomplies en premier lieu : Étude et analyse des cotes du dessin (cotes critiques et cotes non critiques) Étude de la mise et du maintien en position (isostatisme).

1. 2.

Exemple :[7]

23

3.2.

LES RÉFÉRENTIELS UTILISÉS DANS LA MOCN

24

1

2

3

4

5

6

7

I

MODES DE PROGRAMMATION DES MOCN 4.1

introduction :

La programmation des MOCN repose des conventions, à savoir les langages de programmation normalisés. Les normes [NF ISO 6983-1], [NF Z 68-036], [NF Z 68-037], [NF ISO 4342] décrivent les langages de programmation. Il se trouve que ces normes ne sont pas complètes. Les constructeurs de commande numérique les adaptent aux spécications de leurs machines. Ainsi, les programmations automatiques du type CFAO, se font dans un autre langage nommé APT ([NF ISO 3592], [NF ISO 4343]). Un programme est la description structurée de l'opération d'usinage. Il comporte deux types d'informations : des ordres de déplacements et des ordres auxiliaires. Pour donner un ordre de déplacement, il faut spécier un mode d'interpolation, un point à atteindre et une vitesse de déplacement. Les types d'interpolation utilisés sont : I Interpolation linéaire, trajectoire décrite par un segment , I interpolation circulaire, trajectoire décrite par un arc de cercle, I interpolation hélicoïdale, trajectoire décrite par une hélice [7][5].

4.2

Modes d’usinage en Commande Numérique : Modes d’usinage en Commande Numérique :

On peut classer les commandes numériques en 3 catégories selon les mouvements qu'elles peuvent commander sur une machine outil. Il existe trois modes d'usinage en commande numérique (CN) qui sont : le point à point (PàP), le paraxial et le contournage . est utilisé lorsque le chemin parcouru par l'outil relativement à la pièce n'est pas important tant que l'outil ne soit pas en contact avec la pièce quand il se déplace d'un point à un autre. Des exemples typiques de l'utilisation d'une commande numérique PàP sont ceux du perçage, de l'assemblage de composants électroniques, du taraudage ou du 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 un autre soit optimal (Figure 4.1)[7][5]. Le plus souvent,

Le mode point à point

les déplacements se font simultanément sur les deux axes et à la vitesse maximale, le positionnement se faisant à vitesse réduite. , Outre le positionnement précis point par point,

La commande numérique paraxiale

cette CN permet de contrôler la vitesse des déplacements, ceux-ci s'eectuant parallèle25

4.2.

MODES D'USINAGE EN COMMANDE NUMÉRIQUE :

Figure 4.1  Commande numérique Point à Point [7] ment aux axes. La vitesse d'avance est programmée et un usinage peut être fait pendant le déplacement (Figure 4.2) [7][5]. Ce genre de commande numérique équipe certaines frai-

Figure 4.2  Commande paraxiale [7]

seuses simples, quelques aléseuses fraiseuses et des perceuses pouvant exécuter de petits fraisages. est la plus courante des commandes numérique. Elle est nécessaire sur tous les tours pour l'usinage des cônes et des arrondis. Elle est la commande classique des fraiseuses et des centres d'usinages (Figure 4.3). On le trouve dans la majorité des tours et des fraiseuses à commande numérique. Il permet, lors de l'usinage, de générer avec précision des trajectoires d'outil par rapport à la pièce. En eet, des formes complexes peuvent être obtenues puisque la commande numérique contrôle deux axes ou plus simultanément. Ainsi la machine contrôle non seulement les destinations mais aussi les chemins parcourus par l'outil pour arriver à ces destinations. Les trajectoires qui peuvent être réalisées par le contrôleur sont les droites et les cercles. Par exemple, pour programmer un arc de cercle, il sut d'indiquer les coordonnées du point nal, le centre et/ou le rayon de l'arc [7][5].

La commande numérique de contournage

26

CHAPITRE 4.

MODES DE PROGRAMMATION DES MOCN

Figure 4.3  Commande numérique de contournage [7]

4.3

Types de Commande Numérique : Types de Commande Numérique :

4.3.1

Commande Numérique Conventionnelle : Commande Numérique Conventionnelle :

Avec la commande numérique conventionnelle , le programme une fois écrit sur une bande perforée doit être chargée dans la machine. Le chargement se fait bloc par bloc au fur et à mesure que la machine exécute les commandes. A la n du programme la bande est rembobinée pour l'usinage de la pièce suivante. Une fois que le lot de pièces est réalisé, la bande doit être stockée pour une utilisation ultérieure. Les bandes perforées sont délicates et diciles à manipuler et à stocker convenablement, surtout quand la taille et le nombre des programmes deviennent importants. De plus, si un programme devait être modié à cause d'une erreur ou d'un changement des données toute la bande doit être remplacée. Un autre aspect important dans les commandes numériques conventionnelles, est que le contrôleur a des possibilités limitées. La plupart des fonctionnalités sont gées puisqu'il est construit à base de logique câblée [7].

4.3.2

Commande Numérique Directe : Commande Numérique Directe :

Dans les années soixante, les problèmes relatifs aux bandes perforées a été résolu par l'utilisation d'un ordinateur central pour stocker les programmes à commande numérique. Cet ordinateur est connecté aux MOCN de l'atelier. Les programmes sont téléchargés bloc par bloc dans le machine au moment où celle-ci usine la pièce. Plusieurs machines peuvent être contrôlées simultanément de cette manière parce que l'ordinateur centrale est plus rapide. Les bandes perforées sont ainsi supprimées. En plus, plusieurs programmes pièces peuvent être stockés convenablement dans la mémoire de l'ordinateur centrale et si un programme doit être modié, il est facile de le faire à l'aide d'un éditeur de texte. Cependant, la commande numérique directe (CND) présente de nombreux inconvénients. Par exemple, si l'ordinateur central tombe en panne, toutes les machines s'arrêtent. D'autre part, le coût d'un tel ordinateur est assez élevé. Avec la chute des prix des ordinateurs dans les années soixante-dix et quatre-vingt, cette solution a été remplacée pour devenir commande numérique par calculateur et commande numérique distribuée où la machine dispose d'un ordinateur local [7]. 27

4.3.

