Fabrication assistée par ordinateur

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UNIVERSITE DE TUNIS I INSTITUT SUPERIEUR DE L'EDUCATION ET DE LA FORMATION CONTINUE Département des Sciences Physiques et Techniques F A B R I C A T I O N A S S I S T É E P A R O R D I N A T E U R Notes de Cours BEN YOUNES Jalel UV : GM 213-1 (Version : Septembre 2004) Ces notes comprennent les chapitres suivants : I - Introduction II - Contrôle Numérique des Machines Outils III - Fonctions d'un Système de FAO IV - Intégration des Systèmes CAO / FAO / MOCN V - Introduction à la Gamme Automatique VI - Programmation des MOCN VII - Travaux Dirigés

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UNIVERSITE DE TUNIS I

INSTITUT SUPERIEUR DE L'EDUCATION ET DE LA FORMATION CONTINUE

Département des Sciences Physiques et Techniques

FABRICATION ASSISTÉE PAR ORDINATEUR

Notes de Cours

BEN YOUNES Jalel

UV : GM 213-1

(Version : Septembre 2004)

Ces notes comprennent les chapitres suivants :

I - IntroductionII - Contrôle Numérique des Machines OutilsIII - Fonctions d'un Système de FAOIV - Intégration des Systèmes CAO / FAO / MOCNV - Introduction à la Gamme AutomatiqueVI - Programmation des MOCNVII - Travaux Dirigés

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Table des Matières

I. GÉNÉRALITÉ SUR LA CFAO .......................................................................................................... I-2

I.1 INTRODUCTION.............................................................................................................................I-2I.2 NÉCESSITÉ DE L'AUTOMATISATION............................................................................................I-4I.2.1 FLEXIBILITÉ DES MACHINES DE PRODUCTION ...............................................................................I-4I.2.2 DÉCLOISONNEMENT DE L'ENTREPRISE ..........................................................................................I-4I.3 HISTORIQUE DE LA CFAO...........................................................................................................I-5I.3.1 EVOLUTION DE LA CAO ................................................................................................................I-5I.3.2 EVOLUTION DES MACHINES OUTILS À COMMANDE NUMÉRIQUE.................................................I-6I.3.3 EVOLUTION DE LA FAO.................................................................................................................I-6

II. PROGRAMMATION DES MOCN ................................................................................................... II-9

II.1 INTRODUCTION........................................................................................................................... II-9II.2 MÉTHODES DE PROGRAMMATION DES MOCN ....................................................................... II-9II.2.1 PROGRAMMATION MANUELLE ............................................................................................... II-9II.2.2 PROGRAMMATION ASSISTÉE................................................................................................... II-9II.2.3 PROGRAMMATION AUTOMATIQUE ....................................................................................... II-10

III. PROGRAMMATION CN ASSISTÉE PAR ORDINATEUR ...................................................... III-13

III.1 INTRODUCTION....................................................................................................................... III-13III.2 LE SYSTÈME APT................................................................................................................... III-13III.2.1 LE PROCESSEUR APT ........................................................................................................... III-13III.2.2 LE POSTPROCESSEUR APT ................................................................................................... III-14III.3 ELÉMENTS DU LANGAGE APT .............................................................................................. III-14III.3.1 PONCTUATION...................................................................................................................... III-15III.3.2 MOTS DU LANGAGE APT ..................................................................................................... III-15III.3.3 NOMBRES ............................................................................................................................. III-16III.3.4 SYMBOLES............................................................................................................................ III-16III.3.5 ETIQUETTES (LABEL) ........................................................................................................... III-16III.4 INSTRUCTIONS D’UN PROGRAMME APT............................................................................... III-17III.4.1 INTRODUCTION..................................................................................................................... III-17III.4.2 STRUCTURE D’UN PROGRAMME APT................................................................................... III-17III.5 DÉFINITION DE LA GÉOMÉTRIE............................................................................................. III-17III.5.1 DÉFINITION DE POINTS......................................................................................................... III-18III.5.2 DÉFINITION DES LIGNES ....................................................................................................... III-19III.5.3 DÉFINITION DES CERCLES .................................................................................................... III-21III.5.4 DÉFINITION DES ELLIPSES .................................................................................................... III-24III.5.5 DÉFINITION DES VECTEURS.................................................................................................. III-24III.5.6 DÉFINITION DES PLANS ........................................................................................................ III-25III.6 COMMANDE DE DÉFINITION DE L'OUTIL .............................................................................. III-26III.7 DÉFINITION DES DÉPLACEMENTS.......................................................................................... III-28III.7.1 MOUVEMENT DU TYPE POINT À POINT ................................................................................. III-28III.7.2 MOUVEMENT DU TYPE CONTOURNAGE ............................................................................... III-29

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III.8 COMMANDE DU POSTPROCESSEUR ........................................................................................III-34III.8.1 INITIALISATION ET TERMINAISON ........................................................................................ III-35III.8.2 COMMANDE DE DÉFINITION DES CONDITIONS TECHNOLOGIQUES....................................... III-35III.8.3 COMMANDE DE DÉFINITION DES CYCLES............................................................................. III-36III.8.4 INSTRUCTIONS DIVERSES DU POSTPROCESSEUR .................................................................. III-36III.9 LE CALCUL DANS APT ............................................................................................................III-37III.10 LES BOUCLES ET LES MACROS ...............................................................................................III-38III.10.1 LES BOUCLES ....................................................................................................................... III-38III.10.2 LES MACROS ........................................................................................................................ III-39III.11 EXEMPLE .................................................................................................................................III-40III.12 TABLEAUX RÉCAPITULATIFS DES MOTS CLEFS DU LANGAGE APT .....................................III-42

IV. FONCTIONS D'UN SYSTÈME DE FAO ..................................................................................... IV-46

IV.1 INTRODUCTION........................................................................................................................IV-46IV.2 RÔLE DE LA FAO ....................................................................................................................IV-46IV.3 SYSTÈMES FAO.......................................................................................................................IV-47IV.3.1 PRÉPROCESSEUR .................................................................................................................. IV-47IV.3.2 PROCESSEUR ........................................................................................................................ IV-48IV.3.3 POSTPROCESSEUR ................................................................................................................ IV-52

V. INTRODUCTION À LA GAMME AUTOMATIQUE .................................................................. V-54

V.1 GAMME DE FABRICATION ....................................................................................................... V-54V.2 AUTOMATISATION DE LA GAMME DE FABRICATION............................................................. V-55V.2.1 APPROCHE GÉNÉRATIVE....................................................................................................... V-56V.2.2 ARBRE DE DÉCISION ............................................................................................................. V-57V.2.3 APPROCHE PAR VARIANTE.................................................................................................... V-59V.2.4 TECHNOLOGIE DE GROUPE.................................................................................................... V-60V.3 INTÉGRATION DE LA GAMME ASSISTÉE DANS UN SYSTÈME DE FAO .................................. V-63V.3.1 INTRODUCTION ..................................................................................................................... V-63V.3.2 RÔLE DE LA CAO DANS L'INTÉGRATION .............................................................................. V-64

VI. TRAVAUX DIRIGÉS ...................................................................................................................... VI-67

VII. ANNEXE .......................................................................................................................................... VII-79

VIII. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ......................................................................... VIII-85

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Liste des Figures

Figure I-1 :Evolution des systèmes de CFAO [Saxena 1994]..........................................................................I-5

Figure I-2 : Historique de la CAO-FAO-MOCN .............................................................................................I-7

Figure III-3 : Structure du système APT ..................................................................................................... III-14

Figure III-4 : Surfaces de contrôle du mouvement d'outil ........................................................................... III-29

Figure III-5 : Effet des modificateurs sur la commande GO ....................................................................... III-30

Figure III-6 : Illustration des relations Outil-Surface en contournage ........................................................ III-33

Figure III-7 : Exemple de programme APT ................................................................................................ III-41

Figure IV-1 : Champs d'application de la CFAO dans les industries manufacturières [Kochan 85] ......... IV-46

Figure IV-2 : Fonction FAO........................................................................................................................ IV-47

Figure IV-3 : Préprocesseur......................................................................................................................... IV-48

Figure IV-4 : Processeur.............................................................................................................................. IV-49

Figure IV-5 : Génération automatique des trajectoires d'outil..................................................................... IV-50

Figure IV-6 : Vérification dynamique des trajectoires en 3D [Computervision Corp.] .............................. IV-51

Figure IV-7 : Simulation en temps réel avec rendu réaliste ........................................................................ IV-51

Figure IV-8 : Postprocesseur ....................................................................................................................... IV-52

Figure V-1 : Fonctions de la gamme de fabrication ..................................................................................... V-54

Figure V-2 : Arbre de décision ..................................................................................................................... V-57

Figure V-3 : Table de décision pour le choix des machines en tournage ..................................................... V-58

Figure V-4 : Quelques systèmes de génération assistée de gamme de fabrication....................................... V-59

Figure V-5 : Phase préparatoire.................................................................................................................... V-60

Figure V-6 : Phase productive ...................................................................................................................... V-60

Figure V-7 : Point de vue Conception - Point de vue Fabrication......................................................... V-61

Figure V-8 : Système OPITZ pour les pièces de révolution......................................................................... V-62

Figure V-9 : Système CODE........................................................................................................................ V-63

Figure V-10 : Etapes de la génération des gammes de fabrication............................................................... V-64

Figure V-11 : Exemples d'Entités................................................................................................................. V-65

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INTRODUCTION

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I. GÉNÉRALITÉ SUR LA CFAO

I.1 IntroductionLongtemps, les techniques liées à l'informatique sont restées du domaine du spécialiste.

Ces dernières années, au contraire, nous assistons à une véritable "démocratisation", non passimplement d'un nouvel outil qui se contente d'accroître la productivité ou de nous libérer decertaines tâches ingrates, mais d'une technique nouvelle et porteuse d'avenir, qui biensouvent remet en cause nos méthodes de travail et demande l'acquisition de nouvellescompétences. La conception et la fabrication assistée par ordinateur (CFAO) ne sont pluscantonnées dans les grandes entreprises et les laboratoires de recherche, mais entrentdésormais dans le monde des PME, plus que tout autres soumises aux dures lois du marché.

La CFAO n'est pas une juxtaposition d'aides informatiques, mais un nouveau moded'organisation de la production. Le rapprochement des termes conception et fabrication a lemérite de souligner que la CFAO constitue, selon l'un de ses pionniers, Daniel Vernet,collaborateur de Pierre Bézier, "un amplificateur intellectuel", non seulement pourl'opérateur individuel, ingénieur ou projeteur, mais aussi pour l'entreprise dans sonensemble. En cela, la CFAO est instrument de compétitivité.

Face à la concurrence internationale et l'accélération du progrès technique, les entreprisesdoivent continuellement améliorer leur productivité et plus encore la qualité de leursproduits. Les techniques de conception et de fabrication assistées par ordinateur deviennentindispensable dès lors que délais d'étude et de fabrication diminuent, que les formes desobjets sont complexes ou doivent être optimisées pour augmenter leur performances etdiminuer leur coût. Cela peut tout simplement être une question de survie pour desentreprises sous-traitantes dont les donneurs d'ordre utilisent la CFAO (aéronautique,armement ou automobile) et qui ne transmettent leur informations que sous formenumérique.

Certes, l'informatisation de la phase conception d'un ensemble mécanique n'est passimple. L'étude cinématique et le choix des liaisons d'un mécanisme reposent sur unedémarche empirique, car les solutions équivalentes sont multiples. La conception demandela mise en œuvre de modèles géométriques volumiques devant permettre non seulement ladéfinition précise des formes de chaque objet, mais aussi la prise en compte de contraintegéométriques et fonctionnelles entre les différentes pièces.

Les méthodes de calcul par éléments finis existent déjà depuis de nombreuses années etautorisent l'étude du comportement des structures et l'optimisation des formes et desmatériaux.

Les pièces de formes complexe peuvent être conçues à l'aide de logiciels surfaciques etservir de maître-modèle pour une étude esthétique, pour l'analyse de leur comportementmécanique ou thermique, ainsi que pour leur fabrication.

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Les logiciels de production de plans ne sont plus simplement des outils efficaces de tracémais permettent la création automatique de familles d'objets grâce aux techniquesd'apprentissage, la prise en compte de bases de données d'éléments standardisés et unhabillage intelligent de plan, notamment pour la cotation ou l'établissement denomenclatures.

La programmation des machines à commande numérique capable d'usiner des formesgauches reste une des applications principales des techniques de CFAO en mécanique. Lemodèle géométrique de la pièce permet de générer automatiquement des trajectoires d'outils,d'évaluer les défauts de forme et d'état de surface, de détecter les collisions éventuelles.

Beaucoup de développement restent à réaliser pour que l'informatique soit un outilefficace aux différentes étapes de la vie industrielle d'un produit. La normalisation desstandards d'échange entre ordinateurs ainsi qu'entre logiciels; l'intégration des différentesapplications dans une base de données unique; l'adaptation des fonctionnalités des logicielsaux différents corps de métiers sont les principales préoccupations des constructeurs dematériels et de logiciels pour que la modernisation des outils de production se poursuive.

