UNIVERSITE DE TUNIS IINSTITUT SUPERIEUR DE L'EDUCATION ET DE LA FORMATION CONTINUEDpartement des Sciences Physiques et TechniquesPROGRAMMATION DES MACHINES OUTILSA COMMANDE NUMERIQUENotes de CoursBEN YOUNESJalelUV:GM 213(Version : Septembre 2004)Ces notes comprennent les chapitres suivants :I -Gnralits sur la production mcaniqueII -Techniques dusinageIII -Contrle Numrique des Machines OutilsIV -Programmation des MOCNV -Travaux DirigsTabl edesM at i r esI.GNRALIT SUR LA PRODUCTION MCANIQUE ............................................................ I-2I.1 SYSTME DE PRODUCTION DANS L'ENTREPRISE ..........................................................................I-2I.1.1 INTRODUCTION.......................................................................................................................... I-2I.1.2 LES PROCDS DE MISE EN FORME DES MATRIAUX................................................................. I-2I.1.3 ORGANISATION DE LENTREPRISE ............................................................................................. I-3I.2 ELABORATION DES GAMMES D'USINAGE ......................................................................................I-4I.2.1 DFINITIONS .............................................................................................................................. I-4I.2.2 CONDITIONS REMPLIR PAR UNE GAMME................................................................................. I-4I.2.3 DIFFRENTS PROBLMES RSOUDRE...................................................................................... I-5I.2.4 PRINCIPES ESSENTIEL DE GAMME.............................................................................................. I-5I.2.5 CHOIX DES OPRATIONS ............................................................................................................ I-5I.2.6 RDACTION DU TEXTE............................................................................................................... I-6I.2.7 CHRONOLOGIE DES SURFACES................................................................................................... I-6II. TECHNIQUES DUSINAGE ......................................................................................................... II-9II.1 DFINITION DE LUSINAGE ......................................................................................................... II-9II.2 PRINCIPE DE LUSINAGE PAR ENLVEMENT DE COPEAU.......................................................... II-9II.3 PROCD DE TOURNAGE............................................................................................................. II-9II.3.1 DFINITION DU TOURNAGE......................................................................................................II-9II.3.2 MOUVEMENTS RELATIFS ENTRE LOUTIL ET LA PICE USINER ..........................................II-10II.3.3 DIFFRENTS TYPES DE TOURS EXISTANTS.............................................................................II-10II.3.4 OUTILS DE COUPE EN TOURNAGE ..........................................................................................II-12II.3.5 OUTILS ET FORMES GNRES EN TOURNAGE.......................................................................II-13II.4 PROCD DE FRAISAGE ............................................................................................................ II-14II.4.1 DFINITION............................................................................................................................II-14II.4.2 MOUVEMENTS RELATIFS ENTRE LOUTIL ET LA PICE USINER ..........................................II-15II.4.3 DIFFRENTS TYPES DE FRAISEUSES.......................................................................................II-16II.4.4 LA FRAISEUSE UNIVERSELLE.................................................................................................II-17II.4.5 OUTILS DE COUPE EN FRAISAGE ............................................................................................II-18II.4.6 GNRATION DE SURFACES EN FRAISAGE.............................................................................II-21II.5 PROCD DE PERAGE ALSAGE ET TARAUDAGE................................................................. II-25II.5.1 LE PERAGE...........................................................................................................................II-25II.5.2 ALSAGE ...............................................................................................................................II-26II.5.3 TARAUDAGE ..........................................................................................................................II-26II.5.4 MOUVEMENTS RELATIFS ENTRE LOUTIL ET LA PICE USINER ..........................................II-26II.5.5 LA PERCEUSE SENSITIVE........................................................................................................II-26II.5.6 LES ALSEUSES......................................................................................................................II-27II.5.7 OUTILS DE COUPE DE PERAGE, DALSAGE ET DE TARAUDAGE..........................................II-28II.5.8 LES OUTILS DE PERAGE .......................................................................................................II-28II.5.9 LES OUTILS DALSAGE.........................................................................................................II-29II.5.10 LES OUTILS DE TARAUDAGE ................................................................................................II-30III. CONTRLE NUMRIQUE DES MACHINES OUTILS ....................................................... III-32III.1 INTRODUCTION........................................................................................................................III-32III.2 TYPE DE COMMANDE NUMRIQUE ET DE MACHINE............................................................III-32III.2.1 MACHINE............................................................................................................................ III-32III.2.2 TYPES DE COMMANDE NUMRIQUE .................................................................................. III-34III.3 INTGRATION DES SYSTMES FAO / MOCN .......................................................................III-36III.3.1 INTRODUCTION................................................................................................................... III-36III.3.2 MODE DE TRANSFERT ........................................................................................................ III-36III.3.3 ARCHITECTURE .................................................................................................................. III-37IV. PROGRAMMATION DES MOCN ........................................................................................... IV-40IV.1 RAPPEL .................................................................................................................................... IV-40IV.1.1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ........................................................................................ IV-40IV.1.2 LES ORIGINES ..................................................................................................................... IV-40IV.2 LANGAGE DE PROGRAMMATION DES MOCN....................................................................... IV-41IV.2.1 FORMAT DUN MOT ............................................................................................................ IV-42IV.2.2 PRINCIPALES ADRESSES..................................................................................................... IV-42IV.2.3 STRUCTURE DUN PROGRAMME CN.................................................................................. IV-42IV.2.4 SYSTME DE COTATION...................................................................................................... IV-43IV.2.5 DCALAGE DORIGINE (G59) ............................................................................................. IV-44IV.2.6 CORRECTION DE RAYON DOUTIL (G40 G41 G42) ............................................................ IV-44IV.3 EXEMPLES ............................................................................................................................... IV-46IV.4 PROGRAMMATION STRUCTURE........................................................................................... IV-48IV.4.1 INTRT.............................................................................................................................. IV-48IV.4.2 STRUCTURATION PAR NIVEAU........................................................................................... IV-48IV.4.3 SAUT DE LIGNES SANS RETOUR (G79)................................................................................ IV-48IV.4.4 APPEL DE SOUS-PROGRAMMES OU DE SQUENCES (G77).................................................. IV-49IV.5 PROGRAMMATION DES CYCLES ............................................................................................. IV-50IV.5.1 TOURNAGE......................................................................................................................... IV-50IV.5.2 FRAISAGE ........................................................................................................................... IV-55IV.6 FONCTIONS DIVERSES............................................................................................................. IV-58IV.6.1 DCALAGE ANGULAIRE (ED)............................................................................................. IV-58IV.6.2 MIROIR (G51)..................................................................................................................... IV-58IV.6.3 FACTEUR DECHELLE (G74 / G73) .................................................................................... IV-59IV.6.4 EXEMPLE............................................................................................................................ IV-60IV.7 PROGRAMMATION PARAMTRE.......................................................................................... IV-62IV.7.1 UTILIT DE LA PROGRAMMATION PARAMTRE................................................................ IV-62IV.7.2 CLASSE DE PARAMTRES ................................................................................................... IV-62IV.7.3 OPRATION SUR LES PARAMTRES .................................................................................... IV-62IV.7.4 EXEMPLE............................................................................................................................ IV-63IV.8 PROGRAMMATION GOMTRIQUE DE PROFIL..................................................................... IV-64IV.8.1 INTRODUCTION................................................................................................................... IV-64IV.8.2 FONCTIONS CARACTRISANT UN LMENT GOMTRIQUE............................................... IV-64IV.8.3 PROGRAMMATION DES BLOCS - CHOIX DU DISCRIMINANT................................................ IV-65IV.8.4 DROITE DE DISCRIMINATION :............................................................................................ IV-66IV.8.5 DFINITION DES BLOCS ...................................................................................................... IV-66IV.8.6 EXEMPLE............................................................................................................................ IV-69V. TRAVAUX DIRIGS ................................................................................................................... V-71VI. RFRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ................................................................................... VI-83I-1GENERALITE SUR LA PRODUCTION MECANIQUEI-2I.Gnralit sur la production mcaniqueI.1Systme de production dans l'entrepriseI.1.1 IntroductionUn systme de production est un ensemble de ressources, humaines, matrielles (locaux,machines, outils, logiciels) ou mthodologiques organises au sein d'une entreprise pourproduire, c'est dire concevoir et fabriquer les produits. Le systme de production peut tremodlis sous la forme de trois sous-systmes :ConceptionLe systme de conception conoit des nouveaux produits, modifie et amliore desproduits dj fabriqus et conoit des outillages de fabrication.GestionLe systme de gestion permet la gestion de la production, l'ordonnancement et la gestiondes stocks.FabricationLe systme de fabrication, comme son nom l'indique, fabrique le produit partir dedonnes fournies par le sous-systme de conception (documents de fabrication).Le systme de fabrication est sous le contrle troit du sous-systme de gestion. Il remplittrois fonctions :l'laboration du produit : mise en forme (usinage, moulage, dcoupage), assemblage,etc.la manutention (ou le transport), associe au stockage, du produit ou des composants duproduit entre les divers postes de travail tout au long du parcours de production.Le contrle du produit et des outillages.I.1.2 Les procds de mise en forme des matriauxLe dveloppement des procds de fabrication a t toujours li au dveloppement desmachines-outils et les mthodes de mesure prcises. Les premire machines utilises dansl'antiquit servent travailler le bois. Cependant, l'volution des procds de fabrication aeu sa naissance durant la rvolution industrielle en Europe en 1917.Les diffrents procds de mise en forme retrouvs dans l'industrie manufacturirepeuvent tre diviss en trois catgories, soient :Faonnage Formage :- Le moulage : donne une forme massive- Le dcoupage : cisaillage, poinonnage, oxycoupage, coupe laser, etc.I-3- La dformation plastique : estampage, laminage, extrusion, tirage, pliage,emboutissage. Usinage : consiste enlever de la matire afin de donner au produit fini la forme et lesdimensions finales. On distingue les procds de tournage, fraisage, perage, etc. Assemblage : consiste runir des lments provenant de divers procds defaonnage.- Assemblage permanent : soudage, sertissage, collage et rivetage.- Assemblage dmontable : vissage. Finissage- Traitement de surface : traitement anticorrosion, dcoration, grenaillage, polissage,galvanisation, chromage- Emballage : c'est la dernire tape de fabrication des produits.Tournage Fraisage PerageUsinageMoulage M. en formeOxycoupage Poinonnage CisaillageDcoupageFormageFaonnageEmboutissage Estampage EtiragePermanentVissageNon PermanentGalvanisation Anticorrosion PeintureTraitement de SurfaceEmballageFinissage AssemblageSoudageProcds de mise en forme Procds de mise en formeSelon le produit fabriquer, le manufacturier doit choisir le procd utiliser cette fin.Ce choix est parfois difficile d la multitudes de matriaux qui sont disponibles, lesgammes de procds de fabrication possibles, les exigences des clients au niveau de laqualit, la mthode de fabrication adopter.I.1.3 Organisation de lentrepriseProduire c'est transformer les matires premires en produit de consommation destin soit une deuxime transformation (produit semi-fini), soit au march (produit fini).L'entreprise est le lieu o se ralise cette transformation, elle dsigne un ensemble demoyens d'quipements d'homme et de savoir-faire ou de connaissances mises en uvre pouratteindre un objectif pralablement fix.I-4I.1.3.1Le bureau d'tude (BE)C'est dans ce service que s'effectue la cration du produit. A partir des spcifications ducahier des charges se succdent plusieurs phases, de l'avant projet jusqu' la solution finale.La ralisation dans un premier temps d'esquisses, de calculs, de dessins et ventuellement deprototypes. Cette phase se concrtise par de la documentation, des dessins, desnomenclatures et ventuellement des dessins d'assemblage.I.1.3.2Le bureau des mthodes (BM)C'est dans ce service que se situe la dfinition des processus de fabrication partir dudossier d'tude. L'objectif est de dfinir les moyens utiliser pour respecter la qualit, ledlai et le prix demand par le service tude.Parmi les tches du bureau des mthodes, l'organisation technique du travail consiste former des groupes de travail suivant les ncessits du produit et les connaissances desexperts (en fraisage, en perage, en rectification, etc.). Ensuite, il s'agit de dfinir les outilsde production et d'laborer, en runissant toutes les comptences, la gamme de fabrication(gamme d'usinage, gamme de contrle et des fiches de rglage) et participer l'laborationde devis.Que ce soit dans la fabrication de produit en grande ou petite srie, le rle du bureau desmthodes bien que diffrent reste capital. Dans le premier cas, il doit dfinir les moyenspermettant d'augmenter les cadences de la production. Dans le deuxime cas, il doit trecapable de prsenter des solutions lui permettant un passage rapide d'un produit un autre,dans un contexte o la flexibilit prdomine sur la productivit.I.2Elaboration des gammes d'usinageI.2.1 Dfinitions* Gamme d'usinage : est un document dans lequel sont consignes, de manirechronologique et globale, les diffrentes phase d'usinage d'un produit.* Phase : elle reprsente l'ensemble des oprations lmentaires, effectues au mmeposte de travail sur la mme machine.* Sous-phase : elle reprsente une fraction de la phase dlimite par des changementsd'outillage ou des reprises diffrentes.* Opration : elle reprsente l'action d'un outil sur une surface lmentaire.I.2.2 Conditions remplir par une gammeUne gamme doit tre utilisable, pour cela, il est ncessaire que : les procds choisis soient ralisables et commode employer les tolrances du dessin soient respectes le prix de revient de l'usinage soit minimis le facteur humain soit respect (scurit, fatigue, efforts, ...).I-5I.2.3 Diffrents problmes rsoudreEtablir une gamme implique la rsolution de trois problmes essentiels :Dcider de l'ordre chronologique de l'usinageChoisir les ablocages : les surfaces de mise et maintien en positionChoisir les outils, les machines et les procds.I.2.4 Principes essentiel de gammeIl consiste utiliser pour les ablocages toujours les mmes surfaces de contact que l'onappelle surface de rfrence (SR) et que l'on doit donc usiner au dbut de la gamme.L'application de ce principe permet gnralement de satisfaire plus facilement les tolranceset aussi d'unifier les ablocages en rduisant leur prix.Pratiquement cela signifie :1- qu' la premire sous-phase d'usinage, la premire surface SR soit au moins usine, ouplusieurs si possible.2- que ds la deuxime sous-phase, la pice soit mise en contact avec les surfaces SR djusines.3- que toutes les surfaces SR, ds leur usinage soient utilises pour la mise en position dela pice au cours des diverses sous-phases.I.2.5 Choix des oprationsOpration d'bauche (E)L'opration d'bauche permet d'enlever un maximum de matire en liminant lesirrgularits d'paisseur et de qualit de la matire tout en s'approchant de la surface finale.Opration de demi-finition (F/2)L'opration de demi-finition permet : une bonne approche de la surface finale d'assurer la rgularit du copeau de finition d'assurer la prcision gomtrique de positionOpration de finition (F)L'opration de finition permet d'obtenir : l'tat de surface la prcision gomtrique et dimensionnelleOpration de super-finition (SF)L'opration de super-finition permet d'obtenir un tat de surfaceCritres de choixDe la rgularit de l'paisseur du copeau de finition, de la rigidit des outils et desI-6machines dpendent les qualits dimensionnelles et gomtriques de la surface.Le choix du nombre d'opration dpend de : l'tat de surface la qualit de la cote (intervalle de tolrance) (voir tableau)I.2.6 Rdaction du texteLa premire phase raliser est une phase de contrle du brut, la dernire phase est uncontrle final.Dans la premire colonne, il faut indiquer le numro des phases, des sous-phases et desoprations.Les phases sont repres par : 10 - 20 - 30etc.Les sous-phases par : A, B, C,etc.Les oprations par : a, b, c,etc.Dans la deuxime colonne (phase et oprations), il faut indiquer clairement : le rfrentiel de mise en position les oprations effectues avec la cotation de fabrication (Cm, Co, Ca) et indice derugosit (Ra)Au regard des oprations, dans la colonne suivantes, prciser : la machine utilise les outils les vrificateursDans la colonne schma de phase : reprsenter la pice suivant deux vues minimum indiquer la ou les surfaces usines en trait fort ou en couleur la distribution des normales de reprage les cotes de fabrication l'tat de surface les spcifications particulires s'il y a un transfert de cotes, graphes et calculs.I.2.7 Chronologie des surfaces1) Usinage des surfaces planes, des cylindres et des alsagesL'usinage des surfaces SR doit tre prvu au dbut de la gamme afin qu'elles puissent treutilises pour la mise en position de la pice pour toutes les sous-phases d'usinage.Dans le cas gnral des pices forme prismatique, il est souvent prfrable d'excuterles surfaces planes avant les alsages, pour plusieurs raisons :a) l'ablocage de la pice est gnralement plus prcis et plus rigide lorsque les surfacesI-7SR sont planes.b) Lorsqu'un alsage et une surface plane sont adjacents (cas trs frquent), les outilsd'alsage s'usent moins lorsqu'ils n'attaquent pas l'usinage sur une surface brute.2) Les gorges et les entaillesLors de leur usinage, elles peuvent provoquer des dformations importantes lorsqu'ellessont volumineuses ou trs profondes. Il faut dans ce cas les baucher au dbut de la gamme.4) Les rainures de clavette - les canneluresLes alsages sont gnralement excuts avant les rainures ou les cannelures car : l'usinage de ces petites surfaces est ainsi plus commode l'usinage de l'alsage n'tant pas interrompu par la rainure, le risque de production derayures dans cet alsage est vit.5) Les petits trousIl s'agit des petits trous percs, tarauds, lams, fraisurs et mme alss. Ceux-ci nepeuvent gnralement pas tre usins au dbut de la gamme car ils sont souvent cots parrapport des surfaces fonctionnelles plus importantes qu'il faut donc usiner pralablement.6) Les rectifications et finitions spcialesCe procd ne doit pas tre appliqu que lorsque tous les risques de dformations sontlimins, c'est dire aprs un traitement thermique ventuel et d'une manire gnrale aprstous les usinages qui peuvent provoquer des dformations.Les surfaces rectifier doivent tre pralablement bauches et demi-finies en laissantune surpaisseur de matire de quelques 0.1 mm.Certains procd comme le rodage et la