TYPES DE COMMANDE NUMÉRIQUE :

4.3.3

Commande Numérique par Calculateur : Commande Numérique par Calculateur :

Dans le cas de la commande numérique par calculateur (CNC) , un ordinateur dédié avec sa mémoire propre est utilisé pour contrôler les opérations de la machine. Ainsi, de nombreuses fonctions ont été préprogrammées (programme système) au lieu d'être câblées dès la conception. Ce programme permet de contrôler la machine et doit être chargé dans la mémoire de l'ordinateur. Ainsi, la machine devient plus exible par le remplacement du programme initial par un autre plus évolué. Avec l'approche CNC , le programme à commande numérique est chargé au moyen d'un ordinateur ou d'une bande perforée et stockée dans la mémoire du calculateur local. Ensuite, le programme peut être exécuté à partir de la mémoire et non pas de la bande perforée. Avec l'utilisation de disquettes magnétiques, il est possible de stocker de nombreux programmes convenablement. Les machines à CNC moderne disposent d'un écran d'achage qui peut montrer l'état d'avancement du programme, le bloc en cours d'exécution, les coordonnées de l'outil, les vitesses de coupe et d'avance ainsi que d'autres paramètres utiles. Ce type de machine dispose aussi d'un clavier pour introduire les données. Il est alors possible d'éditer un programme, de le modier et de le sauvegarder dans la mémoire du calculateur [7].

4.3.4

Commande Numérique Distribuée : Commande Numérique Distribuée :

La commande numérique distribuée a le même acronyme que la commande numérique directe. La CND par sa nouvelle forme (CN Distribuée) essaye de combiner les meilleures fonctionnalités de la CNC et de la CND originale (CN Directe). La CND utilise encore un ordinateur central capable de communiquer avec plusieurs machines de l'atelier et de stocker les programmes à commande numérique qui, au besoin, sont téléchargés dans la mémoire de la machine . La diérence entre les deux approches est que dans le cas de la commande numérique distribuée le programme commande numérique, au lieu d'être téléchargé bloc par bloc pendant d'usinage, il est téléchargé dans sa totalité dans la mémoire de la machine CNC. De cette façon la machine est autonome et ne dépend plus du calculateur central pour exécuter les blocs de programme commande numérique et si ce dernier tombe en panne la machine peut continuer son usinage. Le calculateur central joue un rôle de supervision et de contrôle, il archive les programmes CN et les télécharge, au besoin, selon le planning de la production (Figure 4.4 [7].

Figure 4.4  Rôle de la Commande Numérique Distribuée [7]

28

CHAPITRE 4.

4.4

MODES DE PROGRAMMATION DES MOCN

Avantages des MOCN Avantages des MOCN

Avant de décider que l'usinage d'une pièce doit être fait sur une MOCN et surtout avant d'investir un capital important sur une telle machine, il est judicieux de faire un calcul précis de rentabilité [9]. Si l'on compare une MOCN à une machine-outil conventionnelle, on peut relever les avantages économiques suivants :

I Forte diminution des temps morts, par l'enchaînement automatique des mouvements,

par la vitesse élevée des déplacements rapides et par la variation automatique des vitesses de broche. I Diminution des temps de réglage, due à la diminution des réglages à faire sur

la machine et au préréglage des outils fait hors de la machine.

I Diminution des temps de contrôle et de mesure, due à la bonne précision des

usinages et à la reproduction dèle des cotes à partir de la première pièce. I Diminution des rebuts d'usinage.

I Suppression de certains outillages, tels que les gabarits de perçage coûteux et

d'entreposage onéreux. Diminution du nombre d'outils de forme. I Suppression du traçage des pièces avant l'usinage.

I Diminution des temps d'attente entre les machines-outils, car les MOCN per-

mettent d'eectuer un plus grand nombre d'opérations en un seul serrage de pièce. On fait ainsi un gain sur les temps de montage et de démontage, sur le nombre de pièces immobilisées et sur les surfaces occupées en atelier. I Diminution des capitaux immobilisés, par la réduction des en-cours de fabrica-

tion.

I Diminution des stocks de pièces détachées. Les MOCN peuvent s'adapter facile-

ment à une nouvelle série de pièces, donc la durée de stockage avant le délai de livraison peut être réduite. Par reprise d'anciens programmes, la fabrication de pièces de rechange est rendue moins onéreuse [9].

D'autres avantages sont plus diciles à chirer mais peuvent être décisifs dans certains cas [9]. 29

4.4.

AVANTAGES DES MOCN

I Accroissement de la souplesse de la fabrication, donc possibilité de s'adapter plus

facilement aux développements de la technologie et de répondre plus rapidement aux demandes du marché. I Possibilité de réaliser économiquement des pièces très compliquées, ou d'usinage

délicat telles qu'on les rencontre particulièrement en construction aéronautique.

I Amélioration de la gestion des fabrications, car les temps de fabrication sont

plus constants et par l'entrée des techniques des calculatrices dans les ateliers.

I Attrait sur le personnel, et principalement sur les jeunes, exercé par les techniques

nouvelles : électronique, informatique. Les aspects défavorables des MOCN :

I Coût horaire élevé, dû à l'investissement important que nécessite l'acquisition d'une

installation à CN. Pour garantir un amortissement rapide de la machine, il est préférable de travailler en deux équipes, ce qui peut retenir certaines industries. I Le problème de la programmation provoque la réticence de certains acheteurs

potentiels de MOCN.

I Le risque de pannes et le coût élevé du service après-vente. Le matériel électro-

nique moderne a permis d'améliorer la abilité et ore des moyens de test qui facilitent grandement le dépannage [9]. Le système de fabrication le plus rentable est celui qui donne le coût d'une pièce le moins élevé. Ce coût est calculé par la formule [9] C

 Cu

Cr L

Avec : C : Coût total de fabrication pour 1 pièce Cu : Coût d'usinage pour 1 pièce Cr : Coût de répétition d'une série Cp : Coût unique de préparation L : Nombre de pièces d'une série Z : Nombre de séries Z.L : Nombre total de pièces

30

Cp Z.L

(4.1)

1

3

2

4

5

6

7

I

STRUCTURE DES PROGRAMMES DES MOCN 5.1

Langage de programmation des MOCN Langage de programmation des MOCN

La programmation consiste à décrire les opérations d'usinage dans un langage codé (appelé code G) assimilable par le calculateur de la machine. C'est le langage de programmation des MOCN. Ce langage est normalisé (Norme ISO 1056) où certains codes utilisés ont les mêmes fonctionnalités pour diérents contrôleurs de machines-outils (NUM, FANUC, SIEMENS...). Les autres codes peuvent avoir une interprétation diérente d'un contrôleur à un autre. Le langage de programmation des MOCN possède les caractéristiques suivantes [10][11] :

I I I I I I

chronologie des actions, l'appel des outils, la sélection des vitesses de coupe et d'avance, la formulation des trajectoires, la dénition des coordonnées de n de trajectoire, les mises en ou hors fonction d ?organes de la machine [10][11].