L'insuffisance actuelle de certains maillons de la chaîne des logiciels de CFAO ne doit pasêtre un frein à l'équipement des entreprises. Il ne faut surtout pas attendre d'être dansl'obligation de s'équiper pour appréhender les conséquences non seulement financière, maissurtout humaines qu'entraînera l'introduction de la CFAO dans le bureau d'études ou lebureau des méthodes. Le choix du système et la qualité de la formation des personnels serontdes éléments décisifs pour la réussite de ce virage stratégique de l'entreprise.

Pour le choix d'un système on peut suivre une démarche logique qui commence par cettequestion : que peut-on attendre de la CFAO ? La réponse suppose une formation préalablede la personne qui mènera le projet d'investissement et une analyse interne de l'entreprise oùseront décomposées les différentes tâches et les ressources qu'elle demandent. Cettepremière approche doit permettre de sélectionner les applications dans lesquelles lestechniques de CFAO seront soit les plus facile à maîtriser, soit les plus rentables à courtterme. Elle ne doit cependant pas écarter certains secteurs de l'entreprise: il convient degarder l'esprit que l'informatique est avant tout un outil de communication évolutifs. Unecommission de réflexion pourra être formée avec des représentants des différents secteursconcernés et, si besoin, d'une personne extérieure ayant une solide expérience en CFAO.Viendra ensuite une période de prospection auprès des constructeurs où seront appréhender,non seulement les fonctionnalités de chaque système et leur prix, mais aussi les aspectsmatériels, les conditions de maintenance et plus généralement la qualité du support après-vente, les possibilités de développement d'applications spécifiques, les interfaces avecd'autres systèmes informatiques et d'autres logiciels, la formation, et, peut être plus encore,la clarté de la documentation.

Il est en général assez facile de sélectionner sur quelques critères fondamentaux les deuxou trois produits répondant à priori le mieux aux applications principales envisagées. Il s'agitensuite de vérifier que la réalité correspond bien à l'attente en confiant au constructeur desétudes significatives du travail effectué dans l'entreprise et cela sur des configuration de

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matériels et de logiciels identique à celles qui seront éventuellement acquises. Souplesse,convivialité du logiciel, temps de réalisation seront les principaux critères d'appréciation.

Avant le choix définitif, certains pièges sont à éviter : configuration matérielleinformatique insuffisante au vu des performances attendues et qui impose rapidement desextensions onéreuses ou même parfois impossibles, manque d'ouverture du logiciel pour ledéveloppement d'applications, possibilités de création alléchantes mais qui s'avèrent d'unemploi très restrictif, conditions d'acquisition de nouveaux modules ou d'extension dunombre de postes de travail, évolution très lente du logiciel au regard de la concurrence oumême incertitude quant à la pérennité du fabricant. En tout état de cause, il ne faut pasoublier qu'un logiciel de CFAO n'est pas figé : il doit répondre aux besoins de toute uneéquipe de développement en continuelle progression et il doit mériter la confiance qui lui estaccordée.

I.2 Nécessité de l'AutomatisationL'objectif d'une entreprise manufacturière est d'augmenter son profit. Ceci ne peut se faire

que par une augmentation de la productivité, c'est à dire, réduire le coût de revient et letemps de fabrication d'un produit.

Durant la première moitié de ce siècle, pour répondre à la forte demande du marché, lesentreprises manufacturières ont eu comme principale tâche l'augmentation de leurproduction par l'utilisation de machines spéciales. Ces machines ont l'avantage d'être trèsperformantes sur des opérations spécifiques.

Durant la deuxième moitié de ce siècle, la demande du marché a changé de tendance. Laquantité d'un même produit consommé se trouvant réduite (produits plus variés) et lacomplexité de ces produits est de plus en plus élevée.

Les objectifs visés par l'entreprise, dans les conditions actuelles du marché, ne peuventêtre assurés que si on prend en compte les aspects suivants :

I.2.1 Flexibilité des machines de production

La flexibilité est la rapidité avec laquelle une machine peut passer d'un produit à un autre.Elle consiste à réduire les temps de préparation, de réglage et de lancement de la machine.Ces actions ne peuvent se réaliser qu'avec une automatisation des machines.

I.2.2 Décloisonnement de l'entreprise

Décloisonner une entreprise, c'est enlever toutes les barrières existantes entre sesdifférentes fonctions (étude, méthode, atelier, gestion...). Le décloisonnement a pour but derendre fluide le flux d'informations durant tout le cycle de vie d'un produit. Les systèmesd'aide par ordinateurs y contribuent largement.

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I.3 Historique de la CFAOLe terme CFAO (Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur) est utilisé dans le

langage d'ingénierie depuis le début des années soixante-dix. C'est un terme général quicouvre tous les domaines où l'ordinateur peut être utilisé pour fournir une aide à laconception, la réalisation et la vente des produits. Plus spécifiquement, la CFAO estintimement liée à l'automatisation de tous ces processus.

I.3.1 Evolution de la CAO

La conception et la fabrication sont le cœur des activités contribuant à la réalisation desproduits qui peuvent être écoulés sur le marché et qui peuvent rapporter un profit.

De nombreux changements se sont produits ces trois dernières décennies dans le domainede la conception et de la fabrication. Il y a eu, tout d'abord, le développement de la CAO(Conception Assistée par Ordinateur) ensuite la FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur).La figure suivante montre l'évolution des systèmes CFAO dans le domaine de la mécaniquedans les trois dernières décennies.

Figure I-1 :Evolution des systèmes de CFAO [Saxena 1994]

Les systèmes de CAO des années soixante supportent le dessin bidimensionnel (2D).Ensuite, l'extension des systèmes 2D aux systèmes tridimensionnels (3D) a aboutit audéveloppement du modèle filaire. Cependant, ce modèle ne peut représenter des géométriesde niveau plus haut tels que les surfaces. Et ce n'est qu'au début des années soixante-dix queles modèles surfaciques sont apparus. C'est une représentation de niveau plus élevé que lefilaire mais pas assez pour représenter les volumes ou les solides.

Le besoin des modèles solides a été ressenti avec l'évolution de la commande numériqueet de la méthode des éléments finis.

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Au début des années soixante-dix la modélisation solide a commencé à se répandre.Maintenant, les systèmes CFAO supportent l'ensemble des trois modèles (filaire, surfaciqueet volumique) et intègrent plusieurs fonctionnalités (multi-utilisateur, gestion des accès,gestion des versions...). Parmi les systèmes existants on peut citer CATIA (de DassaultSystem), Euclid (de Matradatavision), Ideas (de SDRC), Proengineer (de Parametrictechnology)...

I.3.2 Evolution des Machines Outils à Commande Numérique

Les premières machines-outils à commande numérique (MOCN) sont apparues dans lesannées cinquante. Elles furent développées aux USA pour satisfaire le besoin de l'industrieaéronautique. En effet, certaines pièces telles que les pales d'un hélicoptère ou d'un réacteurnécessitent des mouvements complexes de l'outil par rapport à la pièce. Dans ce cas seul lesMOCN peuvent réaliser de telles pièces.

Initialement ces équipements disposaient d'organes de commande en logique câblée avecl'introduction des données par rubans ou cartes perforées. Avec l'apparition desmicroprocesseurs et le progrès de l'électronique à transistors, le coût de ces équipementsdécroît depuis 1970 tout en offrant des capacités sans cesse plus importantes. Latransmission des données entre les CN des machines-outils et ordinateurs a elle aussi évoluéet elle est assurée par téléchargement directe dans un sens ou dans l'autre ou dans les deuxsens ("half duplex" et "full duplex"). Cette évolution qui assure le traitement temps réel, apermis d'accroître les potentialités offertes par les MOCN et favorise leur intégration dansl'ensemble d'un système de production automatisée.

I.3.3 Evolution de la FAO

La FAO peut être définie comme "l'application de l'ordinateur dans la fabrication". De cefait, l'introduction de la FAO dans les systèmes de production a été intimement liée audéveloppement de la CAO des CN des machines et surtout des ordinateurs.

Peu de temps après la deuxième guerre mondiale, avec l'augmentation de la demande surdes produits de plus en plus complexes, les MOCN ont été inventé. La CN a remplacél'habilité des opérateurs pour contrôler la machine. Dans la deuxième moitié de ce siècle lademande s'est transformée. Le besoin de produit varié sur une période courte a pris la placede produit de grande quantité (fabrication de masse → fabrication de petite série).Parallèlement, de nombreux développements ont eu lieu dans le domaine scientifique ettechnologique. L'un des plus importants développements est l'invention des ordinateurs.Dans le cas de la fabrication des produits discrets, les ordinateurs ont été essentiels pour ledéveloppement de la CAO, de la FAO, de la CN, des robots et des systèmes flexibles.Toutes ces technologies supportées par des ordinateurs ont permis de produire en petite sérieà de faible coût de revient. Les ordinateurs ont permis d'apporter une aide à la décision et ontpu ainsi accroître la productivité.

Dans les années 80, la concurrence internationale intense, a conduit à une réduction destemps de fabrication et des inventaires au minimum. Dans une entreprise moderne, la

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solution pour survivre est l'automatisation des systèmes de production tout en gardant leurflexibilité. L'automatisation fournit une bonne qualité avec un faible coût, et la flexibilité estnécessaire pour s'adapter au changement des produits et de la demande. La fonction étude(CAO) et atelier (MOCN) ont été les précurseurs de l'automatisation dans les entreprisesmanufacturières. La fonction méthode reste le maillon faible dans le cycle de vie d'unproduit. Dans ces conditions, la solution évidente est l'implication de la FAO dans laproduction et l'intégration de l'ensemble de ses fonctions dans le cycle Conception-Préparation-Fabrication.

Figure I-2 : Historique de la CAO-FAO-MOCN

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METHODES DE PROGRAMMATION DES MACHINESOUTILS A COMMANDE NUMERIQUE

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II. Programmation des MOCN

II.1 IntroductionLa fabrication d’une pièce sur une machine outil à commande numérique nécessite

l’écriture d’un programme appelé programme CN. Ce programme peut rédiger directementpar le programmeur (programmation manuelle). Il peut être, également, réaliser à l’aide del’ordinateur (programmation assistée et programmation automatique).

II.2 Méthodes de Programmation des MOCN

II.2.1 Programmation Manuelle

La première étape de la programmation consiste à déterminer et organiser, à partir de lagamme d'usinage, les données nécessaires au programme CN. Ces données sont soittechnologiques soit géométriques. Les données technologiques concernent le choix de lamachine, des processus d'usinage, des outils et des conditions de coupe. Les donnéesgéométriques sont plutôt liées au choix des paramètres définissant la trajectoire de l'outilpour obtenir la forme désirée.

Le programmeur doit présenter de manière chronologique toutes les opérationsélémentaires. Ensuite, pour chaque séquence d'opérations il doit préciser les donnéestechnologiques correspondantes (vitesse de coupe, arrosage...) ainsi que les coordonnées despoints caractéristiques de la trajectoire de l'outil. Une fois ce travail terminé, le programmeurest en mesure de rédiger le programme CN.

II.2.2 Programmation Assistée

Certaines étapes de la programmation manuelle nécessitent un effort important pouraboutir à la rédaction du programme CN. Une des étapes la plus délicate est le calcul despoints caractéristiques de la trajectoire des outils. En effet, pour des géométries de pièces oùfigurent des formes telles que les raccordements, les arcs de cercle, voire même des surfacescomplexes, le calcul des points caractéristiques devient un travail fastidieux.

D'autre part, il est difficile de vérifier un programme CN et de trouver toutes les erreursde syntaxe ou de calcul. Cette tâche devient absurde quand le programme CN a une tailleimportante. Dans ce cas il est inévitable de corriger le programme au pied de la machine.Ceci va causer une immobilisation de la machine et une perte d'un temps précieux quipourrait être exploité pour la production. De plus, un atelier de fabrication peut être équipéde plusieurs machines ayant des contrôleurs différents. Le programmeur doit, parconséquent, maîtriser toutes les fonctions de chacune des MOCN.

Il est clair que l'aide de l'ordinateur peut apporter énormément en gain de temps depréparation de la fabrication pour mieux exploiter la MOCN. De nombreux systèmes d'aideà la programmation CN (programmation CN assistée par ordinateur) ont été développés.

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Dans la majorité de ces systèmes un langage évolué (niveau sémantique élevé) plutôt que lecode G est utilisé pour indiquer à l'ordinateur comment la pièce va être usiner. Cetteimplication de l'ordinateur dans l'aide à la programmation présente de nombreux avantages :

• Réduction du calcul manuel pour la détermination des points caractéristiques de latrajectoire, ainsi de nombreuses erreurs sont éliminées.

• Un ensemble d'actions peut être programmé avec moins de commandes donc unprogramme plus court et plus facile à gérer.