superfinition ncessitent au pralable unerectification, la surpaisseur rserver dans ce cas est trs faible : quelques 0.01 mm.7) Les surfaces fragilesExemple : filetages extrieurs, filetages intrieurs, etc.Ces surfaces craignent les chocs lors des manipulations et des manutentions et il est doncsouhaitable de les finir en dernier.En cas d'impossibilit, il est possible de prvoir des bouchons ou des bagues deprotection en mtal ou en matire plastique.I-8TECHNIQUES DUSINAGEII-9II. Techniques dusinageII.1 Dfinition de lusinageLe terme usinage dsigne tous les moyen mis en uvre pour obtenir une pice ayant descotes et des tolrances fixes lavance, partir dun lment brut tel quun lingot, ou semi-fini tel quune pice de forge ou de fonderie.II.2 Principe de lusinage par enlvement de copeauLusinage par enlvement de copeaux consiste rduire progressivement les dimensionsde la pice par enlvement de mtal froid et sans dformation. La quantit de matireenleve est dite copeaux et linstrument avec lequel est enleve la matire est appel outil decoupe. Loprateur utilise des machines-outils pour produire lusinage dune pice.Lusinage par enlvement de copeaux fait intervenir deux mouvements principaux :Mouvement de coupe : indiquant la direction de lenlvement du mtal.Mouvement davance : permet de gnrer le profil final de la pice.Dans certains cas dusinage, un mouvement de pntration est donn loutil de coupe etqui dtermine lpaisseur du copeau gnr lors de lusinage.II.3 Procd de tournageII.3.1Dfinition du tournageLe tournage est une oprationmcanique qui permet dusiner despices de rvolution, animes dunmouvement circulaire autour dunaxe fixe.Au moyen du tournage on peutusiner des :Surfaces cylindriques extrieuresSurfaces cylindriques intrieuresSurfaces coniques extrieuresSurfaces coniques intrieuresFiletages extrieuresFiletages intrieuresLe tournage comme tous les autres usinages excuts sur machines-outils est obtenu parenlvement de matire (copeau) sur la pice travailler.II-10Le copeau est gnralement enlev par un outil mono-taillant ou mono-coupe (un seultaillant) dont la partie active est constitue par une ou deux artes tranchantes, analogues autaillant dun ciseau de menuisier.La partie active de loutil doit avoir une duret suprieure celle de matire usiner.Loutil U travaille en senfonant comme un coindans la pice P. le mouvement circulaire de cettepice, autour de son axe, permet un enlvementcontinu et rgulier du copeau T.Leffort ncessaire lenlvement du copeau Test donn par la rotation de la pice. Loutil ragit cette force en tant solidement fix dans un porteoutil.II.3.2Mouvements relatifs entre loutil et la pice usinerLes mouvements relatifs entre loutil et la pice demands par le tournage sont :Mouvement de coupe McCest le mouvement principalequi permet la coupe de la matire, ilest donn par la rotation de la pice usiner.Mouvement davance MaCest le mouvement rectilignedonn loutil. celui-ci se dplacesuivant la surface usiner, afin derencontrer la matire enlever.Mouvement de pntration MpCest le mouvement quidtermine la profondeur de coupe,il rgle la profondeur de passe,donc lpaisseur du copeau.II.3.3Diffrents types de tours existantsOn peut les classer en deux catgories :* Les tours parallles : ils sont rservs aux travaux unitaires et en petites srie ;* Les tours spciaux automatiques et semi-automatiques : ils sont destins au travail ensrie.Dans les deux cas la pice est anime du mouvement circulaire de coupe et loutil desmouvements davance et de pntration.II-11II.3.3.1Tour semi-automatiqueIl est destin lusinage en petite et moyenne srie. Lusinage se fait sur des pices prisesdans la barre et trononnes en dernire opration ou sur des pices de forge et de fonderieprises en montages spciaux.Exemple de tour semi-automatique :4 postes porte-outils sur la tourelle avant1 poste porte-outils sur la tourelle arrire6 ou 8 postes porte-outils sur la tourelle revolver qui est axe vertical ou horizontal.II.3.3.2Tour automatiqueAprs rglage, il ne ncessitent pas la prsence permanente de loprateur.Il existe plusieurs types de tour automatique dont les plus rcents sont les tours commande numrique.Dans les tours commande numrique les diffrentes positions des organes mobiles sontcommandes numriquement en partant du programme introduit dans la machine par unebande (perfore ou magntique), par liaison directe avec un ordinateur ou par un pupitre deprogrammation. Le changement de programme est trs rapide.Un tour commande numriquedevient centre de tournage sil estquip dun magasin doutils. Cemagasin peut contenir un nombreimportant doutils (plusieursdizaines). Le chargement dun outildu magasin vers la tourelle porte-outil se fait automatiquement.Les tours commandenumriques sont beaucoup plussouple et plus rapide mettre enuvre que les autres toursautomatiques qui tendent disparatre.II-12II.3.3.3Le tour parallleIl est essentiellement utilis dans les ateliers doutillage ou de fabrication lunit.1-Broche2-Poupe fixe3-Boite de vitesse4-Tourelle porte-outil5-Chariot transversal6-Poupe mobile7-Barre de chariotage8-Tranard9-Chariot principal ou infrieur10-Vis mre11-Chariot suprieur ou chariot porte outil12-Banc ou btiII.3.4Outils de coupe en tournageLes outils employs sur les tours sont assez nombreux, par suite des multiples travauxque la machine doit excuter.Loutil de tour est constitu dun corps ou support au moyen duquel il est fix sur leporte-outil, et une partie active qui comporte une ou plusieurs artes tranchantes. Loutil estappel monobloc, sil est constitu dune seule pice.La figure suivante illustre deuxoutils de tour lun taille en bout (A),lautre taille de cot ou latral (B).Les caractristiques gomtriques dun outilcourant de tour sont :a : Face ou partie active sur laquelle se forme etglisse le copeau enlev de la pice usiner.Appele aussi face de coupe ou dattaque.b : Face de dpouille principale incline sur lapice dans la direction de lavance.c : Arte de coupe ou taillant principal.d : Face de dpouille secondaire.e : Arte secondaire. : angle de dpouille : angle tranchant : angle de coupeII-13En plus des outils propres au tour pour des usinages extrieurs tels que le cylindrage(chariotage) ou des usinages des parties intrieurs tels que lalsage, on emploie aussi desoutils propres aux autres machines, comme le foret hlicodal, les tarauds, etc.Outils plaquettes rapportesOn emploie des outils plaquette dematires trs dures, comme les carburesmtalliques, rapportes sur le corps deloutil, lorsque lon doit usiner avec desvitesses de coupe leves ou quand lamatire de la pice est trs dure ou encorepour croter les faces dune pice coule.Ces plaquettes qui constituent la partieactive de loutil, sont fixes dans deslogements prvus cet effet sur le corps,soit par un systme mcanique (plaquettesamovibles ou jeter) ou soit par soudure.La valeurs des angles , , dpendentgalement de la matire usiner, maissont diffrentes de celles des outilsmonoblocs.II.3.5Outils et formes gnres en tournageOutils plaquette rapporteII-14Outils monoblocs en acier rapideII.4 Procd de FraisageII.4.1DfinitionLe fraisage est un procd d'usinage dont le rleprimordial est l'obtention de surfaces planes ouprismatiques. L'outil employ pour effectuer cetravail est la fraise.La fraise est un outil compos de plusieurs artescoupantes disposes radialement sur lacirconfrence.En tournant, la fraise enlve sur la pice, animed'un mouvement rectiligne, des copeaux dedimensions relativement petites. Chaque partiecoupante s'enfonce dans la matire usiner, commeun ciseau de menuisier, et dtache un copeau enforme de virgule.Dans le fraisage, chaque arte coupante ou taillante de la fraise n'est implique dansl'enlvement des copeaux, que pendant une partie seulement de la rotation de la fraise.II-15Durant la plus grande partie, le taillant tourne librement, et peut ainsi se refroidir.II.4.2Mouvements relatifs entre loutil et la pice usinerLes mouvements relatifs, entre l'outil et la pice,exigs par le fraisage sont le mouvement de coupe,le mouvement d'avance et le mouvement depntration.Mouvement de coupe McC'est le mouvement principal qui produitl'enlvementde la matire, il est donn par larotation de l'outil.Mouvement de pntration MpC'est le mouvement rectiligne qui rgle laprofondeur de la pntration dans la matire.Il est gnralement donn la pice, mais danscertaines machines particulires il est donn l'outil.Mouvement d'avance MaC'est le mouvement rectiligne donn la picependant l'usinage. L'outil rencontre ainsiconstamment de la matire enlever.MaMcMpLe mouvement d'avance, en principe, est dirig dans le sens contraire la rotation, mais ilpeut parfois tre dirig dans le sens de la rotation.Fraisage en oppositionDans le fraisage en opposition les dentsde la fraise attaquent la picetangentiellement la surface usiner.Avant de pntrer dans la matire, lesdents glissent sur la pice, en provoquantun frottement considrable. Au fur est mesure que les dents avancent, ellespntrent dans la matire et enlvent uncopeau en forme de virgule.Fraisage en avalantDans le fraisage en avalant ou enconcordance, les dents attaquent la surface usiner avec une paisseur consquentede copeau enlever, et subissent un choc.Fraisage en opposition Fraisage en avalantCe systme est adopt sur des fraiseuses qui possdent un dispositif de rattrapage de jeuentre les vis de commande et leurs crous.II-16II.4.3Diffrents types de fraiseusesLes machines-outils utilises pour le fraisage sont appeles fraiseuses. Ces fraiseuses secaractrisent par la position de larbre porte fraise ou de la broche, et par la possibilit demouvement de la table porte-pice ainsi que par leur rendement (production unitaire ou desrie). On distingue essentiellement trois types de fraiseuses :- Les fraiseuses monobroche doutillage(horizontale, verticale et universelle)- Les fraiseuses monobroche de production( cycle, commande numrique...)- Les fraiseuses multibroches ( tablerotative, banc fixe...).Fraiseuse horizontaleLa fraiseuse horizontale est employ pourles travaux courant de fraisage, tels que :dressage de surfaces, usinage de rainuresdroites de sections diverses.Elle est caractrise par la positionhorizontale de la broche.L'outil le plus employ sur ce genre defraiseuse est la fraise cylindrique une tailleou la fraise disque deux ou trois taillesFraiseuse VerticaleLes fraiseuses verticales sont des machinestrs robustes. Elles sont munies d'une tte porte-fraise verticale. Les fraiseuses verticales,surtout celle de grande puissance, ont enparticulier, un robuste bti incurv vers l'avant.Gnralement la tte porte-fraise peutcoulisser jusqu' placer le mandrin en positionhorizontale.Les travaux les plus frquemment excutssur une fraiseuse verticale sont : dressage avecdes fraises en bout, usinage de contours,usinage de rainures droites, etc.L'outil caractristique de la fraiseuseverticale est la fraise taille priphrique et enbout ou fraise en bout.II-17Fraiseuse universelleLaspect gnral dune fraiseuse universelle se diffrencie peu de celui dune fraiseusehorizontale simple. On peut dire quune fraiseuse horizontale devient universelle ds quellepossde les accessoires suivants :* Diviseur universelle qui permet de donner la pice usiner un mouvement rotatif.