5.1.1

Codification des instructions :

L'ensemble des instructions nécessaire pour l'usinage d'une pièce constitue le programme commande numérique. Ce programme est un ensemble de blocs ou lignes de programme. Chaque bloc est composé de mots (les mots clefs du langage de commande numérique).

5.1.2

Format d’un mot :

Un mot du langage commande numérique est constitué d'une lettre appelée adresse et d'un certain nombre de chires (de 0 à 9) avec éventuellement un signe (+) ou (-), ainsi qu'un point décimal. Le format de chaque mot est l'une des caractéristiques des directeurs de commande. Il faut donc consulter le manuel des MOCN pour respecter le format autorisé [7][12]

31

5.1.

LANGAGE DE PROGRAMMATION DES MOCN

Exemple :

N340 ñ Le mot à l'adresse N peut prendre les valeurs de N0 à N9999. X-23.659 ñ Le mot à l'adresse X peut prendre les valeurs de -9999.999 à 9999.999. 5.1.3

Principales Adresses : Principales Adresses :

%... : désigne le numéro de programme. N... numéro de ligne : repérage chronologique en début de ligne. G... fonctions préparatoires dénissant la forme et les conditions de déplacement. M... fonctions auxiliaires donnent les changement d'état de la machine (Miscellaneous= varié, divers). X... Y... Z... axes principaux désignant les coordonnées des point d'arrivé. I... J... K... paramètres dénissant les trajectoires circulaires (position du centre ). R... paramètres dénissant les cycles d'usinage. S... précise la vitesse de rotation de la broche (Spindle= vitesse). F... précise la vitesse d'avance (Fedrat= avance).

T... symbole du numéro d'outil (Tool=outil). D... correcteur d'outil (Dimension) [12]. 5.1.4

Structure d’un Programme CN : Structure d’un Programme CN :

Pour l'usinage d'une pièce simple ne nécessitant pas des cycles d'ébauche, un programme commande numérique peut être structuré de la manière suivante :

32

CHAPITRE 5.

STRUCTURE DES PROGRAMMES DES MOCN

D'une manière générale, pour réaliser les diérentes opérations nécessaires à l'usinage d'une pièce un programme commande numérique peut être écrit de diérentes manières. Selon la nature de la pièce à usiner et sa complexité. Diérentes structures de programme peuvent être proposées : I un programme principal, I un programme principal contenant des appels de séquences internes, 33

5.2.

CODIFICATION DES INSTRUCTIONS :

I un programme principal et des sous programmes structurés sur deux ou trois niveaux.

5.2

Codification des instructions :

Un langage est utilisé pour décrire les opérations d'usinage sur une machine outil à commande numérique comporte un certain nombre de lignes d'écriture appelées blocs d'information, chaque ligne correspondant à une étape particulière du processus d'usinage (gure (5.1) Chaque bloc, ou séquence d'usinage, contient plusieurs mots qui sont la combinaison de lettres d'identication appelées adresses et d'une série de chires accompagnés ou non d'un signe (+) ou (
). La plupart des machines actuelles acceptent des blocs à format variable dans lesquels ne gurent que les seules instructions nécessaires à leur exécution. Celles déjà fournies et encore actives n'ont pas à être répétées. Chaque fabricant de commande numérique spécie dans son manuel de programmation la façon d'écrire les données numériques allouées aux diérentes lettres ou adresses (nombre de chires avant et après la virgule, mode d'apparition des entiers et des décimales, etc.) [12][3][2].

Figure 5.1  Structure d'un programme d'usinage avec l'organisation d'un bloc [4][1]

5.2.1

Nature des déplacements : Nature des déplacements :

Les déplacements que l'on est appelé à rencontrer sur une machine outil à commande numérique peuvent prendre des formes diverses. Les plus courants sont : I(G00) le positionnement rapide , qui impose aux organes mobiles d'atteindre le point programmé en eectuant une trajectoire linéaire, à la vitesse maximale permise par la machine. Des vitesses de plusieurs dizaines de mètres par minute sont des valeurs 34

CHAPITRE 5.

STRUCTURE DES PROGRAMMES DES MOCN

courantes sur la plupart des machines outils à commandes numériques modernes ; Il'interpolation linéaire (G01) , qui permet d'atteindre le point programmé en parcourant une trajectoire linéaire à la vitesse d'avance spéciée par le programmeur sous l'adresse F (gure (5.2-a)) ; Il'interpolation circulaire (G02, G03 ou G23) , qui a

Figure 5.2  Exemples d'interpolation linéaire, circulaire, hélicoïdale, parabolique [9] pour fonction de décrire des cercles complets ou des arcs de cercle à partir de certains éléments géométriques caractéristiques qui les dénissent, comme les coordonnées du centre et celles des points extrêmes par exemple (gure (5.2-b)). Parmi les autres modes de déplacement, on peut citer : qui combine un mouvement circulaire dans un plan avec un mouvement de translation perpendiculaire à ce plan ; Il'interpolation

hélicoïdale ,

où chaque segment parabolique est géométriquement déni par un groupe de 3 points, le dernier point d'un segment devant être le premier du segment suivant (5.2-d) ;

Il'interpolation

parabolique dans le plan ,

polynomiale) , qui permet la dénition de trajectoires à partir de polynômes et qui est utilisée pour le lissage des courbes de type spline [9].

I(l'interpolation

5.2.2

Système de cotation : Système de cotation :

Les cotes programmées peuvent exprimées dans les formes suivante : programmation absolu (G90) : La cote est repérée par rapport à l'origine programme. programmation relative (G91) : La cote est repérée par rapport à la position précédente [11]. 35

5.2.

CODIFICATION DES INSTRUCTIONS :

Exemple :

5.2.3

Vitesse de rotation et avance de travail :

5.2.3.1

Vitesse de rotation S :

Avec le mot S... nous pouvons programmer soit : I La vitesse de rotation de l'outil sur une fraiseuse, perceuse, etc. I La vitesse de rotation de la broche sur un tour. Cette vitesse de rotation est programmée en tours par minute ou en mètres par minute.