• Un langage évolué est certes plus facile à apprendre et à programmer. Ceci estparticulièrement important quand l'atelier est équipé de CN différentes parce que lamajorité des programmes sont portables d'une machine à une autre.

II.2.3 Programmation Automatique

Traditionnellement, le programme CN est créé en utilisant l'une des méthodes décrites ci-dessus : programmation manuelle ou assistée. Les programmes CN simples sont souventcréés manuellement, éventuellement, avec l'aide d'une calculatrice. Les programmes CN unpeu plus complexes sont généralement créés en utilisant un ordinateur et un langage d'aide àla programmation CN tel que APT.

La méthode manuelle, quoique adéquate pour réaliser des pièces en mode PàP, oblige leprogrammeur à faire les calculs nécessaires pour définir la trajectoire des outils et peut doncêtre relativement lente. Et souvent, les erreurs de programmation ne peuvent être corrigéesque sur la machine-outil. Aussi la plupart des MOCN possèdent un langage deprogrammation spécifique, ce qui oblige le programmeur à travailler avec un ensembled'instructions différentes d'une machine à l'autre.

La programmation assistée simplifie ce processus puisque le programmeur utilise lemême langage pour toutes les pièces indépendamment de la machine utilisée. Un processeurtel que APT traduit le langage source en un programme CN et fait la plupart des calculsnécessaires pour décrire la trajectoire des outils. Cependant, des erreurs peuvent subsisterjusqu'à ce que le programme CN soit corrigé sur la machine.

Malgré les avantages qu'offre la programmation assistée par rapport à la programmationmanuelle, dans les deux approches, le programmeur doit convertir les informationsgéométriques d'une forme (dessin de définition) à une autre (langage APT), ce qui est unesource d'erreurs non négligeable.

Dans un système de programmation automatique, l'opérateur peut exploiter directementles possibilités offertes par l'ordinateur à travers l'interface graphique. Il peut ainsi décrire lagéométrie sous forme de points, de lignes, d'arcs de cercle, etc. comme dans un dessin dedéfinition, plutôt que de la traduire en une représentation textuelle. L'utilisation de l'interfacegraphique permet aussi de visualiser la trajectoire des outils et donc une vérification rapidedu programme évitant ainsi des corrections coûteuses au pied de la machine.

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Les fonctionnalités de programmation automatique sont fournies par les systèmes defabrication assistée par ordinateur (FAO). Généralement, les systèmes FAO offrent un gainde productivité important. Ils permettent à l'utilisateur de définir rapidement la géométrie dela pièce. Un autre avantage de la FAO est la visualisation de la trajectoire des outils sur unécran graphique et la correction des erreurs avant exécution sur la machine.

La visualisation des trajectoires d'outils peut être utilisée, non seulement, pour vérifier lescollisions possibles entre l'outil et la pièce, mais aussi entre l'outil et les éléments de bridagesi ces éléments sont intégrés dans le système FAO. Même si la représentation des trajectoiresd'outil est disponible dans les langages de programmation traditionnels, le contrôle decollision dans les systèmes FAO offre une fonctionnalité qui n'existait pas avant. De plus,l'utilisation des données géométriques de la pièce issues d'un système de dessin ou deconception assistés par ordinateur (DAO ou CAO) permet d'éviter toute retranscription deces données, d'en assurer la consistance et de faciliter la prise en compte de tout changementdans la conception de la pièce.

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PROGRAMMATION CN ASSISTEE PARORDINATEUR

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III. Programmation CN Assistée par Ordinateur

III.1 IntroductionOn a vu dans le chapitre précédent les trois méthodes de programmation des MOCN à

savoir la programmation manuelle la programmation assistée et la programmationautomatique. Dans ce qui suit on va s’intéresser à la programmation assistée. Leprogrammeur, au lieu d’écrire le programme CN directement, il va écrire un programmeAPT qui sera interprété par un système APT. L’interpréteur ou le logiciel APT génère alorsun fichier CLFile qui sera ensuite converti en un programme CN. Ainsi, la tache duprogrammeur sera facilité et un travail fastidieux de calcul des coordonnées des pointscaractéristiques de la trajectoire de l’outil sera économisé.

Dans ce chapitre, on va présenter le système APT (Automatic Programmed Tool) quiutilise un langage (APT) plus évolué que le langage de programmation des MOCN (langageCN ou code G).

III.2 Le Système APTAPT est le premier langage d'aide à la programmation CN. Il est développé au MIT en

1955. C'est l'un des langages les plus utilisés dans l'industrie. Plusieurs autres langagesdérivés de APT ont été développés comme NELAPT, EXAPT, UNIAPT, ADAPT et IFAPT.Des langages non dérivés de APT ont été aussi développés. Ils sont pourvus defonctionnalités similaires à celle de APT. Parmi ces langages, ont peut citer, GNC développéen Angleterre; ELAN développé en France; GTL développé en Italie; et COMPACT IIdéveloppé au USA. Les concepts utilisés dans ces systèmes sont généralement similaires àceux de APT. Dans ce qui suit on portera notre intérêt sur le langage APT standard.

Deux composantes constituent le système APT : le processeur qui est le langage de baseet le post-processeur.

III.2.1 Le processeur APT

Le processeur prend comme entrée le programme source écrit par l'utilisateur et par unesérie de traitement vérifie les erreurs de syntaxe, de géométrie et de mouvement d'outil. Unefois le programme source corrigé par l'utilisateur, le processeur génère un fichier contenanttoutes les données relatives à la position de l'outil (Cutter Location Data : CLdata) ainsi queles données technologiques telles la définition des outils coupants, les vitesses de coupe etd’avance et la lubrification. Ce ficher est appelé fichier de position d'outil (Cutter LocationFile : CLfile).

Le CLfile est écrit dans le même langage que le fichier source à savoir le langage APTmais il ne comprend pas les données géométriques initialement présentes dans le fichiersource APT. Le CLfile n’est pas directement exploitable par le contrôleur de la machine.Une deuxième étape est donc nécessaire pour traduire le CLfile en un fichier spécifique à la

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III-14

CN de la machine (programme CN). La traduction est effectuée à l'aide du post-processeur,la deuxième composante du système APT. La figure suivante illustre les différentescomposante d’un système APT ainsi que les différentes étapes nécessaires à la génération dufichier CN :

Utilisateur Processeur APTVérification SyntaxiqueVérification des erreurs de calculGénerétion du listing des erreurs

Génération du CLfile

Rédaction du fichier source APT------------------------Correction des erreurs

Géométrie de la forme à usiner

Erreurs de syntaxeErreur de calcul

Fichier Source

PostProcesseur APT

SYSTEME APT

Selon le directeur CN :

Vérification des limites machineGénération fichier diagnostiqueGénération du programme CN

CLfile Programme CN

Figure III-3 : Structure du système APT

Comme les contrôleurs sont différents d'une machine à une autre, il faut avoir autant depostprocesseurs que de contrôleurs différents.

III.2.2 Le postprocesseur APT

Le postprocesseur joue un rôle important dans le système APT d'aide à la programmationCN. Le processeur génère un fichier CLfile qui définit les positions de l'outil nécessaires auxopérations d'usinage. le CLfile contient également des informations relatives aux outilsutilisés et les conditions technologiques.

Les données générées du CLfile doivent être ensuite converties par le postprocesseur dansun format spécifique à la machine. Les différentes fonctions du postprocesseur sont entreautres :

• Conversion du CLdata dans le système de coordonnée de la machine outil.

• Vérification de la violation des limites de déplacement de la machine.

• Vérifications de la violation de la vitesse limite d'avance et de rotation de la broche.

• Choix des commandes appropriées en utilisant les instructions disponibles en code G.

• Exploitation des fonctions spécifiques à la machine.

• Génération de fichiers de diagnostique, d'instructions opératoires et du programme CN.

• ...

III.3 Eléments du Langage APTUn programme d'une pièce en APT est constitué d'instructions permettant de définir la

géométrie à usiner, l'outil à utiliser et les conditions technologiques (vitesse de coupe etd’avance) ainsi les déplacements ou mouvements de l’outil dans chaque opération à

Page 19: Fabrication assistée par ordinateur

III-15

exécuter. Chaque instruction est composée d’éléments respectant un certain nombre derègles de syntaxe. Ces éléments sont :

• la ponctuation,• les mots réservés du vocabulaire APT (mots clefs),• les nombres,• les symboles• et les étiquettes.

III.3.1 Ponctuation

Pour supporter le calcul, APT possède des opérateurs arithmétiques comme l'addition (+),la multiplication (*), la division (/) et la puissance (**). Une instruction APT comprendégalement des caractères spéciaux pouvant être utilisés comme opérateur spécifique tels que :

/ La barre oblique est utilisée pour séparer une instruction en mots mineurs et motsmajeurs. Le mot majeur est situé à gauche et le mot mineur à droite.

, La virgule est utilisée pour séparer les éléments dans une instruction.

. Le point indique la partie décimale d'un nombre réel.

= Le signe égal est utilisé pour assigner une valeur à un paramètre.

) La parenthèse est utilisée pour terminer une étiquette.

( ) La paire de parenthèse est utiliser pour imbriquer une définition.

; Le point virgule est utilisé pour séparer les instructions sur une même ligne.

$ Le signe dollar indique la suite d'une ligne sur la ligne suivante.

$$ Le double dollar est utilisé pour indiquer un commentaire.

III.3.2 Mots du langage APT

Chaque instruction dans un programme APT consiste en un ou deux mots majeurs. Lemot majeur détermine le type de l'instruction, tel que la définition de la géométrie ou lescommandes de mouvement. Selon les instructions le mot majeur est généralement suivi parune barre oblique (/) et un ou plusieurs mots mineurs suivis par des paramètres.

Un mot du langage APT est constitué de un à six caractères alphanumériques. Certainsmots sont réservés au système (mots clefs).

Les mots clefs d’une instruction APT sont de différents types :

• mots de définition de la géométrie : POINT, PLANE, SPHERE, etc.

• mots utilisés pour les calculs : IF, SINF, COSF, SQRTF, etc.• mots utilisés pour les instructions du postprocesseur : STOP, END, etc.

Page 20: Fabrication assistée par ordinateur

III-16

• mots utilisés comme modificateurs : XLARGE, LEFT, SMALL, etc.• mots utilisés pour définir les déplacements : GO, GODLTA, GOTO, etc.• mots utilisés pour spécifier les modes opératoires : NOPOST, CLPRINT, etc.

III.3.3 Nombres

Tous les nombres utilisés dans un programme APT sont des nombre réels. La formeexponentielle peut être utilisée. Un nombre peut être présenté de l’une des manièressuivantes :

125

12.365

-2.025E-1

.563236E2

+269

-189.3244

III.3.4 Symboles

Les mots utilisés pour définir les entités géométriques sont appelés symboles. Lessymboles peuvent aussi être utilisés comme paramètres de valeurs numériques. Ainsi, unsymbole est utilisé pour définir une entité (géométrique ou scalaire) qui va être référencéultérieurement dans le programme APT (c’est l’équivalent d’une variable dans un langage deprogrammation tels que Pascal ou Basic).

Les symboles sont constitue de un à six caractères alphanumériques, commençantobligatoirement par un caractère. L’exemple suivant montre comment un symbole peut êtreutilisé :

RAYON = 25.325X1 = 123Y1 = 96CENTR1 = POINT / X1 , Y1CERCL1 = CIRCLE / CENTER , CENTR1 , RADIUS , RAYONTAB(1) = 10 $$ 10 EST AFFECTEE AU PREMIER ELEMENT DU TABLEAU TABTAB(I) = J $$ J EST AFFECTEE AU I ième ELEMENT DU TABLEAU TAB

III.3.5 Etiquettes (Label)

Une instruction d’un programme APT peut avoir une étiquette de sorte que une autreinstruction du programme peut la référencer. Les étiquettes sont constituées de un à sixcaractères numériques ou alphanumériques commençant par un caractère ou un nombre. Lesexemples suivants montrent comment un symbole peut être utilisé :

Page 21: Fabrication assistée par ordinateur

III-17

Exemples :

• • •

IF(M) NEG , 111 , 41E

NEG) I = 5 $$ Si M < 0 Alors I = 5

• • •

111) J = 9 $$ Si M = 0 Alors J = 9

• • •

41E) K = 0 $$ Si M > 0 Alors K = 0

• • •

• • •

DEBUT) I = I + 1

• • •

• • •

JUMPTO DEBUT $$ Saut inconditionnel

• • •

III.4 Instructions d’un programme APT

III.4.1 Introduction

Un programme de pièce en APT est constitué d'un ensemble d'instructions qui peuventêtre de l'un des types suivants :

• Instructions de définition de la géométrie,• Instructions de définition de l’outil• Instructions de définition des mouvements de l'outil• Instruction du post processeur• Instructions diverses (calcul, macro, etc.)

III.4.2 Structure d’un programme APT

III.5 Définition de la géométrieLes instructions de définition de la géométrie sont utilisées pour décrire la forme de la

pièce à réaliser et les trajectoires de l'outil pour générer la forme voulue. APT supportejusqu'à 16 types d'entités géométriques. Parmi ces entités, les plus couramment utilisées sontle point (POINT), la ligne (LINE), le cercle (CIRCLE), le plan (PLANE), la sphère(SPHERE) et le cône (CONE).