* Support contre-pointe pour la fixation des pices ente pointes, comme sur un tour.La fraiseuse universelle offre en outre la possibilit de remplacer larbre porte-fraisehorizontale par une tte broche verticale, inclinable dans le plan perpendiculaire laxe decette broche.Fraiseuse commande numrique et centres dusinageLes diffrents positions des organes mobilesur une fraiseuse commande numrique sontcommandes numriquement en partant duprogramme introduit dans la machine. Lorsqueles sries de pices le justifient et lorsque lenombre doprations et de changementdoutils ncessaires lusinage dune pice estimportant, on fait appel des machinesassurant le chargement et le dchargementautomatique des outils. Ces fraiseusesparticulires sont appeles centresdusinage. Ces machines ne demandent pasune prsence permanente de loprateur.II.4.4La fraiseuse universelleLes fraiseuses universelles permet, en plus des travaux excuts sur une simple fraiseusehorizontale, deffectuer dautres travaux particuliers comme lusinage de rainureshlicodales sur des parties cylindriques. Les dplacements quil est possible de raliser surune fraiseuse universelle ainsi que les liaisons entre ses diffrents organes sont illustrsschmatiquement sur la figure ci-contre.II-18Les fraiseuses universelles peuvent travailler avec laxe fraise horizontal, par fixationdune tte universelle laxe broche peut prendre une position verticale ou oblique.Principaux lments dune fraiseuse universelleAColonne ou bti contenant : le moteur, les mcanismes dumouvement principal de travail, ceux du mouvement davance.BVis de dplacement vertical de la console (chariot infrieur).CChariot infrieur, se dplace verticalement suivant les glissires L.DVolant et vernier pour la commande du chariot transversal.EVolant manuel de commande de lavance longitudinal de la table.FBroche.GSupport ou bras raidisseur de larbre porte-fraise.HVernier de larbre de commande de la vis B.IChariot transversal.JGlissires du chariot transversal.KChariot suprieur et table porte-pice.II.4.5Outils de coupe en fraisageL'outil employ pour le fraisage est lafraise. La fraise est un outil multiple,form par plusieurs taillants dispossradialement sur une circonfrence.Au moyen d'une fraise, il est possibled'usiner des surfaces planes ou courbes,des rainures, des dentures, etc.Angles de coupeLa forme gomtrique des taillants d'une fraise, est soumise, comme pour tous les outilsqui travaille par enlvement de copeaux, trois angles fondamentaux forms par les faces Aet P qui dterminent les angles de coupe , et .Pour les fraises denture hlicodale, on tient compte de l'angle , qui dterminel'inclinaison de l'arte tranchante par rapport l'axe de la fraise, et qui est appel angled'attaque.Exemples des principales fraisesLes fraises peuvent tre queue ou trou. On distingue principalement quatre familles defraises : - Les fraises surfacer et contourner - Les fraises disques - Les fraises rainurer - Les fraises de profilII-19Fraises surfacer et contourner1. Fraise cylindrique ou rouleau denture hlicodale. Cesfraises ont leurs taillants sur lapriphrie seulement.Servent dgrossir et finir dessurfaces planes sur les fraiseuseshorizontales.2. Fraise en bout deux tailles.Cette fraise pourvue dune denturecylindrique et en bout, utilise pourle fraisage de faces planesperpendiculaires entre elles, estemploye sur les fraiseuseshorizontales et verticales.123. Fraise conique, trou lisse etentranement en bout par clavettestransversales ou tenons. Elle estutilise pour le fraisage dessurfaces conique (ex: glissires demachines-outils).Fraises Disques4. Fraise disque une taille, troulisse et entranement par clavette.Ce type de fraise se monte sur unarbre porte-fraises sur une fraiseusehorizontale.345. Fraise disque trois tailles,du type grand rendement, etdenture hlicodales alterne.Les dents sont obliquesalternativement droite et gauche.6. Fraise disque trois tailles,du type normal, denture droite.Utilise pour le fraisage derainures troites. Le flan des dentsest dtalonn afin de rduire lefrottement durant lusinage.56II-20Fraises rainurer7. Fraise en bout deux tailles, denture hlicodale, queue coniqueMorse et trou filet.La queue sert lembotement dela fraise dans le mandrin. Le troufilet assure la fixation de la fraiseau mandrin au moyen dun tirantfilet.8. Fraise pour rainure en T denture droite avec queue coniqueMorse et tenon dentranement.Pour amliorer leur rendementce type de fraise peut avoir unedenture.9. Petite fraise dangle ouconique, conicit convergente etqueue cylindrique.10. Petite fraise conique queuecylindrique et conicit divergentehlicodale alterne.78910Fraises plaquettes rapportesLa majorit des fraisescites ci-dessus peuvent avoirdes dents en carburesmtalliques rapportes.11. Fraises surfacer,appeles parfois tourteaux,sont munies de plaquettes encarbures mtalliquesamovibles12. Fraise trois tailles, denture alterne et plaquettesen carbures mtalliques.1112II-21II.4.6Gnration de surfaces en fraisageExemple de surface gnres en fraisageSurfaage de plans d'appui de pices demachines, par exemple : surfaces de posepour des supports, des outillages, desaccessoires etc.Usinage des surfaces planes sur des picesde formes varies. La figure montre un tenonet sa mortaise obtenus par fraisage auxextrmits de deux arbres.Surfaage de plans inclins. La figurereprsente un bloc prismatique appel V. Larainure en forme de V sert placer des picescylindriques dans une positionconstammentparallle un plan. Ces blocs demandent unehaute prcision. Aprs le fraisage on effectuenormalement une rectification.Usinage des surfaces planes et inclines.La figure montre une glissire queued'aronde, c'est dire un accouplementprismatique permettant le dplacement d'unchariot suivant un guide. La prcision et lejeu demands par les surfaces en contactdans la queue d'aronde ncessitent unerectification aprs fraisage.Ralisation de rainures diverses et enparticulier de rainures noyes pour cales etclavettes.Les roues dentes sont gnralement usines sur des machines tailler les engrenages.Toutefois, si on ne possde pas de telles machines, on peut usiner ces roues sur desfraiseuses, mais en un temps plus long et avec une prcision moindre. Les roues dentespeuvent avoir une denture droite ou hlicodale. De faon analogue la taille des dentureshlicodales, on usine sur des fraiseuses, des fraises, des forets hlicodaux, etc.Modes de fraisage* Fraisage de face (ou en bout)* Fraisage de profil (ou en roulant)* Fraisage combin (de face et de profil simultanment).II-22Fraisage de profil :Le fraisage de profil se fait laide dune fraise cylindrique trou lisse (une ou deux tailles)monte par lintermdiaire dunarbre porte-fraise dans la brochedune fraiseuse horizontale. >>Fraisage de face :Le fraisage de face se fait laide dune fraisedeux tailles queue ou trou monte dans labroche dune fraiseuse verticale.Il se fait aussi laide dune fraise surfacermonobloc ou plaquettes rapportes (fraisetourteau). >>Fraisage combin :Le fraisage combine se fait laide dunefraise deux tailles. On ralise ainsi plusieurssurfaces simultanment et lon associe les fraisageen bout et en roulant.Fraisage par train de fraisesUn train de fraises est l'accouplement de deuxou plusieurs fraises montes sur un mme arbreporte-fraise.L'ensemble peut tre constitu par des fraisescylindriques et des fraises disques trois tailles dediamtres diffrents.L'utilisation d'un train de fraises permetd'obtenir un profil mme compliqu en une seuleopration.II-23RainurageL'usinage des rainures ou encoches est uneopration typique du fraisage.La rainure peut tre excute avec une fraise trois tailles sur fraiseuse horizontale (A), ou avecune fraise queue sur fraiseuse verticale (B).Au moyen de la fraise trois tailles on obtientune rainure mieux usine, surtout sur les flancs,qui ont de ce fait, une meilleure gomtrie quecelle obtenue par des fraises queue.En effet, cette dernire peut tre sujette unerotation lgrement excentre et de petitsflchissements latraux, ce qui a pour rsultats derendre moins rgulire la face usine et lagomtrie des rainures.Dans certains cas particulier, comme celui dela figure B par exemple, il n'est pas possibled'employer une fraise disque et on doitncessairement recourir l'utilisation d'une fraise queue.Fraisage d'une rainure en V avec une fraise 2TCette opration peut tre excute sur une fraiseuseverticale avec la tte porte-broche incline 45.L'outil employer est une fraiseuse en bout deuxtailles.Les deux faces de l'entaille se fraisent sparment partaillage en bout.Si l'on fraisait, en mme temps les deux faces, l'une partaillage en bout et l'autre par taillage cylindrique, cettedernire s'obtiendra ondule.Fraisage de dgagementAprs le fraisage de la rainure proprement dite,vient le fraisage de l'entaille ou dgagement du fond.Cette opration peut tre galement excute sur lafraiseuse verticale.L'outil employ est une fraise trs mince, appelefraise scie.II-24Fraisage d'une rainure de clavettePour rainurer un logement pour clavette, surun arbre cylindrique, par exemple un arbred'embrayage, on procde comme suit :- Fraisage de la rainure par passessuccessives, chacune de quelques diximes demillimtres de profondeur, cause du faibledgagement S, en bout de la fraise.- En dbut de chaque passe, la fraisepntre avec une avance axiale, et comme sapartie centrale ne taille pas, la profondeur depasse est limite la hauteur du dgagement S Excution d'une rainure en TPour ce genre de rainure, on emploie, desfraises spciales T, que conique, montes parcne Morse sur la broche de la fraiseuse verticale.Si la fraise T a les mmes dimensions que larainure, on excute l'opration en une seule passe.Par contre, si la fraise est plus petite, on devraprocder en plusieurs passes, afin d'enlever lesurplus restant sur les flancs et le fond de larainure.Dans cette opration, il est trs important dedgager continuellement les copeaux, en envoyantpar exemple, un jet d'air comprim dans le mmesens que celui du dplacement de la pice.Fraisage de glissire queue d'arondeLes glissires queue d'aronde employe parexemple pour les chariots des machines-outilsdoivent avoir des dimensions trs prcises.La pice bauche pour l'usinage des rainuresen queue d'aronde doit avoir la forme d'unpaulement.L'opration de fraisage se fait avec une fraiseconique sur la face incline.II-25Rainurage hlicodalLe fraisage suivant une taille hlicodalepermet l'excution des rainures hlicodales, surdes arbres, les dgagements hlicodaux desforets, le taillage des dentures hlicodales etdes fraises elles-mmes.L'usinage s'effectue sur une fraiseuseuniverselle, en employant l'appareil diviseuruniversel.Pour raliser une rainure hlicodale, la pice doit avoir deux mouvements simultans,l'un de rotation autour de son axe, l'autre de translation longitudinale suivant cet axe. Lemouvement rsultant est un mouvement hlicodal.II.5 Procd de Perage Alsage et TaraudageII.5.1Le peragePar opration de perage, onentend la ralisation de trouscylindriques ou coniquesexcuts par un outil, deuxtranchants, qui pntre dans lapice percer par enlvementde matire. Suivant lesfonctions quils doivent avoir,les trous peuvent tre parexemple :ATrou dbouchant ou perc.BTrou borgne.CTrou frais.DTrou chambr.ETrou conique.FTrou tag ou trou gradins.Foret hlicodalLoutil le plus utilis dans le perage, est le foret hlicodal oumche hlicodale. Ce foret