Exemple :

N5 G... S80 ñ mètres/minute. N5 G... S1250 ñ tours/minute.

Selon la fonction préparatoire (G...) qui accompagne le mot S, la valeur numérique est interprétée soit en tours par minute, soit en mètres par minute. Ces nombres de tours sont calculés en fonction de la matière à usiner et de l'outil utilisé (Diamètre et matière)[11]. 36

CHAPITRE 5.

5.2.3.2

STRUCTURE DES PROGRAMMES DES MOCN

Avance de travail F :

Le mot F... permet de programmer soit : I La vitesse d'avance de travail sur une fraiseuse en mm par min. Exemple :

F300 représente une avance de 300 mm/min. I La grandeur de la passe sur un tour en mm par tour.

Ces avances sont à déterminer en fonction de l'outil utilisé et de la matière à usiner.

Remarque Importante :

Ces valeurs S.... et F.... une fois introduites dans le programme sont mémorisées et restent valables pour la suite du programme. Elles ne seront modiées qu'au moment ou l'on introduit une autre valeur correspondante qui sera à son tour mémorisée pour la suite du programme [11].

37

1

3

2

4

5

6

7

I

FONCTIONS PRÉPARATOIRES ET AUXILIAIRES. 6.1

Fonctions Auxiliaires :

M03-M04 :

Ces deux fonctions auxiliaires donnent l'ordre de mise en rotation de la broche à droite (anti-trigonométrique) ou à gauche (trigonométrique). Elles se trouvent en principe dans le premier ou deuxième bloc d'un programme. Rappelons que le nombre de tours de l'outil est déterminé par l'ordre technologique S [9].

M05 :

Fonction auxiliaire qui commande l'arrêt de la rotation de broche et annule donc les fonctions M03, M04. Cette fonction est utilisée lors d'un changement d'outil dans le bloc précédant le bloc du changement d'outil et à la n d'un programme à l'avant dernier bloc. Cette manière de faire permet de vaincre l'inertie de la broche en rotation si celle-ci n'est pas équipée de frein [9]. M07-M08:

Fonctions auxiliaires qui enclenchent l'arrosage. La fonction M07 est réservée à l'arrosage 2, par exemple brouillard. La fonction M08 est réservée à l'arrosage 1, par exemple liquide. M09:

Fonction auxiliaire qui arrête les arrosages. Elle annule donc les fonctions M07 et M08. Ces trois fonctions peuvent être situées n'importe où dans un programme selon les besoins de l'usinage. M02-M30:

Les fonction auxiliaire M02 et M30 sont peut être les plus importantes de toutes. Elle indique la n du programme. Elle annule aussi la rotation de la broche et l'arrosage après avoir exécuté tous tes autres ordres contenus dans le dernier bloc du programme. Son but premier est de remettre en position de départ (premier bloc à exécuter) la commande numérique (pointeur dans mémoire)[9]. Dans cette gure, le pointeur se déplace d'un bloc à l'autre jusqu'au bloc Nx qui est le dernier bloc d'un programme à exécuter. Puis le pointeur retournera au premier bloc du même programme. De ce fait, la commande numérique sera prête à exécuter une seconde fois le cycle programmé, tous les compteurs de la mémoire de la commande numérique ayant été réinitialisés. 38

CHAPITRE 6.

FONCTIONS PRÉPARATOIRES ET AUXILIAIRES.

M06:

La fonction auxiliaire M06 prescrit un changement manuel ou automatique de ou des outils. Le choix des outils n'est pas régit par cette fonction, mais par la numérotation des outils. Cette fonction peut arrêter ou non automatiquement l'arrosage et la broche. Le choix du fabricant de commande numérique doit être précisé dans le mode d'emploi de la commande numérique.

6.2

Fonctions préparatoires : Fonctions préparatoires :

Les fonctions préparatoires placées après le mot d'identication (N...) dénissent le mode de traitement (interprétation) des informations et les conditions de déplacement vers une position désirée. Les fonctions préparatoires sont représentées par un caractère d'adresse G suivi par un code à deux chires ou à un chire. Les fonctions préparatoires sont partagées en deux groupes : I Fonctions maintenues jusqu'à annulation ou remplacement. I Fonctions n'aectant que le bloc dans lequel elles gurent. Ces deux groupes sont divisés en plusieurs familles. C'est à l'intérieur de chaque famille que les fonctions sont maintenues jusqu'à annulation ou changement. - Fonctions maintenues jusqu'à annulation ou remplacement (modale) 1ère famille : G00 G01 G02 G03 2ième famille : G40 G41 G42 3ième famille : G80 G81 à G89 4ième famille : G90 G91. - Fonctions n'aectant que le bloc où elles gurent G04 (non modale) [9]

1ier groupe

2ème groupe

Problème:

Sur une plaquette plastique de dimensions-60x50 mm, il est demandé de graver cette gure géométrique avec une profondeur de 0,4 mm.

39

6.2.

FONCTIONS PRÉPARATOIRES :

Programmation absolue - G90.

On remarque qu'avec cette méthode de programmation, tous les points à atteindre par l'outil sont positionnés par rapport à un seul point qui est l'origine. C'est la méthode de programmation la plus employée. Sans indication dans le premier bloc d'un programme, celle-ci est automatiquement introduite [9].

40

CHAPITRE 6.

FONCTIONS PRÉPARATOIRES ET AUXILIAIRES.

Programmation relative (incrémental) - G91.

Cette méthode de programmation demande que le point à atteindre par l'outil soit positionné par rapport au point précédent. C'est-à-dire que le point d'arrivée d'un bloc (ex. B) sert d'origine temporaire pour positionner le point suivant (C). L'outil étant arrivé sur le point C, celui-ci sert à sont tour d'origine pour situer le point suivant (D), etc. Dans le cas d'une programmation en incrémental, il faut dès le premier bloc forcer cette méthode par l'introduction du G91. A l'intérieur d'un programme on peut mélanger les deux méthodes de programmation [9].