Chaque entité peut être définie de différentes manières. En générale, une instruction dedéfinition de la géométrie commence par un symbole représentant le nom de l'élément àdéfinir suivi du type et de la définition de l'entité. Le type de l'entité représente le motmajeur. La définition est complétée par les données numériques et les mots mineurs. Lasyntaxe d'une instruction de définition de la géométrie se présente comme suit :

Symbole = Type_Entité / Définition_Entité

Page 22: Fabrication assistée par ordinateur

III-18

Les symboles définis auparavant peuvent être utilisés dans une définition courante. Ainsi,il est possible d'emboîter une définition dans une autre. Une définition emboîtée doit êtreentre parenthèses. La liste suivante donne quelques exemples de définition de la géométrie :

P10 = POINT/ 12 , 5 , 10Définie le symbole P10 comme étant un point de coordonnées (12,5,10).

L10 = LINE / P10 , (POINT / (0 , 32 , 10))Définie une ligne L10 qui passe par le point P10 et le point de coordonnées (0 , 32 , 10).

CERCL1 = CIRCLE / TANTO , L10 , YLARGE , P10 , 15Définie un cercle CERCL1 tangent à la ligne L10 et passe par le point P10. L'ordonnée deson centre est plus grand que celui du point P10 et son rayon est égale à 15.

P20 = POINT / CENTER , (CERCL2 = CIRCLE / P2 , P3 , P6)Définie un point P20 comme étant le centre du cercle CERCL2. La définition du cercleest emboîtée dans celui du point.

PLN1 = PLANE / P6 , PERPTO , V1Définie un plan PLN1 qui passe par le point P6 et perpendiculaire au vecteur V1.

VECT1 = VECTOR / P1 , P2Définie un vecteur du point P1 vers le point P2.

III.5.1 Définition de Points

Un point peut être défini de plusieurs manières. Selon la cotation du dessin on peututiliser l’une des définitions suivantes :

Par ses coordonnées :POINT / x , y [ , z ]

P1 = POINT / 31 , 28P3 = POINT / 20 , 38 , 10

Par intersection de deux lignesPOINT / INTOF , ligne1 , ligne2

P1 = POINT / INTOF , L1 , L2

Par le centre d’un cerclePOINT / CENTER , cercle

P1 = POINT / CENTER , C1

Page 23: Fabrication assistée par ordinateur

III-19

Par intersection d’une ligne et d’un cercle

POINT /

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, INTOF, ligne, cercle

Comme l’intersection d’une ligne et d’un cercle peut donner deux solutions, on utilisealors l’un des quatre modificateurs suivants : XLARGE , YLARGE , XSMALL , YSMALLpour pouvoir choisir une solution. Le modificateur XLARGE par exemple permet de choisirla solution qui a la valeur sur X la plus élevée.

P1 = POINT / YLARGE , INTOF , L1 , C1

Par intersection de deux cercles

POINT /

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, INTOF , cercle1 , cercle2

P1 = POINT / YLARGE , INTOF , C1 , C2P2 = POINT / XSMALL , INTOF , C1 , C2

Par rapport à un point à un rayon et à un angle

POINT / point , RADIUS , rayon , ATANGL , θ

P1 = POINT / P0 , RADIUS , 15 , ATANGL , 43

III.5.2 Définition des lignes

Différentes solutions sont possible pour définir une ligne. En voici quelques exemples :

Comme axe ou ligne parallèleLINE / {XAXIS ou YAXIS} [ , décalage]

LX = LINE / XAXISLY = LINE / YAXISL1 = LINE / XAXIS , 4

Entre deux pointsLINE / point1 , point2

L1 = LINE / P1 , P2

Page 24: Fabrication assistée par ordinateur

III-20

Par un angle et une valeur sur l’axe X ou Y

LINE / ATANGL , θ , INTERC , {XAXIS ou YAXIS} , valeur

L1 = LINE / ATANGL , 30 , INTERC , XAXIS , 2L2 = LINE / ATANGL , 45 , INTERC , YAXIS , 10

Par un point et une ligne parallèle ou perpendiculaire

LINE / point ,

PERPTOPARLEL

, ligne

L1 = LINE / P1, PARLEL , L0L2 = LINE / P2, PERPTO , L0

Par un point et un angle par rapport à l’un des axes

LINE / point , ATANGL , θ , [ ]

YAXISXAXIS

L1 = LINE / P1 , ATANGL , -50 , YAXIS ouL1 = LINE / P1 , ATANGL , 40L2 = LINE / P2 , ATANGL , 30 , XAXIS

Par un point et un angle par rapport à une ligne

LINE / point , ATANGL , θ , ligne

L2 = LINE / P1 , ATANGL , -43 , L1

Par une ligne parallèle à une distance

LINE / PARLEL , ligne,

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, distance

L2 = LINE / PARLEL , L1 , YSMALL, 5

Par un point et tangente à un cercle

LINE / point ,

RIGHTLEFT

, TANTO , cercle

L1 = LINE / P1 , RIGHT , TANTO , C1L2 = LINE / P1 , LEFT , TANTO , C1

Page 25: Fabrication assistée par ordinateur

III-21

Tangente à un cercle et à un angle par rapport à l’axe X

LINE /

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, TANTO , cercle , ATANGL , θ

L1 = LINE / YSMALL , TANTO , C1 , ATANGL , 30

Tangente à un cercle et à un angle par rapport à une ligne

LINE / ATANGL , θ , ligne , TANTO , cercle ,

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

L2 = LINE / ATANGL , 40 , L1 , TANTO , C1 , YSMALL

Tangente à deux cercles

LINE /

RIGHTLEFT

, TANTO , cercle1 ,

RIGHTLEFT

, TANTO , cercle2

L1 = LINE / LEFT, TANTO, C1, RIGHT, TANTO, C2

III.5.3 Définition des cercles

Par son centre et son rayon

CIRCLE / CENTER , point , RADIUS , rayon

C1 = CIRCLE / CENTER , P1 , RADIUS , 10

Par son centre et un point de la circonférence

CIRCLE / CENTER , point1 , point2

C1 = CIRCLE / CENTER , P1 , P2

Par trois points de la circonférence

CIRCLE / point1 , point2 , point3

C1 = CIRCLE / P1 , P2 , P3

Page 26: Fabrication assistée par ordinateur

III-22

Par son rayon et deux points de la circonférence

CIRCLE /

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, point1 , point2 , RADIUS, rayon

C1 = CIRCLE / XLARGE, P1, P2, RADIUS, 8C2 = CIRCLE / YLARGE, P1, P2, RADIUS, 8

Par son rayon et deux lignes tangentes

CIRCLE /

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, ligne1,

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, ligne2, RADIUS, rayon

C1 = CIRCLE / YSMALL, L1, YLARGE, L2, RADIUS, 5C2 = CIRCLE / XSMALL, L1, XLARGE, L2, RADIUS, 15

Comme tangent à trois lignes

CIRCLE /

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, ligne1 ,

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, ligne2,

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, ligne3

C1 = CIRCLE / YLARGE, L1, YSMALL, L2, YLARGE, L3

Par son rayon et tangent à deux cercles

CIRCLE /

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

,

OUT

IN , cercle1 ,

OUT

IN , cercle2 , RADIUS , rayon

C3 = CIRCLE / XLARGE , IN , C1 , OUT , C2 , RADIUS , 25

Par son centre et tangent à un cercle

CIRCLE / CENTER, point,

SMALLLARGE

, TANTO, cercle

C2 = CIRCLE / CENTER, P1, SMALL, TANTO, C1

Page 27: Fabrication assistée par ordinateur

III-23

Par son centre et une ligne tangente

CIRCLE / CENTER , point , TANTO , ligne

C1 = CIRCLE / CENTER , P1, TANTO , L1

Par son rayon, une ligne tangente et un point de la circonférence

CIRCLE / TANTO, ligne,

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, point, RADIUS, rayon

C1 = CIRCLE / TANTO, L1, YLARGE, P1, RADIUS, 8C2 = CIRCLE / TANTO, L2, XLARGE, P3, RADIUS, 33

Par son rayon, un point de la circonférence et tangent à un cercle

CIRCLE /

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

,

LEFTRIGHT

, TANTO, cercle, THRU, point, RADIUS , rayon

C2 = CIRCLE / XSMALL, RIGHT, TANTO, C1, THRU, P1, RADIUS, 5C3 = CIRCLE / XLARGE, LEFT, TANTO, C1, THRU, P1, RADIUS, 15

• LEFT, RIGHT spécifient que le centre du cercle par rapport à une droite joignant P1au centre du cercle C1 dans le sens P1 vers le centre C1 est à gauche ou à droite.

• XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL spécifient la position du point tangentavec le cercle C1 : (position de la solution choisie par rapport à l’autre solution)

• Si une seule possibilité existe XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL ne serontplus considérés.

Par son rayon, une ligne tangente et un cercle tangent

CIRCLE /

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

, ligne ,

YSMALLXSMALLYLARGEXLARGE

,

OUT

IN , cercle, RADIUS, rayon

C2 = CIRCLE / YLARGE, L1, XLARGE, OUT, C1, RADIUS, 22C4 = CIRCLE / XLARGE, L1, XSMALL, IN, C3, RADIUS, 16

Page 28: Fabrication assistée par ordinateur

III-24

III.5.4 Définition des ellipses

Une ellipse peut être définie par la formulation suivante :

ELLIPS / CENTER , point , Rayon_X , Rayon_Y , θ

ELLIPS / CENTER , Origin , 40 , 50 , 45

III.5.5 Définition des vecteurs

Un vecteur est caractérisé par une direction, un sens et une norme. Dans le cas où lanorme n’est pas précisée, la norme du vecteur est égale à un (vecteur unitaire). La listesuivante présente quelques exemples de définition de vecteurs :

Par ses coordonnéesVECTOR / xv , yv , zv

VECTA = VECTOR / 1 , 1 , 0

Par deux pointsVECTOR / point1 , point2

V12 = VECTOR / P1 , P2 ouV12 = VECTOR / 0 , 0 , 0 , 1 , 0 , 1

Normal à un plan

VECTOR / PERPTO , plan ,

NEGZNEGYNEGXPOSZPOSYPOSX

VECB = VECTOR / PERPTO , PLN1 , POSXPOSX indique que le vecteur est positif sur la direction de l’axe X

Par un produit vectoriel entre deux vecteurVECTOR / vecteur1 , CROSS , vecteur2

V3 = VECTOR / V1 , CROSS , V2

Page 29: Fabrication assistée par ordinateur

III-25

Défini dans un plan par sa norme et un angle

VECTOR / LENGTH , norme , ATANGL , angle ,

ZXPLANYZPLANXYPLAN

V3 = VECTOR / LENGTH , 1 , ATANGL , 45 , XYPLAN

Comme étant parallèle à l’intersection de deux plans

VECTOR / PARLEL , INTOF , plan1 , plan2 ,

NEGZNEGYNEGXPOSZPOSYPOSX

V3 = VECTOR / PARLEL , INTOF , PLN1 , PLN2 , POSX

III.5.6 Définition des plans

Par trois pointsPLANE / point1 , point2 , point3

PLN1 = PLANE / P1 , P2 , P3

Par les coefficients de l’équation de plan a.x + b.y + c.z – d = 0PLANE / a , b , c , d

PLN2 = PLANE / 5 , 2 , 3 , -4

Passant par un point et parallèle à un planPLANE / point , PARLEL , plan

PLN3 = PLANE / P1 , PARLEL , PL3

Passant par un point et normal à un vecteur

PLANE / point , PERPTO , vecteur

PLN5 = PLANE / P1 , PERPTO , VECT3

Page 30: Fabrication assistée par ordinateur

III-26

Parallèle à un plan et à une distance

PLANE / PARLEL , plan ,

ZLARGEYLARGEXLARGEZSMALLYSMALLXSMALL

, distance

PLN4 = PLANE / PARLEL , PLXY , ZLARGE , 30

III.6 Commande de définition de l'outilLa forme à réaliser sur une pièce est directement liée à la géométrie de l'outil et à ses

mouvements par rapport à la pièce. Les commandes de définition et de mouvement de l'outilspécifient au système l'outil à utiliser pour chaque opération d'usinage et comment l'outildoit se déplacer suivant la géométrie définie pour générer la forme voulue.

Avant de générer les instructions d'usinage, l'outil à utiliser doit être défini. Lescommandes de définition de l'outil donne au système les informations nécessaires à la coupe.Des commandes supplémentaires définissent comment l'outil est utilisé et lui affectent lesparamètres de coupe. Dans les exemples suivants les données entre crochets sontoptionnelles.