hlicodal fut invent en 1863 parlAmricain Morse. Il ne sest affirm comme outil de base danslexcution des trous quau dbut de notre sicle.Cest un outil cylindrique muni de deux tranchants ou taillants enbout. Deux amples rainures senroulent hlicodalement sur la partielatrale. Elles permettent le dgagement ais du copeau enlevpendant le perage. La matire des taillants doit tre nettement plusdure que la matire travailler.II-26II.5.2AlsageLalsage est une opration de finition quiconsiste amliorer les caractristiques,dimensionnelles et de position des trousexistant. Lusinage peut se faire laide dunoutil de forme (exalsoir) ou un outildenveloppe (exgrain dalsage).outil de forme outil denveloppeII.5.3TaraudageLe taraudage est unprocd qui permet deraliser des filetagesintrieurs laide dun outilde forme appel Taraud.II.5.4Mouvements relatifs entre loutil et la pice usinerPour pouvoir couper et dgager le copeau, ondonne loutil deux mouvements simultans, lunde coupe ou de travail, lautre davance.Mouvement circulaire de coupe McLoutil tourne autour de son axe, ce qui permetaux tranchants denlever la matire.Mouvement rectiligne davance MaLoutil se dplace suivant son axe, ce quipermet loutil de rencontrer, au fur et mesure,la matire enlever.II.5.5La perceuse sensitiveC'est le type le plus simple de machine-outilutilise pour le perage. Sur cette perceuse, lesdiamtres de perage permis sont relativementfaibles, au plus 15 millimtres.Le mouvement d'avance est obtenumanuellement, au moyen d'un levier, d'o lequalificatif "sensitive" donn cette perceuse. Eneffet, on rgle l'effort sur le levier, suivant larsistance que l'on ressent la pntration del'outil dans la matire.Les parties principales d'une perceusesensitive sont :II-27Mouvement de coupeLe moteur transmet sa rotation la brocheau moyen d'une courroie. Celle-ci relie lapoulie tage menante en arrireLsolidairedu moteur, la poulie tage mene en avantM solidaire de la broche. On entend par poulietage une srie de poulies solidaires ou uneseule poulie comportant des diamtresdiffrents, ayant le mme axe de rotation.En dplaant la courroie I, sur les diverstages des poulies L et M, on fait varier lesrapports des diamtres, et par consquent lavitesse de rotation de la broche.II.5.6Les alseusesL'alseuse verticale ressemble une perceuse,mais permet un usinage plus prcis.La caractristique principale de l'alseuseverticale est la table porte-pice coulissante surdes glissires perpendiculaires entre elles.Les dplacements de cette table peuvent treexcuts, avec une grande prcision, et contrlsau moyen d'instruments optiques. On peut ainsiraliser des trous aux entraxes prcis.La tte motrice ou boite de vitesses est fixssur le montant. Seule la tte porte-broche ouchariot se dplace verticalement.Les diamtres des forets utiliser sur cettemachine doivent tre limits. Ceci pour viterune sollicitation excessive des organes assezdlicats de cette machine.Les principales parties d'une alseuse verticale sont :A Banc.B Montant.C Bote de vitesses.D Glissire du chariot porte-broche.F Volant de commande des avances de la broche.I Volant de commande des dplacements du chariot porte-pice.II-28II.5.7Outils de coupe de perage, dalsage et de taraudageLes outils employs dans les oprations deperage, alsage et taraudage varient suivant legenre de trou raliser, la prcision et le finidemands, et la matire usiner. Ces outils peuventtre classs en deux catgories.Outils pour le perage de trou en pleine matire :foret hlicodalAMche centrerB.Outils pour lalsage et le taraudage de trousexistants :alsoir cylindriqueCalsoir coniqueDfraise lamer ou chambrerEfraise conique pour fraisureFtaraudG.G II.5.8Les outils de perageForme gomtrique de la partie activeou pointe dun outil de perageLes lments caractristiquesconstituant la pointe d'un forethlicodal sont : : angle de dpouille : angle de coupe ou de dgagement : angle tranchant : angle de tte ou de pointeA : artes tranchantesB : arte de pointeC : face de dgagement ou d'attaque.D : codon ou listel de guidageForme gomtrique du foret Cette forme varie sensiblement suivant la matire percer, en particulier les angles de tte , et dedgagement , ainsi quindiqu la figure suivante.Langle de dpouille varie de 9 pour des matirestrs dures, 12 pour des aciers demi-dur et doux, etjusqu 15 pour les mtaux tendres. II-29II.5.9Les outils dalsageEn plus des outils qui ralisent directement le perage, il enexiste d'autres qui permettent la finition ou l'alsage de trouscylindriques dj existant.Foret alseurLe foret alseur ressemble au foret hlicodal ordinaire, maisil est plus robuste et plus prcis. Il est employ pour l'bauche etla demi-finition.Ce foret comporte gnralement trois ou quatre lvres, c'est dire trois ou quatre taillants.AlsoirsCes outils peuvent tre utiliss soit la main, soit sur machine.Ils servent donner des dimensions prcises et finir des trouscylindriques dj percs.Les alsoirs permettent d'enlever de 0.1 0.4 mm d'paisseur demtal, selon la grandeur du diamtre et la vitesse de rotation de labroche. Les alsoirs-machines sont constitus par un nombre dedents qui peut varier de 4 16. Le bout de l'alsoir est chanfreinpour en faciliter l'introduction dans le trou alser.Les alsoirs se diffrencient des forets alseurs par leur forme,par leur plus grande fragilit et par leur plus petite capacitd'enlvement de mtal. Par contre, ils permettent un travail plusprcis. La denture d'un alsoir peut tre droite, comme sur lafigure, ou hlicodale.Fraises lamer et chambrer >>Ces fraises sont employs pour les lamage et leschambrages . Elles taillent en bout.Lorsquelles doivent servir pour raliser le logement desttes de vis, elles sont munies dun guide ou pilote B.Celui-ci assure la coaxialit du chambrage par rapport autrou de passage de la vis. Le pilote peut tre fixe ourapport. Dans ce cas il sinterchange avec des pilotes dediamtres diffrents.Fraises Coniques >>Elles sont employes pour vaser des cavits coniques(fraisurer). Une fraise conique possde deux taillants et unpilote cylindrique lorsquelle sert excuter le siges desvis tte conique.\II-30Outil simple taille pour alserDes outils spciaux un taillantpermettent de porterle trou unedimension exacte.La profondeur de passe de cesoutils est obtenue par dplacementradial, soit au moyen dun porte-outilappropri (fig. 1) ou en rglant lasaillie de loutil hors de la barre porte-outil, sur laquelle il est fix (fig. 2).fig. 1 fig. 2II.5.10Les outils de taraudageLa ralisation des filetages intrieurs partaraudage en une seule passe est trs utilise parcequelle est rapide et simple mettre en uvre.Le choix du taraud dpend du type du trou(borgne ou dbouchant), de la profondeur du trou(normal ou profond) et de la matire usiner.Trou dbouchant :La conception du taraud doit permettre undgagement des copeaux vers lavantTrou borgne :La forme du taraud doit permettre une remontedes copeaux : taraud goujures hlicodales droite(trou profond).II-31CONTROLE NUMERIQUE DES MACHINES OUTILSIII-32III.Contrle Numrique des Machines OutilsIII.1IntroductionUne machine-outil commande numrique (MOCN), du point de vue fonctionnel, est lamme qu'une machine outil conventionnelle. La diffrence entre une MOCN et une machineoutil conventionnelle se situe au niveau du contrle des fonctions de la machine et desdplacements du support d'outil par rapport celui de la pice. Avec les MOCN, lesfonctions telles que la rotation de la broche, les dplacements d'outil ou de la pice ne sontplus attribues l'oprateur mais au contrleur de la machine. Ce contrleur peut tre aussiutilis pour commander l'arrosage, le changement d'outil, la vitesse de coupe et d'avance.Pour raliser une pice sur une MOCN les donnes doivent tre introduites dans lecontrleur de la machine. Ces donnes sont converties en commandes des organes de lamachine (moteur de la broche, pompe d'arrosage,...). L'ensemble des donnes relatives laralisation d'une pice constituent le programme CN.III.2Type de Commande Numrique et de MachineIII.2.1 MachineDans ce document, on mettra l'accent sur les machines outil commande numrique(MOCN). Ce terme dsigne gnralement des machines de fabrication par enlvement decopeau telles que les fraiseuses, les tours, les machines lectrorosion, etc. Cependant, lesconcepts de CN peuvent tre appliqus, maintenant, sur un ensemble de machines plus largetelles que les machines de dcoupe (laser, plasma), les poinonneuses, les machinesd'assemblage, les machines souder, etc.III.2.1.1Mode dusinage en Commande NumriqueLes trois modes d'usinage en commande numrique (CN) sont le point point (PP) leparaxial et le contournage. Le mode PP est utilis lorsque le chemin parcouru par l'outilrelativement la pice n'est pas important tant que l'outil ne soit pas en contact avec la picequand il se dplace d'un point un autre. Des exemples typiques de l'utilisation d'une CNPP sont ceux du perage, de l'assemblage de composants lectroniques, du taraudage ou dupoinonnage. Les coordonnes en X et en Y d'un perage sont importants, par contre, lechemin parcouru entre deux perages ne l'est pas tant que le temps mis pour aller d'unperage un autre est optimal.Dans le mode paraxial seuls les dplacements parallles aux axes de la machine sontautoriss.Le mode contournage, on le trouve dans la majorit des tours et des fraiseuses CN. Ilpermet, lors de l'usinage, de gnrer avec prcision des trajectoires d'outil par rapport lapice. En effet, des formes complexes peuvent tre obtenues puisque la CN contrle deuxaxes ou plus simultanment. Ainsi la machine contrle non seulement les destinations maisaussi les chemins parcourus par l'outil pour arriver ces destinations. Les trajectoires quipeuvent tre ralises par le contrleur sont les droites et les cercles. Par exemple, pourprogrammer un arc de cercle, il suffit d'indiquer les coordonnes du point final, le centreet/ou le rayon de l'arc.III-33Figure III-1 : Usinage en mode Paraxial, Point--Point et Contournage [T. Chang 98]III.2.1.2Axes en Commande NumriqueSur une MOCN la notion d'axe dcrit ledplacement linaire ou rotatif d'un lment dela machine (table, chariot, broche, contre-pointe). Pour faciliter le reprage des axes lanorme prvoit l'utilisation d'un repreorthonorm directFigure III-2). Ainsi les axesX,Y,Z constituent les axes principaux de lamachine. En plus de ces trois axes, la normecomprend trois axes rotatifs A,B,C chacundcrivant une rotation autour d'un axe principal.La norme comprend galement trois axessecondaires U,V,W et trois axes tertiaires P,Q,Rqui sont des axes parallles respectivement auxaxes principaux X,Y,Z. Pour identifier les axesprincipaux sur une machine il suffit, en gnral,d'affecter l'axe Z celui de la broche, l'axe X celui qui a le plus grand dplacement(longitudinal). Enfin, le sens positif est celui ol'outil s'loigne de la pice.Figure III-2 : Choix des axes dans une MOCNLe nombre d'axe pilot simultanment constitue une autre caractristique des machinesoutil, ainsi, on dira fraiseuse CN trois axes, tour CN deux axes. La majorit des MOCNne contrle pas plus de quatre ou cinq axes simultanment. A la base, un tour CN a deuxaxes alors qu'une fraiseuse CN en a trois. Mais il existe des fraiseuses deux axes et demi,le troisime axe, gnralement la broche, ne se programme pas simultanment avec les deuxautres. Le demi-axe n'est