Constitution d'un Centre d'Usinage (CU)
Un CU est constitué :
• d'une partie opérative analogue à une fraiseuse conventionnelle.
• d'un directeur de commande numérique (l'automate).
• d'un pupitre de dialogue homme machine composé d'un écran et d'un clavier.
Voir photo ci-dessous.
Les axes
Quelques règles pour retrouver les axes d'un CU.
• L'axe Z est toujours celui de la broche. Son sens positif éloigne l'outil de la pièce.
• L'axe X est l'axe de plus grande course autre que Z.
• Aucun axe n'est pointé vers l'utilisateur.
Pour la définition d'un programme et des paramètres de réglages d'une machine (PREF, DEC, Jauges, ...) : Il est toujours considéré que :
• la pièce est fixe
• les outils se déplacent.
Ceci ne correspond pas forcément à la réalité, pour s'y adapter il suffit d'attacher son esprit à la pièce et d'imaginer les mouvements de ce point de vue.
Partie opérative
Partie commande
Y X
Z Pupitre
Fonctionnement d'un axe asservi
Un axe asservi est courament constitué :
• D'un moteur électrique,
• D'une vis sans fin associée à une douille à billes sans jeu,
• D'un capteur angulaire.
Analyse simplifiée :
Un axe asservi est piloté par une carte d'axe qui reçoit la consigne du DCN.
Le capteur angulaire renvoie à la carte d'axe la position du point asservi A.
Quand le DCN envoie une consigne à la carte d'axe, la carte d'axe commande la rotation du moteur jusqu'à ce que l'information renvoyée par le capteur soit égale à la consigne.
Pourquoi et comment fait-on la prise d'origine Machine (POM) ?
Quand le DCN est mis hors tension, il perd l'information de position donnée par le capteur angulaire. Quand il est de nouveau sous tension, il sait de nouveau interpréter les déplacements de A mais il n'en connait plus la position. Ceci vient de la technologie des capteurs utilisés.
Juste après avoir mis sous tension la machine, il faut donc faire les POM sur chaque axe.
Pour ce faire, A est déplacé vers OM (l'origine machine). Quand A est en OM, le capteur de position OM est actionné, le DCN sait alors où se trouve A. Le fabricant de la machine a enregistré la distance entre Om et OM, le DCN peut ainsi situer Om (l'origine mesure).
• L'origine mesure Om sert de référence à tous les mouvements qui suivent. Elle est très importante pour l'utilisateur.
• L'origine machine OM est une référence interne à la machine. Elle a servi au fabricant de la machine outil. Elle est sans importance pour l'utilisateur.
Capteur angulaire
Douille à billes Carte d'axe
Moteur
380 V DCN
Om OM A
Capteur de position OM
Point Asservi
Le point asservi d'un centre d'usinage
Sur un centre d'usinage, A est l'intersection entre l'axe de la broche et le plan de nez de broche.
Le plan de nez de broche est sur la face inférieure de la broche.
Les origines et la chaine vectorielle
Dans l'étude du fonctionnement d'un axe asservi, nous avons vu que le DCN commande la position de A suivant un axe en envoyant à la carte d'axe correspondante une consigne proportionnelle à la distance voulue entre Om et A.
D'un point de vue mathématique, cette distance correspond à la coordonnée du vecteur
OmA
suivant cet axe.Pour fonctionner sur trois axes la machine a donc simplement besoin des coordonnées du vecteur
OmA
sur chaque axe et à chaque instant.
Il est possible de progammer les déplacements de la machine en définissant directement les coordonnées successives de
OmA
. Mais en travaillant de cette façon, pour exécuter le programme sur une autre machine ou même simplement si il faut changer d'outil, il faut revoir complétement le programme.L'astuce, consiste à décomposer le vecteur
OmA
en une somme de vecteurs pratiques à déterminer pour l'utilisateur.Une décompistion classique est la suivante :
OmA= OmOpa OpaOpr OprP PA
Définiton des origines à connaître :
• Om : Origine mesure
• Opa : Origine palpable
• Opr : Origine programme
• P : Pointe de l'outil
Voir schémas page suivante.
PREF (prise de référence)
DEC (décallage)
Trajectoire programmée
Jauges outils
Axe de la broche
Plan du nez de broche A
Point Asservi
Exemple de fabrication :
Le perçage des trous d'une socle d'un solitaire Montage en étau
OmOpa
OpaOpr
OprP
PA
PREFX PREFY PREFZ
DECX DECY DECZ
Fichier contenant le programme
Décallage au rayon JR Longueur JZ
PREFY
Y
Om
Opa
X PREFX
Opr
DECY
DECX
OmOpa
OpaOpr
OprP
P et A confondus en vue de dessus pour un foret OmA
PREFZ
Z
Om X
Opr
Opa
OpaOpr OmOpa
DECZ
OprP P
A
PA OmA
Programmation
Lien à consulter pour plus détails
https://tu-quincy.fr/codes-de-programmation-iso-machine-num/
La structure d'un programme
Le programme en lui même est constitué de lignes. Elles sont appelées des blocs d'instructions. C'est à dire que ces instructions sont interprétées d'un bloc par le DCN. Les blocs sont numérotés. La numérotation doit être croissante mais peut comporter des lacunes.