L'outil est défini par l'instruction CUTTER. L'information minimale requise est celledéfinissant le diamètre de l'outil. Si seul le diamètre est donné, l'outil est supposé avoir unbout plat. En option, le rayon du bout de l'outil peut être donné. Le format d'une telledéfinition est le suivant :

CUTTER / d [ , r ]

CUTTER / 16 , 8

CUTTER / 63

CUTTER / d CUTTER / d , r CUTTER / d , r d = r / 2 d > r / 2

Pour charger l'outil, la commande LOADTL spécifie le numéro de l'outil à utiliser. Sil'outil à charger n'est pas le premier dans le programme, le processeur ajoute une instruction

Page 31: Fabrication assistée par ordinateur

III-27

de changement d'outil. En option, la longueur de l'outil ou son numéro de correcteur peutêtre donnée.

LOADTL / n°_outil [ , LENGTH , l ] ou

LOADTL / n°_outil [ , OSETNO , n°_Correcteur ]

Exemples : LOADTL / 5 , OSETNO , 5LOADTL / 2 , LENGTH , 11.287

En tournage, quand les outils sont placés sur une tourelle, l’instruction TURRET estutilisée pour charger un outil.

TURRET / n°_outil [ , OSETNO , n°_Correcteur ]

Exemple : TURRET / 3 , OSETNO , 3

Lorsque la trajectoire de l’outil n’est ni linéaire ni circulaire, le processeur APT a recoursà la segmentation de la courbe. C’est à dire, transformer la courbe en polylignes. En effet, leslangages des machines outils à commande numérique ne dispose pas d’interpolations autresque les interpolations linéaires et circulaires. Pour approximer une courbe quelconque à unepolyligne, une tolérance sur l’erreur entre la trajectoire réelle de l’outil et la trajectoirethéorique doit être donnée au processeur APT. Les instructions INTOL et OUTTOLpermette de préciser la tolérance sur les déplacements de l’outil par rapport à la surface de lapièce.

INTOL / valeur

OUTTOL / valeur

L’instruction INTOL permet d’approximer les trajectoires par des déplacements àl’intérieur de la surface théorique. L’instruction OUTTOL génère des déplacements àl’extérieur de la surface théorique. Si ces deux instructions sont utilisées conjointement, lesdéplacements de l’outil sont de part et d’autre de la surface théorique.

OUTTOL / tolérance INTOL / tolérance

Page 32: Fabrication assistée par ordinateur

III-28

III.7 Définition des déplacementsLes déplacements de l’outil se font de deux manières différentes. Les déplacements de

type point à point, utilisés lors des approches rapides ou dans le cas des procédé travaillantde manière axiale tels que le perçage, l’alésage ou le poinçonnage, etc. Le deuxième type dedéplacement est celui du contournage, lors d’usinage en tournage ou en fraisage. Dans lemode contournage on distingue les déplacements d’approche ou début de l’usinage et lesdéplacement d’usinage. Les mouvements d’approche sont nécessaires parce qu’il permettentle positionnement de l’outil par rapport aux différentes surfaces de la pièce. Une fois quel’outil est positionné par rapport à la pièce les déplacement de type contournage peuvent êtreutilisés pour réaliser l’usinage.

III.7.1 Mouvement du type point à point

En général, le point final d'un mouvement d'outil est pris comme point de départ dumouvement suivant. Mais, au premier mouvement de l'outil le point de départ doit êtrespécifié. L'instruction FROM indique le point initial des mouvements de l'outil.

FROM / point_de_départ

Exemples : FROM / P0 ou FROM / 100 , 100 , 200

L'instruction FROM ne provoque aucun mouvement d'outil, mais, le mouvement suivantgénéré suppose que l'outil est en ce point. La position réelle de l'outil peut ne pas être en cemême point. Dans plusieurs cas, la position de départ de l'outil indiqué par l'instructionFROM coïncide avec la position de changement de l'outil sur la machine.

Les commandes en mode point à point (PàP) sont utilisées pour positionner l'outil en unpoint donné sans se préoccuper du chemin suivi. Ceci est analogue à l'instruction G00 encode G. Ce mode est généralement utilisé pour des opérations de perçage ou pour unpositionnement rapide de l'outil. Les deux commandes utilisées en mode PàP sont GOTO etGODLTA :

GOTO / point GODLTA / [∆x , ∆y ,] ∆z

Exemples : GOTO / P0 GOTO / 124 , 32 , 0GODLTA / 10 , 10 , 0 GODLTA / -30

En fait, plusieurs points peuvent être définis dans l'instruction GOTO. Dans ce cas l'outilpasse par ces points successivement. La différence entre l’instruction GOTO et GODLTAest que cette dernière provoque un mouvement en relatif c’est à dire par rapport au pointcourant.

Souvent, les instructions GOTO et GODLTA sont précédées par l'instruction RAPID.L'instruction GOTO produit un mouvement vers des coordonnées en absolu. Par contre,GODLTA produit un mouvement en relatif. Si un seul paramètre est donné, le mouvementse fait selon l'axe Z.

Page 33: Fabrication assistée par ordinateur

III-29

III.7.2 Mouvement du type contournage

La trajectoire de l'outil dans le cas de mouvements de type contournage doit être précise.Pour contrôler le mouvement de l'outil, APT utilise trois surfaces de contrôle appeléessurface guide (drive surface : DS), surface pièce (part surface : PS) et surface de butée(check surface : CS). Pendant le contournage, les trois surfaces doivent être définiesexplicitement ou implicitement. L'outil coupant doit maintenir continuellement le contactavec la surface guide et la surface pièce. La surface guide est utilisée pour guider l'outilautour de la pièce à usiner, dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'outil. La périphérie del'outil doit suivre la surface guide. La surface pièce contrôle le mouvement le long de l'axede l'outil et le bout de l'outil doit maintenir le contact avec la surface pièce.

Ainsi la surface pièce détermine la profondeur de la pénétration de l'outil dans la pièce. Lasurface de butée est utilisée pour indiquer où le mouvement de l'outil doit s'arrêter. Lasurface guide doit être exprimée explicitement pendant un mouvement de contournage, alorsque les autres surfaces peuvent être données implicitement. La relation entre les troissurfaces de contrôle est illustrée par la figure suivante.

Figure III-4 : Surfaces de contrôle du mouvement d'outil

III.7.2.1 Début des déplacements : mouvement d’approche

Pour réaliser un mouvement du type contournage, la commande GO est utilisée. Elleprécise la position initiale de l'outil par rapport à une deux ou trois surfaces. Cettecommande est différente de la commande GOTO utilisée en mode PàP. Le format générald'une commande GO est le suivant :

GO / Rel , DS [ , [ Rel , PS ] , Rel , CS]

Page 34: Fabrication assistée par ordinateur

III-30

DS, PS et CS spécifient les surfaces de contrôle et Rel est modificateur qui spécifie larelation entre l'outil et la surface de contrôle correspondante. Les valeurs possibles de Relavec les trois surfaces de contrôle sont TO, ON et PAST. Une autre valeur de Rel valableuniquement avec CS est TANTO. Ainsi, la commande GO engendre un mouvement de façonque l'outil respecte les relations avec les surfaces de contrôle.

La position de l'outil par rapport à une surface de contrôle spécifiée par un desmodificateurs TO, ON et PAST est présentée dans la figure 3.3. Les modificateurs PAST,ON et TO permet de préciser la position de l’outil respectivement «après» la surface, «sur»la surface et «jusqu’à» la surface. Quand aucun modificateur n’est donné le modificateur TOest pris par défaut.

Figure III-5 : Effet des modificateurs sur la commande GO

Approche sur une seule surface

Quand la commande GO est utilisée avec une seule surface, l’outil se déplace sur le pluscourt chemin pour atteindre la surface DS. Si la surface PS n’a pas eté definie, le plan XYest pris comme surface PS. Pour préciser la surface PS l’instruction PSIS peut être utilisée.

PSIS / Surface_Pièce

L’instruction INDIRV peut être également utilisée dans les mouvements d’approche. elleprécise que la direction du mouvement est la même que celle du vecteur.

INDIRV / vecteur

INDIR / V1GO / TO , C0

GO / TO , C0

Page 35: Fabrication assistée par ordinateur

III-31

Quand l’instruction INDIRV est utilisée, le mouvement de l’outil ne suit pasnécessairement la direction exacte du vecteur.

FROM / PAPSIS / PSINDIR / V1GO / TO , S1

Approche sur deux surfaces

Quand la commande GO est utilisée avec deux surfaces, l’outil se déplace sur le pluscourt chemin pour atteindre les surfaces. La deuxième surface devient automatiquement lasurface PS pour les mouvements ultérieurs.

L’instruction INDIRV permet de spécifier la direction approximative du mouvement del’outil puisque la position de l’outil doit satisfaire les relations définies dans l’instructionGO.

GO / TO , C2 , PAST , C1

GO / ON , C2 , PAST , C1

FROM / PAINDIRV / VGO / C1 , C2

Approche sur trois surfaces

Quand la commande GO est utilisée avec trois surfaces, l’outil se déplace sur le plus courtchemin pour atteindre les surfaces. La deuxième surface devient automatiquement la surfacePS pour les mouvements ultérieurs.

Page 36: Fabrication assistée par ordinateur

III-32

Comme pour les mouvements d’approche sur deux surfaces, l’instruction INDIRV permetde spécifier la direction approximative du mouvement de l’outil puisque la position de l’outildoit satisfaire les relations définies dans l’instruction GO.

FROM / PAINDIRV / VGO / PAST , DS , PS , CS

III.7.2.2 Mouvement d’usinage

Une fois la relation entre l'outil et les surfaces de contrôle établie, le mouvement de l'outilest précisé en le guidant tout au long de la surface guide. La direction que l'outil doit prendreest indiquée par six commandes possibles : GOFWD (avant), GOBACK (arrière), GOLFT(gauche), GORGT (droite), GOUP (haut), GODOWN (bas). La direction spécifiée par unede ces commandes est relative par rapport à la direction qui précède le mouvement. Leformat de telles commandes est le suivant :

[Options ,] Commande / DS , [ Rel , CS ]

où option établie la position de l'outil par rapport à la surface guide, et commande est unedes six commandes citées ci-dessus, DS est la surface guide, CS est la surface de butée et Relest la relation entre l'outil et la surface CS.

Les relations possibles entre l'outil et la surface guide en mouvement de contournage sontTLLFT (outil à gauche de la surface), TLON (outil sur la surface) et TLRGT (outil à droitede la surface). Ceci indique de quel coté de la surface guide l'outil se trouve pendant lemouvement. La relation entre l'outil et la surface guide en mouvement de contournage estdifférente de celle entre l'outil et la surface guide durant le positionnement initial. Par contre,

Page 37: Fabrication assistée par ordinateur

III-33

les relations possibles entre l'outil et la surface CS pendant un mouvement de contournageest similaire à celles durant le positionnement initial.

Dans plusieurs cas, la surface CS devient la surface DS pour le mouvement suivant. Dansce cas, il n'est pas nécessaire de donner la surface CS explicitement parce que le systèmepeut la déduire en regardant l'instruction suivante.

RAPID ; GO / TO , L1TLRGT , GORGT / L1 , TO , C1GORGT / C1 , PAST , C2GOLFT / TANTO , C3GOFWD / TO , L2

La relation entre l'outil et la surface de la pièce PS est généralement spécifiée séparémentdes commandes de mouvement. Les valeurs possibles sont TLONPS (outil sur PS), TLOFPS(outil sous PS). Les différentes relations que nous venons de voir sont résumées et illustréespar la Figure III-6.

ps ds csTLONPSTLOFPS

TLONTLLFTTLRGT

TOONPASTTANTO

Relations possibles entrel'outil et la surface encontournage

Figure III-6 : Illustration des relations Outil-Surface en contournage

Page 38: Fabrication assistée par ordinateur

III-34

Quand la surface DS et la surface CS génère une intersection multiple l’instruction dumouvement de l’outil intègre une option qui permet de choisir le numéro de l’intersectionconcernée. Dans le cas général une de commande du mouvement de l’outil prend la formesuivante :

[ ]

CSINTOFn

TANTOPASTONTO

DS/

GOBACKGOLFTGORGTGOFWD

TLOFPSTLONPS

TLONTLLFTTLRGT

,,,,,,

FROM / PAINDIRV / V1RAPID ; GO / C1TLRGT , GORGT / C1 , PAST, 2 , INTOF , C2

THICK / 1GO / TO , C0

Le langage APT permet de préciser une surépaisseur sur toutes les trois surfaces : (surfaceguide, surface pièce et surface d’arête). La commande THICK permet de réaliser cettefonction.

THICK / épaisseur_sur_PS [, épaisseur_sur_DS , épaisseur_sur_CS ]

Exemples : THICK / 0 , 0.8 , 0 $$ surépaisseur de 0.8 sur DSTHICK / 1 $$ surépaisseur de 1 sur PS, sur DS et sur CS

III.8 Commande du postprocesseurComme chaque type de contrôleur de machine nécessite son propre postprocesseur, la

manière dont ces fonctions sont implémentées est très variable. De nombreuses commandesnécessaires au postprocesseur peuvent être écrites dans le programme source APT. De tellescommandes n'ont pas d'effet sur le processeur qui les transmet simplement vers lepostprocesseur. Comme exemple de ces commandes on peut citer SPINDL, COOLNT, FINI,INSERT, etc.