qu'un axe de positionnement (index). Dans le cas d'une fraiseusetrois axes et demi, le demi-axe est gnralement celui de la table rotative. Celle-ci exige uneprogrammation spare des trois autres axes. Quand la table rotative peut tre programmesimultanment avec les trois autres axes, la fraiseuse CN devient une fraiseuse quatreaxes.III-34Figure III-3 : Exemple de MOCN de 2 5 axes [Cameron 96]III.2.2 Types de Commande NumriqueIII.2.2.1Commande Numrique ConventionnelleAvec la commande numrique conventionnelle, le programme une fois crit sur unebande perfore doit tre charge dans la machine. Le chargement se fait bloc par bloc au furet mesure que la machine excute les commandes. A la fin du programme la bande estrembobine pour l'usinage de la pice suivante. Une fois que le lot de pices est ralis, labande doit tre stocke pour une utilisation ultrieure. Les bandes perfores sont dlicates etdifficiles manipuler et stocker convenablement, surtout quand la taille et le nombre desprogrammes deviennent importants. De plus, si un programme devait tre modifi caused'une erreur ou d'un changement des donnes toute la bande doit tre remplace. Un autreaspect important dans les commandes numriques conventionnelles, est que le contrleur ades possibilits limites. La plupart des fonctionnalits sont figes puisqu'il est construit base de logique cble.III.2.2.2Commande Numrique DirecteDans les annes soixante, les problmes relatifs aux bandes perfores a t rsolu parl'utilisation d'un ordinateur central pour stocker les programmes CN. Cet ordinateur estconnect aux MOCN de l'atelier. Les programmes sont tlchargs bloc par bloc dans lemachine au moment o celle-ci usine la pice. Plusieurs machines peuvent tre contrlessimultanment de cette manire parce que l'ordinateur centrale est plus rapide. Les bandesperfores sont ainsi supprimes. En plus, plusieurs programmes pices peuvent tre stocksconvenablement dans la mmoire de l'ordinateur centrale et si un programme doit tremodifi, il est facile de le faire l'aide d'un diteur de texte.Cependant, la commande numrique directe (CND) prsente de nombreux inconvnients.Par exemple, si l'ordinateur central tombe en panne, toutes les machines s'arrtent. D'autrepart, le cot d'un tel ordinateur est assez lev. Avec la chute des prix des ordinateurs dansles annes soixante-dix et quatre-vingt, cette solution a t remplace pour devenircommande numrique par calculateur et commande numrique distribue o la machinedispose d'un ordinateur local.III-35III.2.2.3Commande Numrique par CalculateurDans le cas de la commande numrique par calculateur (CNC), un ordinateur ddi avecsa mmoire propre est utilis pour contrler les oprations de la machine. Ainsi, denombreuses fonctions ont t prprogrammes (programme systme) au lieu d'tre cblesds la conception. Ce programme permet de contrler la machine et doit tre charg dans lammoire de l'ordinateur. Ainsi, la machine devient plus flexible par le remplacement duprogramme initial par un autre plus volu.Avec l'approche CNC, le programme CN est charg au moyen d'un ordinateur ou d'unebande perfore et stocke dans la mmoire du calculateur local. Ensuite, le programme peuttre excut partir de la mmoire et non pas de la bande perfore. Avec l'utilisation dedisquettes magntiques, il est possible de stocker de nombreux programmesconvenablement.Les machines CNC moderne disposent d'un cran d'affichage qui peut montrer l'tatd'avancement du programme, le bloc en cours d'excution, les coordonnes de l'outil, lesvitesses de coupe et d'avance ainsi que d'autres paramtres utiles. Ce type de machinedispose aussi d'un clavier pour introduire les donnes. Il est alors possible d'diter unprogramme, de le modifier et de le sauvegarder dans la mmoire du calculateur.III.2.2.4Commande Numrique DistribueLa commande numrique distribue a le mme acronyme que la commande numriquedirecte. La CND par sa nouvelle forme (CN Distribue) essaye de combiner les meilleuresfonctionnalits de la CNC et de la CND originale (CN Directe). La CND utilise encore unordinateur central capable de communiquer avec plusieurs machines de l'atelier et de stockerles programmes CN qui, au besoin, sont tlchargs dans la mmoire de la machine. Ladiffrence entre les deux approches est que dans le cas de la CN distribue le programmeCN, au lieu d'tre tlcharg bloc par bloc pendant d'usinage, il est tlcharg dans satotalit dans la mmoire de la machine CNC. De cette faon la machine est autonome et nedpend plus du calculateur central pour excuter les blocs de programme CN et si ce derniertombe en panne la machine peut continuer son usinage. Le calculateur central joue un rlede supervision et de contrle, il archive les programmes CN et les tlcharge, au besoin,selon le planning de la production.Figure III-4 : Rle de la CNDIII-36III.3Intgration des Systmes FAO / MOCNIII.3.1 IntroductionComparativement aux autres fonctions de l'entreprise manufacturire, la fonction MOCNpose peu de problmes de point de vue intgration dans le cycle de production.Si on reste dans le mme cadre de l'intgration que celui de la CAO - FAO o le fluxd'information circule verticalement (sens descendant : de la CAO vers les MOCN), leproblme du passage de l'information d'un systme FAO vers la CN de la machine est rsoludepuis longtemps.En effet, le programme d'une MOCN, que ce soit en code EIA ou en code ISO, est unfichier ASCII. Donc le transfert des fichiers entre systme FAO et MOCN peut se faireaussi facilement qu'entre deux calculateurs quips de priphriques d'entre - sortie(parallle, srie ou rseau).III.3.2 Mode de TransfertDans le cas de la programmation manuelle, le programme CN est introduit soitdirectement dans la CN, soit travers le perforateur de bande. C'est une tche longue estfastidieuse et ne permet pas d'exploiter toutes les ressources qu'offre la machine commande numriqueAvec l'apparition des systmes FAO, l'intgration des MOCN dans le cycle de productionest devenue une ncessit pour viter toute retranscription des donnes CN. En effet, lamajorit des programmes CN sont gnrs par des systmes FAO. Le systme gnre toutd'abord un CLfile, ensuite, il le convertit l'aide d'un postprocesseur pour gnrer selon lesmachines le fichier CN. Cette solution (conversion conventionnelle) ncessite ledveloppement d'un postprocesseur pour chaque type de CN.Quoique trs rpondue, l'approcheconventionnelle prsente de nombreuxinconvnients. Une librairie importante depostprocesseur est difficile grer et maintenir. Aussi, de point de vue pratique,un programme CN ne peut tre port sur uneautre machine si les CN sont diffrentes. Untel besoin de changement de machine peut semanifester lors des oprations demaintenance ou d'un problmed'ordonnancement de la production (goulotd'tranglement...). La nouvelle approcheconsiste transfrer le postprocesseur dusystme FAO pour l'intgrer dans lecalculateur de la machine spcialementconu cet effet (cf. Figure 3-5).Figure 3-5 : Approche conventionnelle et BCL[Nanua 96]Ce postprocesseur appel BCL "32 Bit Binary CL Exchange Input Format forNumerically Controlled Machines" prsente l'avantage de librer les systmes FAO de touttravail de conversion du "CLFILE" en programme CN. En plus, ce "CLFILE" deviendra unIII-37fichier orient produit et non pas orient machine de sorte qu'il peut tre exploit pardiffrentes MOCN (mme type de machine mais des CN diffrentes).III.3.3 ArchitectureLa transmission de l'information (programmeCN, paramtres outil, paramtres machine)peuvent s'oprer de trois faons :Le premier mode est le simplexe ouunidirectionnel. L'information ne peut circuler quedans un seul sens (par exemple le programme CNpeut tre envoy du systme FAO vers la CN). Ledeuxime mode est le semi-duplexe oubidirectionnel. Les informations circulent dans unsens ou dans l'autre mais pas simultanment (parexemple rcupration du temps d'usinage d'unepice). Le troisime mode est le full duplexe ouduplexe intgrale. Les informations peuventcirculer simultanment dans les deux sens(commande directe de la machine outil et retourd'information "Feed Back").Figure 3-6 : Modes de transmission[Cameron 96]Le mode simplexe estgnralement suffisant pourassurer l'intgration FAO -MOCN. Les fonctionnalitsoffertes par les deux autresmodes peuvent treexploites par les CND(Commande NumriqueDirecte ou Distribue). Ladiffrence entre CN directeet CN distribue est que dansle premier cas latransmission des blocs deprogramme se fait en modecontinue. Dans le deuximecas de la CN distribueappele aussi Rseau CNC,la transmission desprogrammes CN se fait partlchargement. Lesprogrammes sontsauvegards dans lammoire du contrleur CNCavant d'tre excut.Figure 3-7 : Rseau CNC centralis autour d'un ordinateurserveur [Cameron 96]III-38Plusieurs autres fonctionnalits peuvent tre associes au rseau CNC pour contribuer une intgration de l'ensemble du systme de production (MOCN, Robot, Pr rglage,Cellule flexible...) avec la FAO, le contrle ou la supervision.Figure 3-8 ; Structure matrielle et logicielle des systmes CND[Kochan 1985]III-39PROGRAMMATION DES MACHINES OUTILS ACOMMANDE NUMERIQUEIV-40IV.Programmation des MOCNIV.1RappelUne machine outil commande numrique (MOCN) est une machine outil dote duncalculateur ou contrleur appele directeur de commande numrique (DCN). Ce DCNassur et contrl des fonctions telles que la rotation de la broche, larrosage lesdplacements de loutil et de la pice, etc.Une MOCN est compos de deux parties complmentaires, la partie commande et lapartie oprative. La partie oprative permet de raliser mcaniquement les mouvements decoupe et davance. Chaque mouvement est obtenu par un axe numrique pilot par la partiecommande.IV.1.1 Principe de FonctionnementLa partie Commande aprs lecture des consignes de travail agit sur la partie oprative(dplacement de la table, rotation de la broche, pompe darrosage, ...).Modulateur de tensionCalculateurMoteur Table CapteurConsignes AlimentationTensionCompte-RenduDplacementRotationFigure IV-1: Schma de principeIV.1.2 Les originesDs la mise sous tension de la machine, avant chaque travail, le systme doit connatrediverses positions. Trois origines (origine mesure, origine pice et origine programme) sontncessaires pour dfinir les diffrentes positions des outils par rapport la pice au cours delexcution dun programme CN.OPOmmorsOpCzCxPREFZPREFXDEC1Figure IV-2 : Origine mesure, origine pice et origine programmeIV-41Origine mesure Om :Cest un point dfini (sur chaque axe) par le constructeur de la machine. Il permet dedfinir lorigine absolue de la mesure. LOm est une position prdtermine, gnralementsitue aux extrmits positives des axes. Il permet au contrleur dtablir un point de dpart partir duquel il peut dplacer loutil dans lespace de travail de la machine.Origine pice Op :Indpendante du systme de mesure, lOp est dfinie par un point de la pice sur lequel ilest possible de se positionner.Origine programme OP :Indpendante du systme de mesure, lOP est lorigine du tridre de rfrence qui sert auprogrammeur pour tablir son programme.IV.2Langage de programmation des MOCNLa programmation consiste dcrire les oprations dusinage dans un langage cod(appel code G) assimilable par le calculateur de la machine. Cest le langage deprogrammation des MOCN. Ce langage est normalis (Norme ISO 1056) o certains codesutiliss