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Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Départeme

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Département Génie Mécanique COURS USINAGE CN & FAO PROGRAMMATION ET USINAGE SUR MOCN Réalisé par : MOHAMED ANOUAR ELOUED    Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Radès, Département de Génie Mécanique, Rue d’Al Qods, BP 172, 2098 Radès Médina, 2 Usinage MOCN & FAO _ Mohamed Anouar Eloued TABLE DES MATIERES Chapitre 1 : Notions fondamentales sur les Machines-Outils à CN ................. 5 1.1. Définition ......................................................................................................................................................................... 5 1.1.1. Machines-outils à commande numérique ................................................................................................ 5 1.1.2. Axe ............................................................................................................................................................................ 5 1.1.3. Demi-Axe ................................................................................................................................................................ 5 1.2. Structure d’une MOCN ............................................................................................................................................... 6 1.2.1. Partie commande ................................................................................................................................................ 6 1.2.2. Directeur de commande ................................................................................................................................... 6 1.6. Influence de la position du capteur ...................................................................................................................... 6 1.7. Eléments constitutifs d’une MOCN ....................................................................................................................... 7 1.7.1. Les entrées de la CN ........................................................................................................................................... 7 1.7.2. Prétraitement des données ............................................................................................................................. 7 1.7.3. Traitement des données ................................................................................................................................... 7 1.7.4. Sorties de la CN..................................................................................................................................................... 8 1.8. Les systèmes de référence ....................................................................................................................................... 9 1.9. Autres configuration des machines ................................................................................................................... 11 Chapitre.2 : Mise en œuvre d’une MOCN ............................................................. 12 2.1. Introduction ................................................................................................................................................................ 12 2.2. Généralités sur le système .................................................................................................................................... 12 2.2.1. Généralités sur les modes ............................................................................................................................. 12 2.2.2. Définition d'un programme ......................................................................................................................... 12 2.3. Elaboration d'un programme .............................................................................................................................. 13 2.3.1. Différentes méthodes de programmation .............................................................................................. 13 2.3.2. Système de référence ...................................................................................................................................... 14 2.3.3. Équation vectorielle ........................................................................................................................................ 15 2.4. Paramètres de réglage ............................................................................................................................................ 15 2.4.1. Les décalages des origines ............................................................................................................................ 15 2.4.2. Méthodes de mesure des PREF ................................................................................................................... 16 2.4.3. Méthode de mesure des jauges ................................................................................................................... 16 2.4.4. Mesure des jauges sur un banc de préréglage ...................................................................................... 17 Chapitre.3 : Programmation ISO d’une MOCN ................................................... 18 3.1. Introduction ................................................................................................................................................................ 18 3.2. Principes de la programmation .......................................................................................................................... 18 3.2.1. Définition d’un programme.......................................................................................................................... 