Pour un DCN type NUM :
Un programme commence par % suivi du numéro de programme choisi par l'utilisateur.
Les caractères compris entre parenthèses ne sont pas interprétés par le DCN, et constituent donc des commentaires
La fin de programme est indiqué au DCN par le code M2. Le programme comporte un symbole de fin de programme utile lors du transfer d'un PC vers la machine pour indiquer la fin du chargement.
Pour un DCN type FAGOR :
Il n'y a pas de caractère de début de programme.
Il n'y a pas possibilité d'ajouter des commentaires.
Le code de fin de programme est M30.
Les principaux codes
L'ensemble des codes est donné en annexe page12. Ci-dessous sont rappelés ceux qui doivent être connus.
G00 : Avance rapide. Les coordonnées qui suivent dans le programme sont celles qui vont être atteintes en vitesse rapide.
G01 : Avance linéaire de travail. Les coordonnées qui suivent dans le programme sont celles qui vont être atteintes en ligne droite et à la vitesse de travail. La vitesse de travail doit être indiquée au préallable (code F) sans quoi la machine va à sa vitesse maxi !!
G02 G03 : Avance circulaire de travail. La vitesse de travail doit être indiquée au préallable (code F) sans quoi la machine va à sa vitesse maxi !!
Imaginons être au point A de coordonées xa ya. Nous voulons envoyer l'outil au point B de coordonnées xb yb suivant une trajectoire circulaire de centre O de coordonnées xo yo. Deux cas sont possibles en fonction du sens de parcours :
Sens de parcours horraire Sens de parcours trigonomértique Code : GO2 Xxb Yyb Ixo Jyo Code : GO3 Xxb Yyb Ixo Jyo
G40 : Le centre de l'outil suit les coordonnées programmées (se dit pilotage centre outil)
G41 : Prise de correcteur à gauche. Ptc est décallé de la trajectoire programmée à gauche dans le sens de parcours de la trajectoire. La valeur du décallage est la jauge en X définie pour le correcteur D dont le numéro a été précisé au chargement de l'outil. (voir cours sur « les jauges outil »pour plus de précisions)
G42 : Prise de correcteur à droite.
G80 : Annulation des cycles préprogrammés (G81 à G89) et donc retour à la programmation des trajectoires classiques avec les G01, G02 ou G03.
G81 : Cycle préprogrammé de perçage.
G82 à G89 : Le détail des cycles classiques est donné en annexe pour un DCN type NUM.
M06 : Ordre de chargement d'outil.
M03 : Rotation de la broche sens horraire. Sa vitesse doit être indiquée au préallable (code S).
M04 : Rotation de la broche sens trigonométrique. Sa vitesse doit être indiquée au préallable (code S).
M07 et M08 : Mise en route de l'arrosage.
M09 : Arrêt des arrosages.
M05 : Arrêt de la broche.
S : Vitesse de rotation de la broche en tr/min par défaut.
F : Vitesse d'avance en travail en mm/min par défaut.
B
A O
x y
OP
B
O A
x y
OP
Exemple de programme type NUM
%1000
(THU MAR 30 00H14M44S 2006) (T1:FR 40)(OP2:1 SURFACER) (T2:FR 10)(OP4:POCHE)
(T4:FORET 3)(OP6:PERCAGE D4)
(OP1:1 SURFACER) N180 G00 G52 Z0 N190 M3 M41 S500 N200 T1 D1 M6 (FR 40) N210 M3 M41 S637 M8 N220 G X-80.066 Y66.
N230 Z5.
N240 G1 N250 Z0 F129 N260 F510 N270 X42.
N280 X66. Y34.
N290 X-66.
N300 Y2.
N310 X66.
N320 Y-30.
N330 X-66.
N340 X-55.266 Y-62.
N350 X82.311 N360 Z5. F129 N370 G N380 M5 M9 N390 G G52 Z0
(OP2:CONTOURNAGE) N410 M3 M41 S500 N420 T2 D2 M6 (FR 10) N430 M3 M41 S1910 M8 N440 G X-46. Y25.
N450 Z5.
N460 G1 G41 X-40. F382 N470 Z-1. F191
N480 F382
N° du programme
Commentaires
N180 : N° du bloc
G1 : Les trajectoire suivantes seront effectuées en vitesse de travail.
G00 : Avance en rapide; G52 : Les coordonnées qui suivent sont données par rapport à Om; Z0 : Altitude du point à atteindre.