ont les mmes fonctionnalits pour diffrents contrleurs de machines-outils (NUM,FANUC, SIEMENS...). les autres codes peuvent avoir une interprtation diffrente duncontrleur un autre. Le langage de programmation des MOCN possde les caractristiquessuivantes :la chronologie des actions,lappel des outils,la slection des vitesses de coupe et davance,la formulation des trajectoires,la dfinition des coordonnes de fin de trajectoire etles mises en ou hors fonction dorganes de la machine.Lensemble des instructions ncessaire pour lusinage dune pice constitue leprogramme CN. Ce programme est un ensemble de blocs ou lignes de programme. Chaquebloc est compos de mots (les mots clefs du langage CN).BlocMotProgramme CN :IV-42IV.2.1 Format dun motUn mot du langage CN est constitu dune lettre appele adresse et dun certain nombrede chiffres (de 0 9) avec ventuellement un signe + ou - ainsi quun point dcimal. Leformat de chaque mot est lune des caractristiques des directeurs de commande. Il fautdonc consulter le manuel pour respecter le format autoris.G52G52MOTAdresse ValeurExemple :N340 le mot ladresse N peut prendre les valeurs de N0N9999X-23.659 le mot ladresse X peut prendre les valeurs de -9999.9999999.999IV.2.2 Principales Adresses%...dsigne le numro de programmeN...numro de ligne : reprage chronologique en dbut de ligneG...fonctions prparatoires dfinissant la forme et les conditions de dplacementM...fonctions auxiliaires donnent les changement dtat de la machineX...Y...Z...axes principaux dsignant les coordonnes des point darrivI... J... K...paramtres dfinissant les trajectoires circulaires (position du centre )R... paramtres dfinissant les trajectoires circulaires (rayon)S...prcise la vitesse de rotation de la brocheF...prcise la vitesse davanceT...symbole du numro doutilD...correcteur doutil (Dimension)IV.2.3 Structure dun Programme CNPour raliser les diffrentes oprations ncessaires lusinage dune pice un programmeCN peut tre crit de diffrentes manires. Selon la nature de la pice usiner et sacomplexit diffrentes structures de programme CN peuvent tre proposes :un programme principal,un programme principal contenant des appels de squences internes,un programme principal et des sous programmes structurs sur deux ou trois niveau(voir programmation structureIV.4 ).Pour lusinage dune pice simple ne ncessitant pas des cycles dbauche, unprogramme CN peut tre structur de la manire suivante :IV-43Numro de programmeCommentaireInitialisationOutil et conditions de coupeOprationSuivanteFin de programmeDfinition de la trajectoire%1122N1 (ARBREPORTEFRAISEENXC 80)N10 G90G71G80 (INITIALISATION)N20 G0G52X0Z0 (DEPLACEMENT VERSOm)N30T1 D1M6(CHANGEMENTOUTILN1) N190M2 (FIN DE PROGRAMME)IV.2.4 Systme de cotationLes cotes programmes peuvent exprimes dans les formes suivante :programmation absolu (G90) : la cote est repre par rapport lorigine programmeprogrammation relative (G91) : la cote est repre par rapport la position prcdente.programmation absolu en cote mesure (G52) : la cote est repre par rapport loriginemesure.ExempleOPProgrammation Absolue :G90 G0 X10 Y10G1 X30 Y20G2 X40 Y30 I40 J20G1 X40 Y40Programmation Relative :G91 G0 X10 Y10G1 X20 Y10G2 X10 Y10 I10 J0G1 X0 Y10(A)(B)(C)(D)(A)(B)(C)(D)IV-44IV.2.5 Dcalage dorigine (G59)Cest un dcalage programm qui peut tre utiliser pour dterminer les origines deplusieurs parties de pice (exemple : formes rptitives) ou de plusieurs pices montes surun mme porte pices.Pour annuler la ou les dcalages appliqus en G59, en programmation absolue, il fautprogrammer G59 X0 Y0 Z0. En programmation relative, il est conseill de repasser enprogrammation absolue G90 et de programmer G59 X0 Y0 Z0.ExempleDcalage dorigine en absolue (G90)OP0 OP1 OP2Dcalage dorigine en relative (G91)OP0 OP1 OP2%111NN120 G90 G592 X15(DECALAGE 1)NNN120G59 X30(DECALAGE 2)NN200 G59 X0 (ANNULATION)N%222NN120 G91 G59 X15(DECALAGE 1)NNN120 G59 X15(DECALAGE 2)NN200 G90 G59 X0 (ANNULATION)NIV.2.6 Correction de rayon doutil (G40 G41 G42)Le contrleur de la machine pilote un point fixe de loutil (Point Pilot). Le point pilotest situ sur laxe de la fraise en fraisage et sur la pointe de loutil en tournage. Cependant,pour usiner une pice, le point de larte tranchante gnrant le profil de la pice nest pasfixe. Dans le cas du fraisage, ce point est situ sur la priphrie de la fraise alors que le pointpilot est situ sur laxe. Pour rendre la programmation plus facile on utilise les fonctionsG41 (correction du rayon gauche du profil) et G42 (correction du rayon droite du profil).Ainsi, on programme le profil de la pice et cest le contrleur de la machine qui calcule laposition du point pilot.G41OutilPiceG41G42G42IV-45Les tableaux suivants prsentent les fonctions du code G qui peuvent tre programmeset interprtes par les directeurs de commande numrique (DCN) du NUM-760T et NUM-760F.Liste des principales fonctions prparatoiresCode Dsignation RvocationG00 interpolation linaire en rapide G01-02-03-...G01* interpolation linaire la vitesse programme G00-02-03-...G02 interpolation circulaire la vitesse tangentielle programme (sens horaire) G00-01-03-...G03 identique G02 mais en sens trigonomtrique G00-01-02-...G04 F... temporisation programmable avec ladresse F(0.01 F 99.99 s) fin de blocG33 cycle de filetage (tournage) G00-01-02-03G40* annulation de la correction de rayon G41-G42G41 correction de rayon (outil gauche du profil) G40-G42G42 correction de rayon (outil droite du profil) G40-G41G52 Programmation absolue des cotes par rapport lorigine mesure Om fin de blocG59 dcalage dorigineG65 cycle de gorge (tournage)G64 cycle dbauche paraxial (tournage)G70 entre des donnes en pouce G71G71* entre des donnes en mtrique G70G77 appel inconditionnel dun sous-programme ou dune suite de squencesavec retourfin de blocG79 saut conditionnel ou inconditionnel une squence sans retour fin de blocG80 annulation de cycle dusinage G83-84G83 cycle de perage avec dbourrage G80G84 cycle de taraudage (fraisage) G80G90* programmation absolue par rapport lorigine programme G91G91 programmation relative par rapport au point de dpart du bloc G90G92 S... limitation de la vitesse de broche M2G94* F... vitesse davance exprime en mm/minou en pouce/min G95G95 F... vitesse davance exprim en mm/tourouen pouce/tour G94G96 S... vitesse de coupe constante en m/min (tournage) G97G97* S... vitesse de broche en tour/min G96G17* choix du plan XY pour linterpolation circulaire (fraisage) G18-19G18 choix du plan XZ pour linterpolation circulaire (fraisage) G17-19G19 choix du plan YZ pour linterpolation circulaire (fraisage) G17-18Liste des principales fonctions auxiliairesCode Dsignation RvocationM00 arrt programmM01 arrt optionnelM02 fin de programme piceM03 rotation broche sens horaire M0-M4-M5M04 rotation broche sens trigonomtrique M0-M3-M5M05* arrt broche M03-04M06 changement doutilM08 arrosage M00-M09M09* arrt des arrosages M08M40-M45 6 gammes de vitesse de broche(*) Fonctions initialises la mise sous tension ou la suite dune remise zro.IV-46IV.3Exemples* TournageSoit usiner en finition le contour extrieur et la gorge de la pice de la figure suivante.On donne les valeurs de la vitesse de coupe et lavance pour loutil charioter-dresser etloutil saigner.* Outil charioter-dresser droitT1D1 Vc1= 80 m/minf1 = 0.08 mm/tr.* Outil saignerT4D4 Vc4 = 25 m/minf4 = 0.05 mm/tr.Ecrire le programme pour raliser cette pice sachant que :* Point dapproche3 mmde la pice.* Point de dgagement2 mmde la pice.* Machine : Tour commande numrique (NUM 760 T).Solution :%159N1 (AXE)N10 G90G71G80G40 G92 S3000N20 G0G52X0Z0 (FINITION DU CONTOUR)N30T1 D1M6(OUTILN1)N40G95 F0.08N50G97 S800N60M3 M42N70G0 X66 Z-24N80G96 S80N90G1 G41 X50 Z-24M8N100 Z0M110 X38N120 G3X30Z4R4N130 G1X12N140 X24Z15N150 X0M9N160 G97 S800N170 G0 G40 X0 Z17N180 G0G52X0Z0 (USINAGE DE LA GORGE)N190 T4 D4M6(OUTILN4)N200 G95 F0.05N210 G0 X66 Z-24N220 G96 S25N230 G1 X42M8N240 G97 S800N250 G0 X64M9N260 G0 G52 X Z0M5N270 M2IV-47* FraisageEcrire un programme pour raliser en finition le contour extrieur, le perage dbouchantainsi que le lamage sur une profondeur de 5 mm de la pice suivante.Donnes :- Fraise deux tailles en ARSde diamtre24 mm:T4D4 Vc4 = 26 m/minf4 = 0.04 mm/dentZ4 = 8 dents- Fort en ARS de diamtre6 mm: T6D6Vc6 = 20 m/minf6 = 0.07 mm/tr- Fraise lamer en ARS de diamtre12 mm:T7D7Vc7 = 20 m/minf7 = 0.05 mm/dent Z7 = 4 dents- Les distances dapproche et de dgagement sont de 18 mm.Solution :%358N1 (BRIDE)N10 G90G71G80G40N20 G0G52 Z0(DEGAG ORIG MESUR) (FINITION DU CONTOUR)N30T4 D4M6(FRAISE 2T D24)N40 G97 S345N50 G94 F110N60 G0 X62 Y-18 (VERT PT APP)N70 Z-5 M3 M41 (PT APPROCHE)N80 G1 G42 X50 Y33 M8 (P1)N90 G3 X38 Y45 R12(P2)N100G1 X-35 Y45 (P3)N110G2 X-50 Y 30 R15(P4)N120G1 X-50 Y25 (P5)N130G1 X-35 Y0 (P6)N140G1 X-25 Y0 (P7)N150G2 X25 Y0 R25 (P8)N160G1 G40 X68 Y-12 M9(PT DEGAG)N170G0 G52 Z0 M5(PERCAGE)N180T6 D6 M6 (FORETD6)N190G97 S1061N200G94 F74N210G0 X38 Y33N220Z3 M3 M42N230G1 Z-18 M8 (5+10+3)N240G0 Z3 M9N250G0 G52 Z0 M5(LAMAGE)N260T7 D7 M6(FRAISE A LAMER D12)N270G97 S530N280G94 F106N290G0 X38 Y33N300Z3 M3 M40N310G1 Z-5 M8N320G0 Z3 M9N330G0 G52 Z0 M5N340M2IV-48IV.4Programmation StructureIV.4.1 IntrtLa programmation structure permet de mieux exploiter les ressources dune entreprisesurtout quand celle-ci fabrique des pices ayants des formes similaires . La programmationstructure permet galement permet damliorer la lisibilit dun programme CN et demieux voir ses mcanismes. En effet, quand un programme CN est relativement long etcomplexe, il devient difficile comprendre pour loprateur responsable de sa maintenance.IV.4.2 Structuration par NiveauIl est possible de structurer un programme CN en deux ou en trois niveaux.* Deux NiveauxNiveau 1 :programme principal (de %1 %999)paramtres gnrauxappel de sous-programmes niveau 2Niveau 2 :sous-programmes (de %1000 %9999)paramtres locauxappel doutilsconditions technologiquescycles* Trois NiveauxNiveau 1 :programme principal (de %1 %99)paramtres gnrauxappel de sous-programmes niveau 2Niveau 2 :sous-programmes (de %100 %999)paramtres locauxappel doutilsconditions technologiquesappel de sous-programme niveau 3Niveau 3 :sous-programmes (de %1000 %9999)paramtres locauxusinage (contournage, cycles...)IV.4.3 Saut de lignes sans retour (G79)Les sauts de lignes sont soit conditionnels ou inconditionnels et permettent de passer laligne appele qui doit tre situe dans le mme programme.Dans le cas dun saut conditionnel, on utilise un paramtre (voir programmationparamtre) et lun des oprateurs de comparaison suivants : (=).Exemple :Saut Inconditionnel Saut ConditionnelN40 ...N50G79 N80N60 ...N70 ...N80 N90 N100(saut la ligne N80 sansretour, le programme sepoursuit aprs la ligneappele N90, N100, ...)N40N50G79L2 < 18N90N60 ...N70 ...N80 ...N90 N100 Si L2 est infrieur 18, aller laligne N90 sinoncontinuer leprogramme enN60.IV-49IV.4.4 Appel de sous-programmes ou de squences (G77)On distingue deux types dappel : les appels de squences internes ou externes et lesappels de sous-programmes.IV.4.4.1Appel de sous-programmeUn sous-programme externe est appel par ladresse H suivie par le numro deprogramme. Le sous-programme ne doit pas tre termin par le mot M2, qui arrterait lecycle en cours.