19 3.2.2. Principe de programmation ......................................................................................................................... 20 3.3. Les formats .................................................................................................................................................................. 21 3.3.1. Format d’un mot ............................................................................................................................................... 21 3.3.2. Format des blocs ............................................................................................................................................... 22 3.4. Structuration des programmes ........................................................................................................................... 23 3.4.1. Structure générale ........................................................................................................................................... 23 3 Usinage MOCN & FAO _ Mohamed Anouar Eloued 3.4.2. Processus de programmation ..................................................................................................................... 24 3.4.3. Structure d’une opération............................................................................................................................. 25 3.4.3. Structure avec cycle(s) d’ébauche(s) en tournage ............................................................................. 25 Chapitre.4 : Instructions et Codes G...................................................................... 27 4.1. Introduction ................................................................................................................................................................ 27 4.2. Fonctions préparatoires......................................................................................................................................... 27 4.2.1. Fonctions préparatoires de déplacements de l’outil : ....................................................................... 27 4.2.2. Fonctions préparatoires- initialisation du système : ......................................................................... 28 4.2.3. Fonctions préparatoires- Gestion de la broche : ................................................................................. 28 4.2.4. Fonctions préparatoires - Gestion des axes .......................................................................................... 28 4.3. Fonctions Auxiliaires ............................................................................................................................................... 28 4.4. Fonctions technologiques (F, S, D, T, …) .......................................................................................................... 28 4.5. Compilation d’un programme ............................................................................................................................. 29 4.6. Application : cas de tournage ............................................................................................................................... 30 4.6. Application : cas fraisage ....................................................................................................................................... 33 Références bibliographiques .................................................................................. 37 4 Usinage MOCN & FAO _ Mohamed Anouar Eloued TABLE DES FIGURES Figure 1 : Machines-outils à CN (Tour et centre d’usinage) ....................................................................................... 5 Figure 2 : Mesure sur moteur................................................................................................................................................. 6 Figure 3 : Mesure en bout de vis ........................................................................................................................................... 6 Figure 4 : Mesure directe sur le chariot ............................................................................................................................. 7 Figure 5 : Commande numérique des axes ....................................................................................................................... 8 Figure 6 : Sens des axes linéaires .......................................................................................................................................... 9 Figure 7 : Sens des axes rotatifs ............................................................................................................................................ 9 Figure 8 : Configurations des axes .................................................................................................................................... 10 Figure 9 : Broche multiaxes, broche orientable et diviseur ..................................................................................... 11 Figure 10 : Configurations à table croisée ..................................................................................................................... 11 Figure 11: Différentes méthodes de programmation ................................................................................................ 13 Figure 12 : Structure articulaire ....................................................................................................................................... 14 Figure 13 : Décalages des systèmes de coordonnées .................................................................................................. 15 Figure 14 : Méthodes de mesure de PREFZ .................................................................................................................... 16 Figure 15 : Mesure de PREF sur une fraiseuse à CN ................................................................................................... 