Globalement la machine remonte au maxi en vitesse rapide avant le changement d'outils
T1 : Numéro de poste outil; D1 : Numéro de correcteur d'outil à considérer; M6 : Ordre de chargement d'outil.
M5 : Arrêt broche, M9 : Arrêt arrosage.
M3 : Mise en rotation broche sens trigo; M41: Sélection de la première gamme de vitesses de la machine; S500 : Vitesse (speed) de rotation de 500 tr/min. (Sur le CU20, le changement d'outil doit être demandé quand la broche est en rotation).
M8 : Arrosage
G00 : Avance en rapide en X-80.066, Y66 par rapport à OP. L'altitude n'est pas changée.
Z5 : Descente en rapide à Z= 5 par rapport à OP.
Z5 : Descente en vitesse de travail à Z=0 par rapport à OP; F129 : Vitesse de travail de 129 mm/min.
F510 : La vitesse de travail passe à 510 mm/min.
Trajectoire du surfaçage ci-dessous
G : Passage en vitesse rapide
Chargement de l'outil 2 (fraise de 10)
G41 : Prise de correcteur à gauche
N490 G2 X-25. Y40. I-25. J25.
N500 G1 N510 X25.
N520 G2 X40. Y25. I25. J25.
N530 G1 N540 Y-25.
N550 G2 X25. Y-40. I25. J-25.
N560 G1 N570 X-25.
N580 G2 X-40. Y-25. I-25. J-25.
N590 G1 N600 Y25.
N610 Z5. F191 N620 F382 N630 G40 X-46.
N640 G N650 M5 M9 N660 G G52 Z0
(OP3:PERCAGE D4) N680 M3 M41 S500 N690 T4 D4 M6 (FORET 3) N700 M3 M41 S1379 M8 N710 G X36. Y-12.
N720 Z5.
N730 G81 Z-4. ER5. F69 N740 Y0
N750 Y12.
N760 X24.
...
N1030 X0 N1040 X-24. Y12.
N1050 X-36.
N1060 G G80
N1070 G N1080 M5 M9 N1090 G G52 Z0 N1100 M2
%
Trajectoire du contournage ci-dessous
G40 : Annulation de correcteur d'outil
G81 : Cycle de perçage; Z-4 : Profondeur des trous 4 mm par rapport à OP;
ER5 : Remonté à 5mm pour les déplacements entre deux perçages, F69 : Vitesse de trvail en mm/min.
Coordonnées des différents trous ci-dessous
M2 : Fin de programme Symbole de fin de programme
Les jauges outils
Définition des jauges outils
Les jauges outils définissent le vecteur
PA
comme indiqué sur le schéma ci-contre.A est le point actif de l'outil. C'est LE point dont le programme défini la trajectoire (voir ci-dessous sa situation pour les outils courants).
L est la jauge qui donne la longueur de l'outil, elle est toujours prise en compte par la machine.
R donne le rayon sur le quel se trouve le point actif. Il n'est pris en compte qu'en G41 ou G42 (voir ci-dessous la compensation de rayon outil).
Localisation du point actif pour les outils courants en fraisage
Remarque : Dans les 4 derniers cas, R=0.
PA A
P R L
P
Fraise à surfacer
Fraise 2 tailles Foret à centrer
Foret Alésoir Taraud
P
P
P P
P
Prise en compte des jauges sur un CU
Longueur d'outil
La longueur d'outil, L est systématiquement prise en compte par le DCN.
Rayon d'outil
R est pris en compte seulement si il y a prise de correcteur à droite (G41 ou G42).
Influence de la jauge au rayon sur les côtes réalisées
Dans les trois cas ci-dessous calculez la cote réalisée d’après les indications indiquées.
Comprendre l’influence de la jauge en R sur les cotes fabriquées, permet de comprendre comment optimiser le réglage des jauges quand on a besoin de fabriquer des cotes précises.
Pour une correction à gauche
le code programme est G41 Pour une correction à droite le code programme est G42
L'annulation de correcteur
est programmée par un G40
Calcul de la correction de jauge
La démarche :
1. Déterminer la cote à viser Cv. Pour une production unitaire, c’est la cote moyenne.
2. Mesurer la cote fabriquée Cf . 3. Calculer la correction ΔR .
Remarque : Dans beaucoup de machine on peut directement saisir cette valeur qui s’appelle en général le correcteur dynamique.
4. Calculer la jauge finale Rfin (si on ne souhaite pas utiliser les correcteurs dynamiques)
Une application en fraisage :
1. La cote visée Cv = 16
2. Imaginons que l’on mesure Cf = 16,03
3. Dans ce cas le correcteur ΔR = -0,03/2 = -0,015
4. Imaginons que la jauge initiale soit Rinit = 5,011 Alors la jauge finale est :
Rfin = Rinit + ΔR = 5,011-0,015 = 4,996