%50N60 ...N70 ...N80G77H110N90 ...N100 appel sous-programme %110,puis retour la ligne N90 du programme %50IV.4.4.2Appel de squences internesUne squence interne au programme peut tre appele par les numros de lignes de dbutet de fin.%55N150 ...N160 ...N170G77N80N120N180 ...N190 appel et excutiondes lignesN80 N120, puis suite duprogrammes la ligne N180IV.4.4.3Appel de squences externesUne squence dun autre programme peut tre appele par ladresse H, suivie desnumros de lignes de dbut et de fin.%85N30 ...N40 ...N50G77H55N70N90N60 ...N70 saut inconditionnel au programme %55 puis excution deslignes N70 N90, et retour N60 du programme %85IV-50IV.5Programmation des cyclesIV.5.1 TournageIV.5.1.1Cycle dbauche paraxial : G64Il permet, partir de la dfinition dun profil fini et de la dfinition dun profil brut,deffectuer lbauche dune pice en paraxial suivant laxe X ou Z.G64NnNm[IK] {P ou R}XaZaXbZb dfinition du brutXcZcXdZdG80 XeZefin dbaucheP : Dfinit la prise de passe en XR : Dfinit la prise de passe en ZI : Surpaisseur en XK : Surpaisseur en ZIV.5.1.2Cycle de gorge (Poche) : G65G65NnNmEA {PZ ou RX} [I] [K] [Q] [EF]NnNm Ces deux numros de squence sont des bornes du profil fini qui doivent tresitues de part et dautre de la zone baucher.EA Angle de pntration de la gorgeP Valeur de pntration de chaque passe. (prise de passe en X).R Valeur de pntration de chaque passe (prise de passe en Z).X ou Z Limite de la zone baucher (PA).IK I surpaisseur en X, K surpaisseur en Z. la surpaisseur est affecte au profil fini.Les fonctions I et K sont facultatives.Q A la fin de chaque passe, le positionnement au dbut de la passe suivante peutseffectuer en deux parties : une premire vitesse rapide jusqu une distance Q dudbut de la passe suivante, une seconde vitesse de travail jusquau dbut de la passe.Par dfaut, ces deux passes sont confondue et sexcute vitesse de travail.EF Vitesse de pntration. Par dfaut, gale la fonction F prcdemment programmeLa zone usine est dlimite par leprofil fini et par les deux droitesreliant les points suivants:PAprogramm par X ou Z,PBdernier point programmavant la fonction (G65),PCLe point dintersection avec leprofil fini de la droite EAIV-51IV.5.1.3Cycle de dfonageCette fonction permet lbauche dune gorge longitudinale ou frontale par pntrationssuccessives :G0DnXZG66DmXZREAEFDn Correcteur en X1 et Z1DmCorrecteur en X2 et Z2R Prise de PasseEA Pente en fond de gorge, lorsquele fondde gorge est paraxial, la programmation deEA nest pas obligatoireEF Temporisation en fond de gorge [facultative]On doit dfinir dabord le point"haut" du flan de dpart de la gorge et la correction deloutil (Dn) ; cest un bloc de positionnement. Dans le bloc suivant, on dclare G66 , lepoint "bas" du flanc darrive, la correction de loutil au point darrive, la pente du fond degorge, la valeur du pas de lbauche et la valeur de la temporisation en fond de gorge.Les prises de passes sont uniformment reparties sur toute la largeur de la gorge(le systme peut tre amen corriger la valeur du pas programm.IV.5.1.4Cycle de perage avec dbourrage : G83Cette fonction permet le perage par passes successives avec retrait du fort suivant laxeZ.G83 X Z P Q F [EF][G4 F]X-Z Cote de fond de trouPValeur de la premirepntrationQ Valeur de la dernirepntrationF Vitesse davance enmm/minEF Temporisation en fin dechaque pntration [facultative]G4 F Temporisation aprsretrait la dernire passe[facultative]Plonge en travailTemporisation ventuelleRemonte rapidePlonge rapidePlonge en travailTemporisation ventuelleRemonte rapidePlonge rapidePlonge en travailTemporisation ventuelleRemonte rapideTemporisation ventuelleIV-52IV.5.1.5Cycle de perage avec brise-copeaux : G87Cette fonction permet le perage par passes successives sans retrait du fort suivant laxeZ.G87 X Z P Q F [EF][G4 F]X-Z Cote de fond de trouPValeur de la premirepntrationQ Valeur de la dernirepntrationF Vitesse davance en mm/minEF Temporisation en fin dechaque pntration [facultative]G4 F Temporisation aprsPlonge en travailTemporisation ventuellePlonge en travailTemporisation ventuellePlonge en travailTemporisation ventuelleRemonte rapideTemporisation ventuelleretrait la dernire passe [facultative]IV.5.1.6Cycle de filetage : G33Cette fonction permet dexcuter un cycle complet de filetage cylindrique, conique oufrontal, pas constant et profondeur de passe dgressive section de copeau constante.G33 X Z K EA EB R P Q F SX-Z Coordonnes suivant les axes X et Z de la fin du filetage, paramtreobligatoire dans le bloc G33, valeurs absolues ou relativesEA angle de cne entre laxe OZ et le profil de la pice, par dfaut EA = 0 : filetagecylindrique, EA = 90 : filetage frontale.-45 < EA < 45:Z axe majoritaire (axe de filetage)X axe minoritaire (axe de pntration)EA > 45 ou EA < -45 : Z axe minoritaire (axe de pntration)X axe majoritaire (axe de filetage)KPas sur laxe majoritaire, paramtre obligatoire, non sign, maximum : 250 mmP Profondeur totale du filet (Q inclus) , paramtre obligatoire non sign.IV-53F Nombre de filet (par dfaut F1 et maximum F9).Q profondeur de la dernire passe (comprise dans P),pntration sur le flan suivant langle Bvaleur non sign, par dfaut pas de passe de finition,Q = 0 : passe vide.EBAngle de pntration entre le flan de pntrationet laxe de pntration droite, leflan de pntration est dtermin par le signe de EB :EB > 0 pntration dans le sens dexcution du filetageEB < 0 pntration en sens inverse du sens dexcution du filetagePar dfaut EB = 0 : pntration droite,S Nombre de passes (passe de finition non comprise),pntration progressive, par dfaut S = 1.R Longueur du cne sur laxe majoritaire, valeur non sign, par dfaut R = 0.IV.5.1.7Exemple :Raliser lbauche et la finition ainsi que le perage de la pice suivante :Ebauche : outil charioter dresser bauche T2 D2 ;profondeur de passe 2 mmVc = 80 m/min;f = 0.1 mm/trFinition : outil charioter dresser finition T3 D3 ; profondeur de passe 1 mmVc = 90 m/min;f = 0.08 mm/trCentrage : foret centrer diamtre 5 mm T7 D7; Vc = 22 m/min;f = 0.05 mm/trPerage : foret diamtre 6 mm T8 D8;Vc = 25 m/min;f = 0.05 mm/trDistance dapproche et de dgagement3 mmOPIV-54Solution :%1111(EBAUCHET2 D2)(FINITION T3 D3)(CENTRAGE DIAM 5T7 D7)(PERCAGEDIAM 6T8 D8)N10G90 G71 G40 G80 G92 S4000 (INITIALIS)(USINAGE EBAUCHE PARAXIAL)N20G0 G52 X0 Z0N30T1 D1 M6 (OUTIL EBAUCHE)N40G95 F0.1N50G97 S800N60M3 M42N70G0 G42 X82 Z52(E2)N80G96 S80N90G64 N490 N400 I1 K1 P2N100G1 X82 Z0 (E1)N110X82 Z52 (E2)N120X30 Z52 (E3)N130G80X55Z54 (DEGAGEMENT) (EBAUCHE POCHE)N140G0 X44 Z33 (DEPART DE GORGE)N150G65 N460 N410 EA-152 P2Z20 I1 K1N160G97 S600 M9N170G0 G52 X0 Z0 (CENTRAGE)N180T7 D7 M6 (FORET A CENTRER DIAMETRE 5)N190G95 F0.05N200G0 X0 Z53N210G97 S1400N220G87 X0 Z45 M8N230G0 G80 Z53 M9N240G97 S600N250G0 G52 X0 Z0(PERCAGE)N250T8 D8 M6 (FORET DIAMETRE 6)N260G95 F0.05N270G0 X0 Z53N280G97 S1325N290G87 X0Z36.197 P6 Q3 EF2 M8N300G0 G80 Z53 M9N310G97 S600N320G0 G52 X0 Z0(FINITION)N330T2 D2 M6N340G95 F0.08N350G97 S800N360M3 M42N370G0 X5 Z53N380G96 S90N390G1 G41 X0 Z50(F0)N400X30 Z50 (F1)N410X40 Z45 (F2)N420X40 Z31.393(F3)N430X32 Z 24(F4)N440X32 Z20 (F5)N450X42 Z20 (F6)N460X60 Z12 (F7)N470X60 Z4 (F8)N480G2 X68 Z0 R4(F9)N490G1 X86 Z0 M9 (F10)N500G0 G40 X88 Z0 (DEGAGEMENT)N510G97 S800N520G0 G52 X0 Z0 M5N530M2IV-55IV.5.2 FraisageIV.5.2.1Cycle de perage centrage : G81N G81[X Y]Z[ER] [EH] [F]X Y position de loutil dans le planZpoint atteindre sur laxe dusinageER cote du plan de dgagement sur laxe dusinageEH cote du plan dattaque sur laxe dusinageFvaleur de lavance dans le cycleIV.5.2.2Cycle de taraudage: G84Ce cycle permet lexcution dun taraudage avec un porte-taraud flottant.N G84[X Y]Z[ER] [EH] EF [F]X Y position de loutil dans le planZ point atteindre sur laxe dusinageERcote du plan de dgagement sur laxe dusinageEHcote du plan dattaque sur laxe dusinageEF temporisation exprime en secondes (maximum99.99 s, par dfaut 1 seconde).F valeur de lavance dans le cycleIV.5.2.3Cycle de taraudage rigide: G84Le cycle permet dasservir lavance de loutil la rotation de la broche. La vitessedavance est calcule automatiquement selon la vitesse de broche et le pas programme.N G84[X Y]Z[ER] [EH] K [EK]X Y position de loutil dans le planZ point atteindre sur laxe dusinageERcote du plan de dgagement sur laxe dusinageEHcote du plan dattaque sur laxe dusinageKpas de taraudage exprim en mm. (K prciseque lon effectue un taraudage rigideEKrapport de vitesse de broche dgagement /pntration (par dfaut EK=1).IV-56IV.5.2.4Cycle de perage avec brise copeaux : G87N G87[X Y]Z[ER] [EH] [P] / [ES] [Q] [EP] [EF] [F]X Y position de loutil dans le planZpoint atteindre sur laxe dusinageER cote du plan de dgagement sur laxe dusinageEH cote du plan dattaque sur laxe dusinagePvaleur de la premire pntrationESnombre de pntration de valeur constanteQvaleur de la dernire pntrationEP valeur de recul entre deux pntration (pardfaut pas de recul, EP=0).EFtemporisation chaque fin de pntration.Fvaleur de lavance dans le cycleRemarques :La programmation dau moins un des deux arguments P et ES est obligatoire.P et ES sont programms : la premire pntration est gale P et le reste du perageest excut en un nombre de pntration ES.ES programme seule : la totalit du perage est excute en un nombre depntration ES.IV.5.2.5Cycle de poche simple : G45G45 XY...Z..[ER...] EX...EY...[EB...] PQ[I...] [J...] [EG2/EG3] EP...EQ...EI...EJ...X Y position du centre de la pocheZpoint atteindre en fond de pocheER cote du plan de dgagement sur laxe dusinageEX dimension de la poche suivant les axes X ou UEY dimension de la poche suivant les axes Y ou VEB rayon dune poche circulaire si EB estprogramm seul. Rayon dune poche oblongue.Valeur des congs pour les autres poches.P valeur de la prise de passe axiale dbauche.Q valeur de la prise de passe latrale dbauche.I valeur de la prise de passe axiale de finition.J valeur de la prise de passe latrale de finition.EG2/EG3sens dexcution de la poche (dfaut EG3)EG2 : travail en opposition,EG3 : travail en avalant.IV-57IV.5.2.6ExempleEcrivez le programme CN pour lusinage de la poche (bauche et finition) et des deuxtaraudages de la pice de la figure suivante. On dispose des outils suivants :foret centrer diamtre 4 mmT8 D8Vc = 21 m/minf = 0.07 mm/trforet diamtre 6.75 mm T7 D7 Vc = 23 m/minf = 0.08 mm/trtaraudM8T10 D10 Vc = 10 m/minpas = 1.25 mmfraise diamtre 8 mm coupe au centreT4 D4Vc = 26 m/min- bauche : faxiale = 0.08 mm/tr fradiale = 0.25 mm/tr ae = 6 ap = 2 mm.- finition :faxiale = 0.05 mm/tr fradiale = 0.16 mm/tr ae = ap = 0.5 mm.La distance scurit lapproche et au dgagement est de 4 mm.OPSolution :%3354(Exemple de cycles en fraisage)N10G90 G80 G71 G40N20G0 G52 Z0 (CENTRAGE)N30T8 D8 M6N40G97 S1670N50G0X-34Y-25.98Z10N60G0 Z4 M3 M41N70G81 Z-5 F117N80X-15 Y-25.98N90G80 G00Z10M9M5N100 G0 G52 Z0 (PERCAGE)N110 T7 D7 M6 (FORET D6.75)N120 G97 S1085N130 G0 X-34Y-25.98Z10N140 G0 Z4 M3 M40 M8N150 G87 Z-14 P5 ES2 Q3 EP2 F87N160 X-15 Y-25.98N170 G80G0Z10M9M5N180 G52 Z0(TARAUDAGE)N190 T10 D10 M6(TARAUDM8)N200 G97 S384N210 G0X-34Y-25.98Z10N220 G0 Z4 M3 M40 M8N230 G84Z-10K1.25N240 X-15 Y-25.98N250 G80 G00Z10M9M5N260G52 Z0(USINAGE DE LA POCHE)N270T4 D4 M6(FRAISE A RAINURER D8)N200G97 S1034N210G0 X8Y0Z10N220M3 M40 M8N230G45 X0 Y0 Z7.16ER4EX30.96EY19EB8 P2Q6I0.5J0.5EP83EQ259EI52EJ165N240G0 G52 Z0 M5 M9N250M2IV-58IV.6Fonctions diversesIV.6.1 Dcal