Page 39: Fabrication assistée par ordinateur

III-35

III.8.1 Initialisation et terminaison

La première instruction dans une séquence d'initialisation d'un programme pièce en APTest définie par le mot majeur PARTNO, suivi d'un texte pour l'identification du programme.La deuxième instruction spécifie, par le mot MACHIN, le nom du postprocesseur nécessaireà la génération du programme CN. Le mot NOPOST est une instruction optionnelle quiindique que le traitement du postprocesseur n'est pas demandé. Une autre instruction UNITSpeut être également présente au début du programme APT. Elle est traduite en langage CNpour préciser que les données sont en millimètre ou en pouce.

PARTNO référence_pièce

MACHIN / référence_postprocesseur , numéro

UNITS / unité

Exemples : PARTNO COLLECTEUR

UNITS / MM

UNITS / INCH

MACHIN / MILL , 1

Les instructions de terminaison du programme sont définies par les mots END et FINI. Lemot END indique au postprocesseur que la fin des opérations d'usinage est atteinte. Ceci estsuivi par le mot FINI qui est la dernière instruction du programme APT. Elle indique auprocesseur que le programme est terminé.

III.8.2 Commande de définition des conditions technologiques

Pour mettre la broche en marche il faut utiliser la commande SPINDL. Cette commandeindique aussi la vitesse de coupe ou la vitesse de rotation et le sens de rotation de la broche.En utilisant des paramètres différents, cette commande peut arrêter la broche ou la remettreen marche.

SPINDL / vitesse ,

SMMRPM

,

CCLWCLW

ou

SPINDL /

OFFON

Exemples : SPINDL / 800 , RPM , CLW $$ rotation broche à 800 tr/min sens horaire

SPINDL / 28 , SMM , CLW $$ vitesse de coupe de 28 m/min , sens horaire

SPINDL / OFF $$ arrêt de la broche

SPINDL / ON $$ rotation de la broche

Page 40: Fabrication assistée par ordinateur

III-36

La commande COOLNT est utilisée pour la lubrification. Les options ON et OFFpermettent d'activer ou de désactiver l'arrosage.

COOLNT / ON ou COOLNT / OFF

La vitesse d'avance est spécifiée par la commande FEDRAT. Les paramètres utilisés danscette commande spécifient la vitesse et les unités utilisées. Quand la commande RAPID estutilisée, les déplacements se font à la vitesse maximale de la machine.

FEDRAT / valeur, unités

Exemples : FEDRAT / 0.1 , MMPR $$ avance de 0.1 mm/trFEDRAT / 120 , MMPM $$ vitesse d’avance de 120 mm/min

III.8.3 Commande de définition des cycles

Dans certains cas tels que le perçage, l'alésage ou le taraudage, plusieurs mouvementspeuvent être groupés ensemble par l'instruction CYCLE.

La commande CYCLE peut, elle aussi, être transmis directement au postprocesseur pourchoisir en fonction de la machine le cycle pré programmé adéquat.

CYCLE / type, paramètres

Les types de cycles possibles sont les cycles de perçage (DRILL) , perçage (DEEP),alésage (REAM), alésage à l’alésoir (BORE) et taraudage (TAP). Les paramètres qui suiventle mot cycle sont spécifiques à chaque type de cycle. L'utilisation de l'instruction CYCLEdépend des particularités du postprocesseur. L’exemple suivant illustre quelques exemplesde définition des cycles :

Exemples :

CYCLE / DRILL , DEPTH , profondeur ,

MMPMMMPR

, avance , CLEAR , garde

CYCLE / DEEP , profondeur , INCR , pas ,

MMPMMMPR

, avance , garde

CYCLE / BORE , profondeur ,

MMPMMMPR

, avance , garde , DWELLV , secondes

CYCLE / TAP , profondeur ,

MMPMMMPR

, avance , garde , DWELLV , secondes

III.8.4 Instructions diverses du postprocesseur

Parfois, le programmeur veut spécifier une commande en langage CN au moment del'exécution du postprocesseur. Ceci peut être réalisé par la commande INSERT. Les données

Page 41: Fabrication assistée par ordinateur

III-37

spécifiées par la commande INSERT sont insérées directement par le postprocesseur dans leprogramme CN.

INSERT / Commande en langage CN

Parmi les nombreuses commandes qui sont transmises directement au postprocesseur, onpeut citer celles relatives au commentaire, à l’arrêt optionnel, à la temporisation, etc. :

REMARK commentaire $$ pour commenter le programme source

PPRINT commentaire $$ pour commenter le programme CN

OPSTOP $$ arrêt optionnel

DELAY / temps $$ temporisation

III.9 Le calcul dans APTLe langage APT permet de faire des calcul arithmétiques et trigonométriques. Les

opération de calcul peuvent être réalisées au moyen d’opérateurs arithmétiques et desfonction trigonométriques sur des scalaires (appelés également variables scalaires) ou destableaux.

Les opérateurs arithmétiques sont :

+ : addition

- : soustraction

* : multiplication

/ : division

** : puissance

Les fonctions trigonométriques sont illustrées par le tableau suivant :

Fonction Nom Format Explication

Sinus SINF SINF(arg) arg = θ en degré

Cosinus COSF COSF(arg) arg = θ en degré

Tangente TANF TANF(arg) arg = θ en degré

ATANF ATANF(arg) arg scalaire, résultat = θ en degré telque tan(θ) = arg

Arc Tangent ATAN2F ATAN2F(arg1,arg2) arg1, arg2 scalaire, résultat = θ endegré tel que tan(θ) = arg1/arg2

Page 42: Fabrication assistée par ordinateur

III-38

Les fonctions arithmétiques sont illustrées par le tableau suivant :

Fonction Nom Format Explication

Valeur Absolue ABSF ABSF(arg) |Arg|

Racine Carrée SQRTF SQRTF(arg) √arg

Logarithme LOGF LOGF(arg) Ln(arg)

Logarithme 10 LOG10F LOG10F(arg) Log10(arg)

Exponentiel EXPF EXPF(arg) earg

Exemples :BETA = BETA + 1A = R * (1 - SINF(THETA))F = A * B + (C + D) / (A**4 – 3) $$ EQUIVALENT A : F = (A*B) + (C+D) / (A4 - 3)X(2) = 0ALPHA(I) = ATANF(I)TAB1(I) = TAB2(J) / 2RAY = SQRTF(X**2 + Y**2) $$ EQUIVALENT A : RAY = √(X2 + Y2)

III.10 Les boucles et les macrosAu fur et à mesure de l'évolution de APT de nombreuses fonctionnalités ont été ajoutées.

Parmi celles-ci l'utilisation des opérateurs logiques pour les tests, les boucles et les macros.Ces fonctionnalités donnent au langage APT des caractéristiques similaires à un langage deprogrammation de haut niveau tel que le langage Fortran. L'utilisation des étiquettes estessentielle pour les tests et les boucles. Une étiquette est un mot de six caractèresnumériques finissant par une parenthèse droite.

III.10.1 Les boucles

Les boucles dans le langage APT permettent de définir des entités géométriques et desvariables scalaires de manière itératives. Pour réaliser une boucle les instructions IF etJUMPTO sont nécessaires.

IF(condition) label1 , label2 , label3

La condition peut être une variable ou une expression arithmétique. Selon la condition ledéroulement du programme se poursuit après un saut à :

label1 si la condition est négativelabel2 si la condition est égale à zérolabel3 si la condition est positive

Page 43: Fabrication assistée par ordinateur

III-39

JUMPTO / label

Quand l’instruction JUMPTO est rencontrée le programme fait un saut inconditionnel à laligne contenant label

Exemples :

APLPHA = 0 $$ INITIALISATION

DB) X(ALPHA) = R * COSF(ALPHA) $$ CALCUL

Y(ALPHA) = R * SINF(ALAPHA)

IF (180 - 2*ALPHA) BO , FI , FI $$ TEST

BO) ALPHA = ALPHA + 1 $$ INREMENTER SI (180 – 2.ALPHA) < 0

POINTS(ALPHA) = POINT / X(ALPHA) , Y(ALPHA) $$ TABLEAU DE POINTS

JUMPTO / DB $$ CONTINUER BOUCLE

FI) • • • $$ FIN BOUCLE

III.10.2 Les macros

Une autre fonctionnalité qui augmente les possibilités du langage APT est l'utilisation desmacros. Une macro est un sous programme qui une fois définie peut être utilisée plusieursfois dans le programme principal. L’instruction MACRO permet de définir une macro etpour la terminer il faut utiliser l'instruction TERMAC. Pour appeler une macro il faut utiliserl'instruction CALL.

MACRO / paramètres

TERMAC

Exemple :CC = MACRO / V , F , D , AN = 1000 * V / (3.14 * D)SPINDL / N , RPM , CLWFEDRAT / F , MMPRCOOLNT / ATERMAC• • •CALL / CC , 25 , 0.1 , 63 , ON• • •

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III-40

III.11 Exemple

Ecrivez le programme APT pour l’usinage en demi finition et en finition du contourextérieur de la pièce suivante ainsi que le centrage et le perçage des deux trou de diamètre10 mm.

Données :

• Surépaisseur pour la finition est égale à 1mm.

• Le point de départ PTDEPA a pour coordonnées (-150 -20 17)

• Fraise de diamètre 20 mm , Vc = 28 m/min , Va = 90 mm/min.

• Foret à centre de diamètre 4 mm , Vc = 22 m/min , f = 0.1 mm/tr.

• Foret de diamètre 9.5 mm , Vc = 18 m/min , f = 0.08 mm/tr.

• Alésoir de diamètre 10 mm , Vc = 24 m/min , f = 0.06 mm/tr.

• Les distances d’approche et de dégagement sont de :10 mm pour le contournage5 mm pour le perçage des trous

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III-41

PARTNO EXEMPLEMACHIN/ MILL , 1NOPOSTUNITS/ MMINTOL / 0.01

REMARK Définition de la géométrie $$ Coordonnées des pointsP0 = POINT/-150,-20,-1P1 = POINT/-135,0,0P2 = POINT/0,150,0P3 = POINT/-105,15,0P4 = POINT/-105,90,0P5 = POINT/-30,30,15P6 = POINT/-44.7,59.7,15 $$ L1 est l'axe des XL1 = LINE/XAXIS $$ L2 est l'axe des YL2 = LINE/YAXISL3 = LINE/P1,ATANGL,90L4 = LINE/P2,ATANGL,0L5 = LINE/YAXIS,-60C1 = CIRCLE/CENTER,P3,RADIUS,30C2 = CIRCLE/CENTER,P4,RADIUS,45

$$ chargement et définition de l'outil 1LOADTL/1CUTTER/20FEDRATE/ 90 ; MMPMSPINDL / 446 , RPM , CLWREMARK début des déplacementsRAPID ; GOTO/-150,-20,17RAPID ; GOTO/P0

$$ Usinage ébauche du contourFROM/ P0THICK/1 $$ 1mm de surép. en finitionGO/TO,L1,TO,L3COOLNT/ ONTLLFT , GOFWD/L3,TANTO,C1GOFWD/C1,TANTO,C2GOFWD/C2,TANTO,L5GOFWD/L5,PAST,L4GORGT/L4,PAST,L2RAPID ; GODLTA/20RAPID;GOTO/-150,-20,17RAPID;GOTO/P0

FROM/P0THICK/0 $$ Usinage en finitionGO/TO,L1,TO,L3TLLFT , GOFWD/L3,TANTO,C1GOFWD/C1,TANTO,C2GOFWD/C2,TANTO,L5GOFWD/L5,PAST,L4GORGT/L4,PAST,L2RAPID ; GODLTA/20RAPID ; GOTO/-150,-20,17SPINDL / OFF

REMARK Centrage des deux trousLOADTL/2 $$ Forêt à centrerCUTTER/4SPINDL / 1752 , RPM , CLWCYCLE/DRILL , 5 , MMPM , 175 , 5GOTO/P5GOTO/P6CYCLE/OFFRAPID ; GOTO/-150,-20,17SPINDL / OFF

REMARK Perçage des deux trousLOADTL/3CUTTER/9.5 $$Forêt diam. 9.5mmSPINDL / 603 , RPM , CLWCYCLE/DRILL , 20 , MMPM , 48 , 5GOTO/P5GOTO/P6CYCLE/OFFRAPID ; GOTO/-150,-20,17SPINDL / OFF

REMARK Alésage des deux trousLOADTL/4CUTTER/10 $$Alésoir diam 10 mmSPINDL / 764 , RPM , CLWCYCLE/DRILL , 20 , MMPM , 46 , 5GOTO/P5GOTO/P6CYCLE/OFFRAPID ; GOTO/-150,-20,17SPINDL/OFF $$ Arrêt brocheCOOLNT/OFF $$ Arrêt arrosageENDFINI