Positionnement en vitesse rapide en point à point - G00

Cette fonction annule les fonctions de contournage (G1 à G3). Elle ignore donc l'ordre technologique F du bloc considéré. Dans ce cas la vitesse de déplacement est xe. Elle peut varier selon le type de machine de 1 mètre par minute à 8-16 mètres par minute. Selon les types de commande, les déplacements peuvent s'eectuer selon un des schémas ci-dessous.

Attention: Lors de la programmation de déplacements rapides il faut prendre garde que l'outil ne rentre pas en contact avec la pièce à usiner ou avec les brides de serrage.

41

6.2.

FONCTIONS PRÉPARATOIRES :

Déplacement linéaire en avance de travail - G01

La fonction préparatoire G01 fait appel à l'interpolateur linéaire en respectant la vitesse de déplacement F.., programmée dans le bloc même ou dans un bloc précédent.

Interpolations circulaires - G02 et G03.

Les fonctions préparatoires G02 et G03 font appel à l'interpolateur circulaire, le déplacement de l'outil sur l'arc de cercle programmé se fait selon l'avance programmée F. La fonction G02 est utilisée pour un déplacement dans le sens horaire ou anti-trigonométrique et la fonction G03 pour un déplacement sur un cercle dans le sens trigonométrique. L'interpolation circulaire s'opère selon deux axes et nécessite la programmation des coordonnées du point d'arrivée et du centre du cercle.

G02

Suivant la commande utilisée, 4 possibilités existent pour programmer les arcs de cercle : I Programmation en absolu N10 G2 X91.56 Y28.76 I43.75 J14.14

I Programmation en incrémental N10 G02 X73.56 Y-28.24 I25.75 J-42.86

I Programmation mixte (Le point d'arrivée en absolu et le centre incrémental) N10 G02 X91.56 Y28.76 I25.75 J-42.86

I Programmation du rayon N10 G02 X91.56 Y28.76 R50

[9]

42

CHAPITRE 6.

FONCTIONS PRÉPARATOIRES ET AUXILIAIRES.

Remarque: Dans la suite de nos explications nous allons nous limiter à la démonstration au troisième cas.

43

6.3.

CORRECTION DE LA TRAJECTOIRE DE L'OUTIL G40,G41 ET G42 :

6.3

Correction de la trajectoire de l’outil G40,G41 et G42 : Correction de la trajectoire de l’outil G40,G41 et G42 :

Les fonctions G41 et G42 sont utilisées pour déplacer le centre de l'outil par rapport au prol de la pièce que l'on a programmé. On peut ainsi simplier les programmes en prenant en considération les coordonnées du dessin de la pièce et c'est l'ordinateur qui eectue les calculs parfois compliqués du chemin du centre de l'outil en fonction de son rayon. La fonction G40 permet d'annuler l'eet de la correction de trajectoire. Pour déterminer si l'on eectue une correction de trajectoire à gauche ou à droite du prol programmé, il faut considérer le sens du déplacement de cet outil. [9][10] Quelques exemples :

a) Introduction de la correction de trajectoire Pour que la machine puisse eectuer

le décalage de la trajectoire, il faut introduire dans le programme un bloc qui contient un mouvement en avance de travail G1 d'un point extérieur au prol, à un point appartenant à ce prol. C'est dans ce bloc que l'on utilise une des fonctions G41 et G42 et un numéro d'outil T... ou numéro de correction d'outil suivant les types de machines. Attention, il faut absolument eectuer la descente dans la pièce avant d'introduire la correction de trajectoire. En eet, la machine ne peut pas déterminer un sens de correction si un bloc de descente suit un bloc avec fonction G41 et G42. Pour annuler une correction de trajectoire à l'aide de G40, on programme un mouvement en G1 depuis le prol vers l'extérieur, en prenant garde que la valeur du mouvement soit plus grande que la valeur de correction de la trajectoire. Pour aborder un angle de prol, il faut venir depuis un point extérieur à ce prol. La distance de ce point doit être plus grande que le rayon de l'outil utilisé [9][12].

Quelques exemples d'introduction de correction de trajectoire

44

CHAPITRE 6.

FONCTIONS PRÉPARATOIRES ET AUXILIAIRES.

Pour aléser des poches circulaires, on plonge dans l'alésage et on introduit ensuite la correction sur un point de prol. Remarque: Dans un alésage, la fonction G41 - G3 fonction G42 - G2.

Après l'interpolation circulaire, on eectue le chemin inverse avec G01 et G40.

boration d'un programme avec correction de trajectoire

b) Éla-

Avec ce que l'on sait, il est possible de compléter l'extrait du programme ci-dessous : I l'outil se trouve au point P ; I l'outil se déplace vers A et usine le carré de 20mm de côté ; I l'outil retourne ensuite vers le point P.

45

6.4.

LES SOUS-PROGRAMMES :

6.4

Les sous-programmes : Les sous-programmes :

6.4.1

Généralités :

Un sous programme est une partie intégrante d'un programme, qui ne doit être programmé qu'une fois et qui reste ensuite mémorisé dans une mémoire de la commande. Ce sousprogramme ne sera exécuté que lorsqu'il sera appelé par un programme de pièce. Le même sous-programme peut être appelé dans un programme pièce autant de fois que l'on veut. Il est possible à des endroits déterminés des sous-programmes de travailler avec des paramètres. Ces paramètres n'ont pas de valeurs dénies à l'écriture du sous-programme. Ils ne reçoivent leurs valeurs dans le programme principal qu'au moment de l'appel du sous programme. Il est possible de cette façon de résoudre un problème d'usinage à l'aide d'un sous programme paramétré et qui peut lui même être adapté à chaque instant de l'usinage. [5]

6.4.2

Structure d’un sous programme : Structure d’un sous programme :

Un sous programme se compose : I du signe début du sous programme : ; I des séquences : . Toutes les séquences qui peuvent être programmées dans un programme pièce, peuvent aussi être réécrites dans un sous programme. Les mêmes numéros de séquences peuvent être utilisés dans diérents sous-programmes. Le type de commande utilisé pour mettre n à un sous-programme est : . [5]

N...

L...

M17

6.4.3

Appel de sous-programme Appel de sous-programme

Un sous-programme est appelé dans un programme pièce ou dans un autre sous-programme avec l'adresse : et le numéro du sous-programme souhaité et le nombre de passages avec la lettre .

P...

L

Exemple: N50 L30 P5

Lors de la programmation, il convient de respecter ce qui suit : I l'appel de sous-programme ne peut pas gurer dans la même séquence que M30, M02

ou M17 ;

I si l'appel du sous-programme se trouve dans une séquence comportant d'autres fonc-

tions, le sous-programme sera exécuté à la n de la séquence.