16 Figure 16 : Vocabulaires et Jauges d'outils .................................................................................................................... 17 Figure 17 : Banc de mesure des jauges outils ............................................................................................................... 17 Figure 18 : Les interpolations ISO ..................................................................................................................................... 27 5 Usinage MOCN & FAO _ Mohamed Anouar Eloued Chapitre 1 : Notions fondamentales sur les Machines-Outils à CN 1.1. Définition 1.1.1. Machines-outils à commande numérique Les machines-outils à commande numérique (MOCN) sont des machines partiellement ou totalement automatisées. Les ordres de mouvement des différents organes sont donnés par programmation. En particulier, les positions successives de l’outil par rapport à la pièce sont exprimées sous forme numérique. Elles sont définies dans un système de coordonnées dont la nomenclature est normalisée (NF Z68-020). 1.1.2. Axe Un degré de liberté d’un organe de machine est appelé AXE si l’actionneur du mouvement est asservi en vitesse et position, et s’il peut être synchronisé avec un autre degré de liberté pour obtenir un déplacement qui n’est pas parallèle à une direction principale du système de coordonnées. Il permet d’obtenir une position, par une instruction numérique, à la résolution du moyen de mesure près. 1.1.3. Demi-Axe Un degré de liberté d’un organe de machine est appelé DEMI-AXE si l’actionneur du mouvement est asservi en vitesse et position, sans pouvoir être synchronisé avec un autre degré de liberté. Figure 1 : Machines-outils à CN (Tour et centre d’usinage) 6 Usinage MOCN & FAO _ Mohamed Anouar Eloued 1.2. Structure d’une MOCN 1.2.1. Partie commande Les fonctions de la PC sont assurées par des sous ensemble : • Le directeur de commande numérique (DCN) • Les interfaces avec la partie opérative (PO) • Les interfaces de communication avec l’utilisateur et les autres PC, 1.2.2. Directeur de commande Le directeur de commande et l’automate programmable sont deux systèmes à base de microprocesseurs. Le directeur de commande a pour fonctions : ▪ Le pilotage et la synchronisation des axes en mouvement, ▪ La gestion des programmes ▪ Le paramétrage des dimensions des outils, du porte-pièces et de la machine, ▪ La communication avec l’extérieur. 1.6. Influence de la position du capteur En fonction de sa position dans la chine cinématique de l’axe, le capteur peut s’affranchir de certains défauts géométriques, ▪ Mesure sur le moteur : le capteur ne prend pas en compte o Le jeu du réducteur o Les défauts de réducteurs o L’erreur de pas de la vis o La déformation de la vis o Les défauts de l’écrou. ▪ Mesure en bout de vis : le capteur ne prend pas en compte o L’erreur de pas de la vis o La déformation de la vis o Les défauts de l’écrou. Figure 2 : Mesure sur moteur Figure 3 : Mesure en bout de vis 7 Usinage MOCN & FAO _ Mohamed Anouar Eloued ▪ Mesure directe sur le mobile : C’est la solution idéale géométriquement, mais elle est plus chère et rend l’asservissement plus instable. 1.7. Eléments constitutifs d’une MOCN 1.7.1. Les entrées de la CN La commande numérique reçoit dans son unité centrale instantanément les informations suivantes : ▪ Le programme d’usinage (trajectoire des outils, conditions de coupe, …) ▪ Données sur les outils d’usinage (dimensions, emplacement sur tourelle, …) ▪ Données sur la porte pièce et pièce brute (décalages d’origines) ▪ Signaux électriques de mesure de vitesse et de position des broches et des axes ▪ Signaux logiques d'état des équipements périphériques. 1.7.2. Prétraitement des données Une fois les données introduites, le travail de la CN consiste à : ▪ Analyser le programme d'usinage, ▪ Prendre en compte les paramètres d'usinage afin de modifier les données analysées, ▪ Mettre en file d'attente les blocs d'information prétraités pour assurer la continuité des mouvements d'usinage. 1.7.3. Traitement des données Les informations contenues dans le dernier étage de stockage des données sont destinées au traitement et au contrôle des axes et des broches, ainsi qu'à la commande des organes auxiliaires de la machine. Les fonctions de traitement et de contrôle des axes sont confiées à des interpolateurs, dont le rôle est d'assurer la répartition des incréments sur l'ensemble des axes afin de respecter la trajectoire. Les incréments délivrés par les interpolateurs (position CN) sont comparés aux incréments de mesure délivrés par les capteurs (position réelle). La différence, dénommée écart de poursuite, influe sur le signal de commande du moteur d'entraînement d'axe. Les fonctions de commande des organes auxiliaires consistent généralement en : Figure 4 : Mesure directe sur le chariot 8 Usinage MOCN & FAO _ Mohamed Anouar Eloued ▪ Commande d’arrosage, ▪ Définition du sens de rotation, arrêt et gamme de vitesse de broche, ▪ Pilotage de magasins d'outils, palettiseurs, manipulateurs, etc. Ces fonctions, propres à chaque machine, sont traitées en logique séquentielle par l'automate du système. 1.7.4. Sorties de la CN Le résultat du traitement des données apparaît sous forme de signaux : ▪ Commande d'axes analogiques ou numériques. ▪ Logiques ou analogiques des éléments périphériques. Le système peut recevoir également des signaux logiques ou analogiques de périphériques externes. Figure 5 : Commande numérique des axes 9 Usinage MOCN & FAO _ Mohamed Anouar Eloued 1.8. Les systèmes de référence Les déplacements de l'outil s'effectuent par combinaisons de translations et/ou de rotations. Chaque mouvement élémentaire est repéré par une lettre affectée du signe plus ou moins indiquant le sens du déplacement. Les translations primaires s'effectuent suivant les axes X, Y, Z formant ainsi le trièdre de référence. Les rotations primaires sont les trois rotations A, B, C autour de ces uploads/Industriel/ usinage-cn-amp-fao-2020.pdf