Figure III-7 : Exemple de programme APT

Page 46: Fabrication assistée par ordinateur

III-42

III.12 Tableaux récapitulatifs des mots clefs du langage APT

Instruction de définition de la géométrieMot DescriptionPOINT Définition de pointLINE Définition de ligneCIRCLE Définition de cercleELLIPS Définition d’ellipseVECTOR Définition de vecteurSPHERE Définition de sphèrePLANE Définition de planATANGL Modificateur : à un angleINTERC Modificateur : intercepteCENTER Modificateur : CentreXAXIS Modificateur : Axe XYAXIS Modificateur : Axe YRADIUS Modificateur : RayonTANTO Modificateur : Tangent àTHRU Modificateur : A traversINTOF Modificateur : Intersection avecPARLELPERPTO

Modificateur : Pour la définition d’une ligne parallèle ou perpendiculaire àune autre ligne

XSMALLYSMALLZSMALLXLARGEYLARGEZLARGE

Modificateur : X petitY petitZ petitX grandY grandZ grand

RIGHTLEFT

Modificateur : (à droite, à gauche)

INOUT

Modificateur : (à l’intérieur, à l’extérieur)

LARGESMALL

Modificateur : (grand, petit)

POSXPOSYPOSZNEGXNEGYNEGZ

Modificateur : Positif sur XPositif sur YPositif sur ZNégatif sur XNégatif sur YNégatif sur Z

XYPLANYZPLANZXPLAN

Modificateur : Plan XYPlan YZPlan ZX

Page 47: Fabrication assistée par ordinateur

III-43

Instructions de définition des déplacementsMot DescriptionGOTO Déplacement en mode point à point en absoluGODLTA Déplacement en mode point à point en relatifGO Déplacement d’approcheGORGTGOLFTGOFWDGOBACKGOUPGODOWN

Déplacement en mode contournage selon la direction par rapport aumouvement précèdent : (à droite , à gauche, vers l’avant , vers l’arrière,vers le haut ou vers le bas)

TLLFTTLRGTTLON

Spécifie la position de l’outil par rapport au prifl à realiser : (à doite duprofil, à gauche du profil ou sur le profil)

RAPID Le mouvement suivant sera réaliser à vitesse rapideTOONPASTTANTO

Modificateur de position de l’outil par rapport à la surface d’arrêt :(jusqu’à la surface, sur la surface, après la surface ou tangent à la surface)

TLONPSTLOFPS

Modificateur de position de l’outil par rapport à la surface pièce : (sur lasurface ou tangent à la surface)

THICKINDIRVINDIRPPSIS

Instructions diverses (Calcul, Boucle, Macro)Mot DescriptionMACRO Définition de macroTERMAC Fin de macroCALL Appel de macroIF Test «SI»JUMPTO SautSINF SinusCOSF CosinusTANF TangenteATANF Arc tangenteATAN2F Arc tangenteABSF Valeur absolueSQRTF Racine carréeLOGF Logarithme népérienLOG10F Logarithme base 10EXPF Exponentiel

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III-44

Instructions de définition de l’outilMot DescriptionCUTTER Spécifie les dimensions de l’outilINTOLOUTTOL

Tolérance outil / surface (tolérance à l’intérieur ou à l’extérieur de lasurface)

LENGTH Correcteur de longueur de l’outilLOADTLTURRET

Changement d’outil en fraisage ou en tournage (tourelle)

OSETNO Numéro de correcteur de l’outil

Instructions du postprocesseurMot DescriptionPARTNO Spécifie la référence de la pièce à fabriquerUNITS Spécifie l’unité utiliséMACHIN Spécifie la référence du postprocesseurNOPOST Traitement du postprocesseur n’est pas demandéEND Fin du programme CNFINI Fin du programme source APTSPINDL Vitesse de broche en tr/min ou en m/min selon l’unitéFEDRAT Vitesse d’avance en mm/tr ou en mm/min selon l’unitéCOOLNT Activer ou désactiver l’arrosageMMPR Spécifie que l’unité de la vitesse d’avance est en mm/trMMPM Spécifie que l’unité de la vitesse d’avance est en mm/minIPM Spécifie que l’unité de la vitesse d’avance est en inch/minIPR Spécifie que l’unité de la vitesse d’avance est en inch/trRPM Spécifie que l’unité de la vitesse de la broche est en tr/minSMM ou SFM Spécifie que l’unité de la vitesse de la broche est en m/minCLWCCLW

Spécifie le sens de la rotation de la broche (sens horaire outrigonométrique)

CYCLE Définition de cycle d’usinageDRILL Cycle de perçage centrageDEEP Cycle de perçage profondBORE Cycle d’alésageTAP Cycle de taraudageREAM Cycle d’alésageDEPTH ProfondeurDELAY Temporisation en secondeOPSTOP Arrêt optionnelREMARK CommentairePPRINTINSERT Insert une commande du programme CN

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III-45

FONCTIONS D'UN SYSTEME DE FAO

Page 50: Fabrication assistée par ordinateur

IV-46

IV. Fonctions d'un Système de FAO

IV.1 IntroductionComme on l'a mentionné au chapitre 1, le terme FAO (Fabrication Assistée par

Ordinateur) ou d'une manière générale la CFAO (Conception et Fabrication Assistées parOrdinateur) peut être interprété de différentes manières selon les pays et le type d'industrie.Indépendamment de cette interprétation générale, dans des branches variées de l'industrie etselon les pays, différentes explications de ce terme sont acceptées. La figure suivante montreles différents champs d'application de la CFAO dans le cas des industries manufacturières.

Figure IV-1 : Champs d'application de la CFAO dans les industries manufacturières [Kochan 85]

Dans la suite, le terme FAO désignera tout les aspects où l'ordinateur peut apporter uneaide à la préparation de la fabrication. Le contrôle, la supervision ou le suivi des machines(MOCN, cellules ou systèmes flexibles) ainsi que les autres activités intimement liées à laproduction telles que la planification, l'ordonnancement et le lancement de la fabrication oula manutention ne feront pas partie des objectifs de ce document.

IV.2 Rôle de la FAODans plusieurs ouvrages la fonction Méthode et fonction FAO désigne l'ensemble des

activités nécessaires à la préparation de la fabrication. Une nuance existe entre ces deuxfonctions dans la mesure où la FAO désigne les activités de la fonction Méthode qui sontassistées par ordinateur. Or, les activités liées à la génération de gamme de fabrication nefont partie des fonctionnalités de la FAO. En effet, la génération automatique de gamme defabrication connue sous le nom de CAPP ("Computer Aided Process Planning") n'est passuffisamment développée et peu de systèmes FAO (aspect logiciel) l'intègrent parmi leursfonctionnalités.

Le rôle de la fonction FAO est de générer le programme CN à partir de la géométrie de lapièce fournie par la fonction CAO (BE). La géométrie de la pièce ne peut être exploitéedirectement par la FAO. Des étapes préalables sont indispensables avant que la FAO puisseintervenir. En effet, le choix de la machine, des outils, des processus et des montages

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IV-47

d'usinage doit se faire pour servir, en plus de la géométrie de la pièce, comme donnéesd'entrée à la FAO. Ceci fait partie intégrante du travail du gammiste au sein du BM.

Etude Méthode Atelier

CAOGénérationde Gammes

de fabricationCND / CNCFAO

MOCN 1

MOCN n

. . .Prog. CN

Géométrieet GammeGéométrie

Figure IV-2 : Fonction FAO

Une fois la gamme de fabrication faite, la FAO peut générer les trajectoires d'outils enfonction de la forme à réaliser, des reprises de pièce, des montages d'usinage. Elle prendraaussi en compte les paramètres de coupe (vitesse de coupe et d'avance, profondeur de passe,etc.) et les particularités de la machine-outil. Les mouvements d'outil peuvent être simuléspour une éventuelle correction dans le cas où il y a risque de collision entre l'outil et la pièceou entre l'outil et les éléments de bridage (montage d'usinage).

Tout ce travail se concrétise par la génération du programme CN. Ce dernier peut êtretéléchargé soit dans la CND ou directement dans la mémoire de la CNC de la machine.

De nombreux systèmes CFAO existent actuellement sur le marché. Généralement, ceslogiciels étaient à la base des logiciels de CAO et qui ont évolué pour intégrer la FAO. Parcontre, les logiciels dédiés uniquement à la FAO sont moins nombreux. Parmi l'ensemble deces logiciels, ont peut citer CATIA (Dassault Systèmes), EUCLID (Matra Datavision),IDEAS (SDRC), STRIM100 (Matra Datavision), ProEngineer (Parametric Technology),CADAM (Cadam Inc.), SMS (Spatial Technology), SMARTCAM (Camax ManufacturingTechnologies => SDRC), CADKEY (Cadkey Inc.), etc.

IV.3 Systèmes FAOLes systèmes FAO sont concernés, non seulement, par les procédés d'usinage classiques

comme le tournage, le fraisage ou le perçage mais aussi par d'autres procédés tels quel'électroérosion, la découpe (laser, plasma, oxycoupage), le poinçonnage, le soudage, etc.

Généralement, un système FAO se compose de trois modules : le préprocesseur, leprocesseur et le postprocesseur. Le préprocesseur permet de modéliser les formes à réaliserd'une pièce ou de la récupérer directement d'un système CAO. Le processeur a commefonction d'aider l'utilisateur à déterminer tous les paramètres nécessaires à la génération duCLfile. Enfin, le postprocesseur convertit, selon les machines à utiliser, le CLfile en unprogramme CN.

IV.3.1 Préprocesseur

Le préprocesseur joue le rôle d'un système CAO au sein du système FAO. Seulement, dupoint de vue fonctionnalité, le préprocesseur est loin d'avoir les mêmes performances qu'un

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IV-48

système CAO, puisqu'il est destiné à réaliser que la géométrie qui va être traité par la suitepar le processeur. Donc, pour les formes peu complexes, l'utilisateur peut modéliser lagéométrie à l'aide du préprocesseur. Dans le cas contraire ou lorsque la géométrie existedéjà, l'utilisateur doit passer par un système de CAO. Le transfert de données se fait aumoyen des standards existants tels que IGES, SET, STEP, etc.

Conversion

Génération dela Géométrie

PréProcesseur ProcesseurCAO

Accés par interface(IGES, DXF,...)

Accés direct à la BD Géométrie

UtilisateurUtilisateur

Figure IV-3 : Préprocesseur

Quand on dispose d'un système CFAO, c'est à dire, un système qui intègre à la fois lesfonctionnalités de la CAO et de la FAO, il n'est pas nécessaire de faire des transferts dedonnées. En effet, la base de données sur laquelle travaille le système CFAO est la mêmepour la CAO et la FAO. Dans ce cas, une fois que le design de la pièce est réalisé (par leconcepteur) l'utilisateur (le fabricant) peut accéder directement à la géométrie pour la traiterà l'aide du processeur.

IV.3.2 Processeur

Le traitement au sein du processeur ne se fait pas d'une manière automatique et même sicela existe dans certains systèmes FAO, il n'est pas tout à fait développé ou c'est développépour une application très particulière. Généralement, le fonctionnement d'un processeurFAO se fait d'une manière interactive avec l'utilisateur.

La majorité des fournisseurs de systèmes FAO offre des modules ayants comme objectifde générer un CLfile ou un programme APT. Ces modules sont différents d'un fournisseur àl'autre mais ils opèrent d'une manière similaire. Une fois que l'utilisateur récupère lagéométrie sur l'écran graphique, il marque les différentes surfaces et éléments de lagéométrie. Le processeur peut par la suite générer le programme APT correspondant. A partla facilité avec laquelle a été généré le programme APT, plusieurs autres avantages sontofferts à l'utilisateur au moyen de l'interface graphique. La pièce peut être représentée sousdifférents angles, échelles et sections pour permettre d'examiner les zones à risque enusinage. La visualisation de la géométrie sur l'écran graphique permet aussi d'examiner lesdifférentes alternatives pour le bridage de la pièce.

L'étape suivante concerne la validation du choix des outils coupants. Certains systèmesFAO possèdent une base de données d'outils. L'utilisateur peut alors valider les outils définis

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IV-49

dans la gamme de fabrication. Il peut aussi en créer à partir d'une librairie d'outils génériquesen spécifiant les paramètres du nouvel outil (diamètre, longueur, rayon de pointe, etc.).

A ce niveau l'utilisateur dispose du modèle géométrique de la forme à réaliser et l'outilcorrespondant. L'étape qui suit consiste à créer la trajectoire que doit suivre cet outil. Laméthode pour accomplir cette tâche, en utilisant d'une manière interactive l'écran graphique,dépend du type d'opération (fraisage de profil, fraisage en bout, perçage, tournage) et lacomplexité de la pièce. Les systèmes FAO disponibles actuellement utilisent une approcheinteractive avec une génération automatique de certains types de séquences. Ces séquencesautomatiques peuvent être du surfaçage, fraisage en bout d'une poche, perçage PàP ou ducontournage.