46

CHAPITRE 6.

6.4.4

FONCTIONS PRÉPARATOIRES ET AUXILIAIRES.

Imbrication des sous programmes Imbrication des sous programmes

Les sous-programmes peuvent non seulement être appelés dans un programme pièce, mais aussi dans d'autres sous-programmes. Dans ce cas, on parle d'imbrication de sousprogrammes. Au maximum 03 niveaux d'imbrication sont possibles [5].

47

6.5.

ACCOSTAGE DU POINT DE RÉFÉRENCE ET DÉCALAGE D'ORIGINE

6.5

Accostage du point de référence et décalage d’origine Accostage du point de référence et décalage d’origine

6.5.1

Accostage du point de référence : Accostage du point de référence :

En accostant le point de référence on synchronise la commande avec la machine. Après la mise en marche de la machine, tous les axes de la machine doivent accoster le point de référence. Ce n'est qu'après cette opération que les déplacements peuvent être programmés. [10] Procédure : La vitesse de déplacement de chaque chariot axial est préréglée dans les paramètres machine et n'est donc pas programmable. La direction du déplacement est reconnue automatiquement par la commande numérique.

6.5.1.1

Le point de référence Machine : Le point de référence Machine :

Le point de référence est la position physique d'un point de l'élément mobile, butée détectée par un contact électrique lors de l'initialisation ou prise origine machine (POM). La distance origine machine/origine mesure est un paramètre mémorisé dénitivement dans le calculateur par le constructeur. Lors de la procédure  POM le zéro des déplacements est déni par rapport aux butées, cette procédure est nécessaire, à chaque mise sous-tension. Généralement sur les machines à commande numérique, le zéro machine est situé sur l'extrémité positive de chaque axe, ou bien dans le coin inférieur gauche de la table [10].

48

CHAPITRE 6.

FONCTIONS PRÉPARATOIRES ET AUXILIAIRES.

Figure 6.1  Deux exemples de points de référence machine pour des fraiseuses à 3 axes [10]

6.5.1.2

Le point de référence pièces : Le point de référence pièces :

Ce point de référence vital sera utilisé dans le programme à commande numérique pour établir une relation entre le point de référence machine, le point de référence outil et les cotes dessin pièce. C'est un point exible, choisi par le programmeur. En théorie, le zéro pièce peut être choisi n'importe où, mais en pratique il y a des conditions à respecter en vue de bien mener à terme l'usinage. I Précision et exactitude d'usinage (respect de cotes dessin, répétitivité...) I Facilité d'accès. I Travail en sécurité.

Procédure: Le processus de sélection du repère pièce commence sûrement par l'évaluation du dessin, mais deux étapes doivent être accomplies en premier lieu : 1. Étude et analyse des cotes du dessin (cotes fonctionnelles) 2. Étude de la mise et du maintien en position (isostatisme).

49

[5][13]

6.5.

ACCOSTAGE DU POINT DE RÉFÉRENCE ET DÉCALAGE D'ORIGINE

Exemple :

Figure 6.2  Exemple de dessin pour le choix du zéro programme [13]

6.5.1.3

Point de référence outil :

Il s'agit d'un point de départ pour la mesure des outils. Il se trouve en un point adéquat du système porte outil et il est déni par le fabriquant de la machine. An de simplier la programmation des pièces et de permettre celle-ci indépendamment des cotes d'outils, la commande est équipée de mémoires de compensation d'outils, dans les quelles sont mémorisés la longueur et la rayon de chaque outil. Pour la programmation, les cotes réelles des pièces sont introduites, sans se soucier des cotes relatives aux outils [10]. Les valeurs de compensation seront calculées d'une façon interne par la commande lors de l'usinage. 50

CHAPITRE 6.

FONCTIONS PRÉPARATOIRES ET AUXILIAIRES.

Compensation de la longueur d'outil :

Les longueur des outils sont déterminés à partir du point de référence outil, an que le logiciel utilise la pointe de l'outil et non pas le point de référence du logement de l'outil. Chaque outil utilisé dans l'usinage doit être mesuré, il s'agit de calculer l'écart entre entre le point (N) et le bout de l'outil. Dans la mémoire des données d'outil, on peut mémoriser les corrections de longueurs mesurées, le rayon de la fraise et la position de la pointe [10]. Chaque numéro de correction (D1 - D99) correspond à un outil. Lors de la compensation de longueur d'outil, il doit être indiqué dans le programme de pièce pour l'outil correspondant. Exemple : Les corrections de longueur d'un outil ont été mémorisées sous le numéro de correction 41. L'outil est xé au poste 4 dans le porte outil.

Appel dans le programme :

N 15 T04 D41 M06 L'adresse T.., caractérise la position dans le changeur d'outil. L'adresse D.., est le numéro de correction aérent. M6 est le fonction auxiliaire de changement d'outil. L'indication du rayon de la pointe n'est nécessaire que lors du contournage.

6.5.1.4

Mesure des données d’outil :

On peut utiliser un comparateur ou une boite de mesure, an de déterminer les longueurs d'outils (gure ci-dessous).

51

6.5.

ACCOSTAGE DU POINT DE RÉFÉRENCE ET DÉCALAGE D'ORIGINE

Procédure :

I Montez le comparateur ou la boite de mesure dans le volume d'usinage de manière

à ce que vous puissiez atteindre le point de mesure avec le point de référence du logement de l'outil et avec tous les outils à mesurer. I Déplacez le point de référence du logement de l'outil sur le comparateur et mettez celui-ci à zéro, ou bien sur la boite de mesure jusqu'à ce que le petite lampe d'achage s'allume. I On note la valeur de Z1. I On xe l'outil à mesurer et on le déplace sur le comparateur jusqu'à achage du zéro ou bien sur la boite de mesure jusqu'à ce que la petite lampe d'achage s'allume. I On note la valeur de Z2. I La diérence Z2-Z1 donne la correction de longueur d'outil [10].

6.5.2

Décalage d’origine (work offset) Décalage d’origine (work offset)

Les trois origines de références à savoir : Origine machine, Origine pièce et origine outil, doivent être associés ensemble (harmonisés) pour accomplir un usinage. Il doit y avoir un moyen pour dire au système de commande exactement où se trouve physiquement chaque outil. Work oset (systèmes de coordonnés) est la nouvelle méthode (remplace les registres de positions), utilisée sur les CNC modernes, pour coordonner la relation entre l'origine machine, l'origine pièce et le point de référence outil. Dans certaines MOCN, l'origine de la machine se trouve sur l'arête avant gauche de la table de la machine. Cette position ne convient pas en tant que point de départ de la programmation. Avec le décalage d'origine, le système de coordonnées peut être déplacé en un point approprié dans le volume d'usinage de la machine. Dans les données de réglage de décalage d'origine on dispose de quatre décalages réglables. Dès qu'on déni une valeur pour ce décalage dans les donnes de réglage, cette valeur de trouve prise en compte lors de l'appel dans le programme (avec G54-G57) et le point 52

CHAPITRE 6.

FONCTIONS PRÉPARATOIRES ET AUXILIAIRES.

d'origine des coordonnées de  M  est décalé de cette valeur vers la droite à l'origine de la pièce  W . L'origine de la pièce peut être décalé aussi souvent que possible dans un programme de pièce au moyen de la fonction   décalage d'origine programmable [10].

G58, G59

Figure 6.3  Procédure et décalage d'origine [10]

53

3

2

1

4

5

6

7

I

LES CYCLES D’USINAGE 8.1

Définition :

Un cycle permet, à l'aide de fonctions préparatoires particulières, la génération et l'enchaînement de mouvements répétitifs (usinage d'ébauche en n passes, perçages multiples...). Les cycles simplient la programmation en évitant le calcul de tous les points bornant chaque trajectoire. Ces points de passages sont déduits par exemple du prol initial, du prol nal et de la profondeur de passes [14][5]. An de simplier la programmation, le constructeur a pré-programmé des cycles des cycles d'usinage qui sont paramétrables (cycles xes). Ces cycles font du perçage, du taraudage, des Poches et de l'alésage. L'ensemble des cycles de perçage s'eectuent en six opérations : I Opération 1 : positionnement en rapide des axes autres que Z. I Opération 2 : descente en rapide au point R. I Opération 3 : travail. I Opération 4 : opération au fond du trou. I Opération 5 : remontée en rapide au point R. I Opération 6 : remontée en rapide au point de positionnement.

8.2

Description des fonctions cycles : Description des fonctions cycles :

R

Les cycles sont programmés dans le programme de sorte que les paramètres soient écrits tout d'abord dans le programme et que le cycle soit être appelé avec le nombre de répétition .

(P)

Exemple :

N... R00=... R01=... R02=... R03=... R04=... R05=... R10=... R11=.... L83 P2 Ceci veut dire que le cycle L83 est exécuté deux fois avec les paramètres programmés. Avant l'appel d'un cycle, il faut sélectionner une correction de longueur d'outil. Dans le programme pièce, l'avance adaptée, la vitesse de la broche et le sens de rotation de la broche doivent être programmées avant l'appel (sauf dans les cycles où les valeurs peuvent être programmées comme paramètre R). Dans les cycles de perçage, appelés avec G81 à G89 (ou L81 à L89), les valeurs variables peuvent être indiquées avec les paramètres R00 à R17 (voir tableau ci-dessous. 54

CHAPITRE 7.

LES CYCLES D'USINAGE

La position du trou de perçages doit être accostée dans le plan actuel avec le programme qui appelle. Le cycle de perçage appelé avec G81-G89 (ou L81 à L89) est exécuté après chaque déplacement jusqu'à ce qu'il soit annulé avec G80 [14][5]. R00 R01 R02 R03 R04 R05 R06 R07 R08 R09 R10 R11 R11 R12 R13 R16 R17

Temporisation au point de départ (enlèvement des copeaux) première profondeur de perçage sans signe (relative) Plan de référence (absolue) Profondeur de perçage nale Temporisation à profondeur de perçage (bris de copeaux) valeur de dégression (relative) Sens de rotation pour retrait (M03 ou M04) Sens de rotation (M03, M04) Taraudage avec ou sans capteur Pas de letage (seulement pour taraudage avec capteur) Plan de retrait (absolue) Perçage trous profonds avec bris de copeaux ou enlèvement de copeaux (L83) Numéro de l'axe de perçage Trajet de retrait (horizontal avec signe) (relatif) Trajet de retrait (vertical avec signe) (relatif) Avance Avance de retrait

Exemple :

%81 N8101 G90 F130 S710 M03 LF N8102 G00 D01 Z50 T03 LF N8103 X10 Y15 LF N8104 G81 R2=2 R3=-15 R10=10 LF N8105 X30 Y40 LF N8110 G80 Z50 LF N8115 M30 LF

55

Approche de la première position de perçage Appel L81, et aectation des paramètres Approche de la deuxième position de perçage Désactivation de de L81

8.3.

RANGÉE DE TROUS

8.3

Rangée de trous Rangée de trous

Les paramètres R sont introduits dans le cycle de rangée de trous où des valeurs leurs sont aectées par programmation directe dans le programme pièce. Le sous programme L906 est utilisée dans la plan en cours [14][5]. R18 Distance au centre (relative) R19 Distance entre perçage (relative) R22 Centre du perçage (horizontal) (absolue) Centre de la poche (perpendiculaire par rapport à l'origine pièce) R23 (absolue) R25 Angle de départ (par rapport à l'axe horizontale) R27 Nombre de perçages R28 Numéro du cycle de perçage (L81-L89)

R18 :Distance au centre

La distance au centre (R22, R23) du premier perçage de la rangée de trous doit être aectée à R18.

R19 :Distance entre perçages relative dans R19.

La distance entre perçage doit être introduite en valeur

R28 :Numéro du cycle de perçage désiré (L81-L89)

Les paramètres nécessaires pour le cycle de perçage désiré doivent dénis dans le programme pièce.

Exemple :

%906 N05 G90 G0 X25 Y25 Z50 D05 T04 LF N10 G1 F130 S710 M03 LF N15 R2=4 R3=-8 R10=10 R18=0 R19=15 R22=25 R18=0 R19=15 R22=25 R23=25 R25=45 R27=3 R28=81 LF L906 P1 LF N20 Z50 LF N35 M30 LF

56

Aectation des valeurs de R du cycle de perçage Appel de cycle de perçage

CHAPITRE 7.

8.4

LES CYCLES D'USINAGE

cycles de poches : cycles de poches :

8.4.1

Poche circulaire :

Les paramètres R sont introduits dans le programme de poche circulaire, où des valeurs leurs sont attribuées par programmation directe dans le programme pièce. Le sous programme L930 est utilisé dans le plan en cours [14][5]. Dans le cycle L930, la correction R01 R02 R03 R06 R15 R16 R22

profondeur de passe sans signe (relative) Plan de référence (absolue) Profondeur de la poche (absolue) Sens de fraisage (G02/G03) Vitesse d'avance (à la surface de la poche) Vitesse d'avance (au fond de la poche) Centre de la poche (horizontal) (absolue) Centre de la poche (perpendiculaire par rapport à l'origine pièce) R23 (absolue) R24 Rayon de la poche

du rayon de la fraise est annulée (G40). Le rayon de la fraise qui est enregistré dans le registre des outils est automatiquement pris en compte.

R01 : Profondeur de passe (en cotation relative

Lorsque R1=0 (profondeur de passe), on fraise au fond de la poche en une seule séquence et à la vitesse d'avance. Lorsque la poche ne peut être fraisée en une seule séquence, il faut indiquer une profondeur de passe. la séquence de fraisage de répète jusqu'à ce que le fond de la poche soit atteint. Si la profondeur restante est inférieure à 2  R01, elle est divisée en deux parties égales. La profondeur de passe doit être donnée sans signe en cotation relative.

R06 : Sens de fraisage

Après avoir plongé dans la pièce, la fraise décrit une trajectoire en forme de spirale vers l'extérieur. Le sens de fraisage (fraisage en opposition ou en avalant) doit être programmé dans R06=02 ou 03.

R24 :Rayon de la poche

Si le rayon de la fraise est égale ou supérieur au rayon de la poche, un message d'erreur (4102 rayon de la fraise trop grand) apparait.

Exemple :

%930 N05 G90 G0 X50 Y30 Z20 D05 T04 S600 M03 LF N10 R1=2,5 R2=2 R3=-5 R6=3 R15=300 R16=100 R22=50 R23=30 R24=12 L930 P1 LF N20 Z50 LF N35 M30 LF

57

Sélection de la position de fraisage Appel poche circulaire

8.4.

CYCLES DE POCHES :

8.4.2

Poche Rectangulaire : Poche Rectangulaire :

Les paramètres R sont introduits dans le programme en leurs aectant des valeurs par programmation directe. Le sous programme L903 est utilisé dans le plan en cours. Le cycle peut également être utilisé pour le fraisage de poches circulaires. Lorsque les paramètres sont programmés directement, il convient d'aecter la valeur du diamètre de la poche aux paramètres R12 et R13. De plus, la valeur du rayon de la poche doit être inscrite dans le paramètre R24 [14][5]. Dans le cycle L930, la correction du rayon de la fraise R01 R02 R03 R06 R12 R13 R15 R16 R22

profondeur de passe sans signe (relative) Plan de référence (absolue) Profondeur totale de la poche (absolue) Sens de fraisage (G02/G03) Longueur de la poche (relative) Largeur de la poche (relative) Vitesse d'avance (à la surface de la poche) Vitesse d'avance (au fond de la poche) Centre de la poche (horizontal) (absolue) Centre de la poche (perpendiculaire par rapport à l'origine pièce) R23 (absolue) R24 Rayon de la poche

est annulée (G40). Le rayon de la fraise qui est enregistré dans le registre des outils est automatiquement pris en compte. Il faut veiller à ce que le rayon de la fraise ne soit pas supérieur au rayon désiré pour les arrondis des coins.

58

CHAPITRE 7.

LES CYCLES D'USINAGE

Exemple :

%903 N05 G90 G0 X40 Y30 Z20 D05 T04 S600 M03 LF N10 R1=2,5 R2=2 R3=-5 R6=3 R12=35 R13=22 R15=300 R16=100 R22=40 R23=30 R24=8 L903 P1 LF N20 Z50 LF N35 M30 LF

[1], [2],[3],[4],[5],[6],[7],[8][9][10],[11],[12]

59

Sélection de la position de fraisage Appel poche circulaire

1

2

3

4

5

6

7

I

INDEX éléments principaux d'une CNC, 8 absolue, 40 adresses, 32 architecture d'une CNC, 10 arcs de cercles, 42 asservissement, 14, 16, 17 avantage, 5 avantages économique, 29 axes de déplacement, 10 axes pilotés simultanément, 20 bande perforée, 27 bandes perforée, 27 bloc, 31 boucle ouverte, 17 broche, 13 capteur, 11 caractéristiques, 8 CDN, 27 CNC, 28 coût de programmation, 30 code G, 31, 39 codeur linéaire, 12 codeur rotatif, 12 commande contournage, 26 commande numérique conventionnelle, 27 commande numérique direct, 28 commande numérique distribuée, 28 commande paraxiale, 25 contournage, 25, 51 contrôleur, 27 correction de trajectoire, 44 cucles de perçage, 54 cycle, 54 cycle de poche circulaire, 57 cycle de poche rectangulaire, 58 cycle rangée de trous, 56 décalage d'origine, 52 Falcon, 4

feedrate, 37 fonction non modale, 39 fonction préparatoires, 39 fonctions cycles, 54 fonctions modales, 39 fraiseuse à CN, 6 fraiseuse classique, 6 G00, 35 G01, 35 G02 G03, 35 G40-G41-G42, 44 G90 G91, 36 identier les axes, 20 imbrication sous programmes, 47 incrémentale, 41 Jacquard, 4 M02-M30, 38 M03-M04, 38 M05, 38 M06, 39 M07-M08, 38 M09, 38 M17, 46 mémoires de la machine, 28 mise en positopn, 19 modes d'usinages, 25 mot, 32 nature des déplacements, 34 notion d'axe, 19 origine porte pièce, 21 origines, 20 pannes, 30 paraxial, 25 point à point, 25 point de référence, 21, 48 point générateur de l'outil, 21 60

INDEX

référence outil, 50 règle des trois doigts, 19 relative, 41 rentabilité, 29 repère de programmation, 21 repère pièce, 22, 49 repère porte outil, 21 repères, 20 sous programme, 46 spindle, 36 technologie des machines, 17 zéro pièce, 22

61

1

2

3

4

5

6

7

I

BIBLIOGRAPHIE [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]

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62