Processeur

Géométrie Programme APTou CLfile

UtilisateurUtilisateur

PréProcesseur PostProcesseur

Trajectoires

Séquences

Simulation

Figure IV-4 : Processeur

L'approche interactive donne la possibilité à l'utilisateur de générer les trajectoires d'outild'une manière progressive avec vérification visuelle sur l'écran graphique. Au départ,l'utilisateur doit préciser la position de départ de l'outil. Ensuite, il indique au système lasurface de la pièce que l'outil doit générer. Quand l'outil se déplace sur l'écran graphique, lesystème crée automatiquement le programme APT correspondant. Cette approche permet àl'utilisateur d'insérer des commandes postprocesseur à l'endroit approprié pendant la créationdu programme APT. Ces commandes postprocesseur peuvent être des instructions pourcommander l'avance, la vitesse de coupe ou la lubrification.

Les séquences automatiques sont utilisées quand il s'agit de situations similaires etfréquentes. Les séquences automatiques appelées aussi MACRO font parties desfonctionnalités d'un système FAO. Les arguments de la macro sont les paramètres définispar les données géométriques de la forme à réaliser. Ainsi, les séquences automatiquespeuvent être exploitées avec un minimum d'interactions avec l'utilisateur.

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IV-50

Figure IV-5 : Génération automatique des trajectoires d'outil

Le fraisage d'un contour ou d'une poche sont des exemples de séquences automatiquesfournies par la plupart des systèmes FAO. Le fraisage de contour est utilisé pour générer destrajectoires d'outil autour d'une série d'éléments géométriques identifiés par l'utilisateur. Ceséléments peuvent définir, par exemple, le contour extérieur d'une pièce.

Le fraisage de poche fonctionne d'une manière similaire au fraisage de contour sauf que lamatière à enlever se trouve à l'intérieur d'un contour fermé. Ce contour défini une poche ouune cavité qui va être usinée dans la pièce. L'utilisateur doit identifier les côtés et le fond dela poche. Le système génère alors automatiquement les trajectoires de l'outil.

Dans certains cas de pièce la modélisation filaire est suffisante pour générer lestrajectoires d'outil. Cependant, la visualisation de ces trajectoires ne permet pas,généralement, de détecter les interférences et valider l'opération d'usinage. L'utilisation dumodèle solide permet de générer des trajectoires avec détection des collisions entre la pièceet l'outil ou le porte-outil. Il est également possible d'utiliser des règles basées sur lagéométrie. Ainsi, des connaissances d'usinage (trajectoires, outils, séquences d'usinage,mode d'approche et de dégagement, etc.) peuvent être appliquées à chaque entité d'usinage(manufacturing features). De telles fonctionnalités sont disponibles dans le systèmeSTRATA (Spatial Technology). STRATA est un système FAO qui utilise les entitésd'usinage pour la génération automatique des trajectoires d'outil. Il possède aussi desalgorithmes d'optimisation des trajectoires d'outil pour plusieurs entités d'usinage.

La visualisation sur l'écran graphique de différentes couleurs représentant l'outil, lagéométrie de la forme à réaliser et les trajectoires de l'outil peut être très utile à l'utilisateur.Par exemple, l'utilisation d'une couleur pour la géométrie et une autre pour la trajectoire del'outil permet à l'utilisateur de voir les interférences possibles. Une autre fonctionnalitédisponible sur certains systèmes FAO est la simulation dynamique des séquences d'usinage.

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IV-51

Figure IV-6 : Vérification dynamique des trajectoires en 3D [Computervision Corp.]

La visualisation des trajectoires de l'outil ne permet pas toujours de voir la forme finaleusinée surtout dans le cas des géométries complexes (cf. Figure IV-7). Sur certains systèmesFAO, un modèle solide peut être utilisé pour générer un rendu réaliste de la pièce brute, del'outil et de la pièce finie. Une simulation en temps réel du processus d'usinage peut êtrevisualisée sur l'écran graphique. Un exemple de telle fonctionnalité est montré dans la figuresuivante.

Figure IV-7 : Simulation en temps réel avec rendu réaliste

Une fois toutes les séquences créées, l'utilisateur doit relier ces séquences. Cette opérationconsiste à ajouter des mouvements pour avoir un processus continu. Ces mouvements sont

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IV-52

nécessaires pour que l'outil puisse se déplacer d'une séquence à l'autre de sorte que l'onobtienne le processus complet pour la réalisation de l'ensemble des formes définies de lapièce.

A ce niveau l'utilisateur peut générer la totalité du CLfile ou du programme APT. Ladernière étape consiste à générer le programme CN au moyen du postprocesseur.

IV.3.3 Postprocesseur

Le rôle du postprocesseur consiste à traduire, en fonction du type du contrôleur de lamachine-outil à commande numérique, le CLfile ou le programme APT pour générer leprogramme CN. Ce programme est ensuite téléchargé dans la mémoire de la CND ou de laCNC de la machine-outil.

Dans un atelier équipé de plusieurs machines-outils à commande numérique, il n'est pasrare d'avoir des contrôleurs de MOCN différents. Pour cela un système FAO doit disposerd'autant de postprocesseurs que de contrôleurs différents.

PostProcesseur MOCN

Programme CNProgramme APTou CLfile

UtilisateurUtilisateur

PostProcesseur 11

PostProcesseur . . .. . .

Générer leprogramme CN

pour le contrôleur nn

PostProcesseur nn

Processeur

Figure IV-8 : Postprocesseur

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IV-53

INTRODUCTION À LA GAMME AUTOMATIQUE

Page 58: Fabrication assistée par ordinateur

V-54

V. Introduction à la Gamme Automatique

V.1 Gamme de FabricationActuellement, la plupart des étapes de la génération de la gamme de fabrication dans les

industries manufacturières sont soit manuel soit semi-automatique. Dans ce qui suit, nousallons décrire les activités dans la génération des gamme de fabrication. Générer une gammede fabrication consiste à traduire les données du dessin de définition en un ensembled'instruction pour réaliser le produit. Le gammiste utilise les informations présentées par lebureau d'étude (BE) et les nomenclature comme données d'entrée "Input" en vue de générerla gamme de fabrication. La gamme peut contenir des informations plus ou moins détaillées.Dans certaines conditions et quand l'opérateur de la machine possède une grande expérience,la gamme peut ne contenir que des informations relativement simples et peu détaillées. Etc'est à l'opérateur de la machine de développer en détail la gamme de fabrication. Dansd'autres conditions, la gamme de fabrication est développée en détail, étape par étape avantd'être envoyé à l'opérateur. Ces deux exemples sont des cas extrêmes. Le deuxième casreprésente la manière normale de travail.

Pour élaborer une gamme de fabrication, les connaissances suivantes doivent êtremaîtrisées par le gammiste :

• Habilité à interpréter les dessin dedéfinition issu du BE.

• Connaissance des processus et despratiques de fabrication.

• Connaissance des outils et des bridages.

• Connaissance de la manière dedéterminer les paramètres de coupe.

• Connaissance de la manière de calculerles temps et les coûts.

• Connaissance du brut.

• Connaissances des coûts relatifs desprocessus, des outillages et de la matièrepremière.

Avec tous ces prérequis, le gammistepeut déterminer les différentes étapes de lagamme de fabrication. Ces étapes sontillustrées dans la figure suivante :

Figure V-1 : Fonctions de la gamme defabrication

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V-55

Pour avoir et maîtriser l'ensemble des connaissances nécessaires à la génération de lagamme de fabrication, le gammiste doit avoir une longue expérience dans l'entreprise et unecertaine dextérité.

La gamme de fabrication préparée manuellement reflète les préférences et l'expérience dugammiste et donc elle ne peut être que subjective. Par conséquent, pour une même pièce, lesgammes de fabrication solutions peuvent varier d'un gammiste à un autre. Aussi, une piècequi a été réalisée auparavant peut avoir une gamme différente si le gammiste ne s'aperçoispas qu'il a déjà réaliser la pièce ou s'il ne trouve pas l'ancienne gamme. D'autre part, lagénération manuelle de la gamme de fabrication complète avec la rédaction de tous lesdocuments peut être une tâche longue et fastidieuse qui consomme beaucoup de temps etd'énergie et donc très coûteuse.

A part ces inconvénients, la préparation manuelle de la gamme de fabrication pose unproblème majeur à l'entreprise puisque les connaissances ou l'expérience acquise durant delongue années ne sont pas formalisées au seins de l'entreprise, mais elle sont propres auxpersonnes qui les détiennent.

Ainsi, ce type de solution ne peut être appliqué que dans de petite entreprise où le nombrede gamme de fabrication à préparer est faible. Par contre, quand le volume des gammes àpréparer augmente, l'entreprise doit s'orienter vers une solution assistée. L'ordinateur peutalors donner une aide au gammiste dans certaines étapes de la génération de la gamme defabrication.

V.2 Automatisation de la Gamme de FabricationLes premiers essais d'automatisation de la gamme de fabrication consistaient à fournir, au

moyen de l'ordinateur, une aide à la gestion des gammes (rédaction de rapport, stockage,retrait). Il s'agit d'une base de données avec un éditeur de gamme. L'utilisateur introduit lesdonnées nécessaires et le système formate les gammes automatiquement. Le stockage et leretrait des gammes sont basés sur le numéro de la pièce, son nom ou un identificateur duprojet. Ce système d'assistance à la génération de la gamme de fabrication, quand il estexploité efficacement peut économiser jusqu'à 40% du temps de génération de la gamme. Cetype de système ne permet pas d'effectuer des tâches propres à la gamme de fabrication("intelligente") mais plutôt des opérations de recherche de calcul ou d'écriture.

Les développements récents dans le domaine de la gamme de fabrication automatique onteu pour objectifs d'éliminer l'intervention du gammiste dans toutes les étapes de lagénération de la gamme de fabrication. Aujourd'hui, ceci n'est pas encore le cas, et on secontentera de parler de gamme assistée plutôt que gamme automatique. Dans le cas lesystème de génération assistée de gamme de fabrication peut aider le gammiste à la prise dedécision lors de l'élaboration de la gamme. Parmi les avantages d'un tel système on peut citerles suivants :

• Réduction du temps d'élaboration de la gammes et du temps de la fabrication.• Réduction des coûts de la gamme et de la fabrication.

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V-56

• Génération de gammes plus précises et relativement standards.• Augmentation de la productivité.• Réduction de la qualification et de l'expertise du gammiste.

La génération assistée de gamme de fabrication peut se faire selon deux approches : parvariante et générative. Dans l'approche par variante, on utilise une librairie de procédures quipermettent de trouver une gamme standard pour des pièces similaires. La gamme standardest créée manuellement par le gammiste. L'approche générative est considérée comme plusavancée et plus difficile à développer. Dans un système de génération automatique degamme de fabrication utilisant l'approche générative, les gammes solutions sont généréesautomatiquement pour une nouvelle pièce et sans faire référence aux gammes existantes.

V.2.1 Approche Générative

L'approche générative consiste à synthétiser les informations relatives aux gammes dansle but de générer automatiquement une gamme de fabrication pour une nouvelle pièce. Lesystème utilisant l'approche générative crée une gamme à partir des informations dans labase de données de fabrication sans intervention humaine. A la réception du modèle depièce, le système peut générer les opérations et les séquences d'opérations nécessaires pourcette pièce. Les connaissances relatives à la fabrication doivent être formalisées et codées.Par application d'une logique de décision, le comportement de prise de décision du gammistepeut être imité.

D'autres fonctionnalités liées à la gamme de fabrication telles que le choix de la machine,des outils et l'optimisation des processus de fabrication peuvent être automatisés parl'utilisation des techniques génératives. Ces techniques possèdent de nombreux avantagesparmi lesquelles :

• Possibilité de générer des gammes de fabrication rapidement• Une nouvelle pièce peut être traitée aussi facilement qu'une pièce existante.• Peut être interfacé avec un système de FAO pour exploiter les données générées.

Les décisions concernant le choix des processus de fabrication, leur ordonnancement, etc.doivent être fait par le système. Cependant, transformer les données relatives à la fabricationdes pièces dans un format exploitable par l'ordinateur reste un obstacle majeur à franchiravant que l'approche générative puisse être opérationnelle. Le succès de l'implantation decette approche nécessite le développement des points suivants :

• Les connaissance relatives à la fabrication doivent être identifiées.• La pièce à réaliser doit être définie clairement dans le système informatique (modèle

volumique par exemple).• Les connaissances relatives à la fabrication et la description de la pièce doivent être

définies dans une base de données unifiée.

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V-57

Dans l'approche générative, la logique de décision est le coeur du système logiciel. C'estelle qui contrôle le déroulement du programme. La logique de décision détermine commentun processus est choisi. Sa fonction principale consiste à relier les fonctionnalités de lagamme avec les spécifications de la pièce. Les fonctionnalités de la gamme sont décrites pardes expressions du type "Si … alors …". Ce type d'expression est traduit en instructionslogicielles.

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour décrire la structure de décision d'unegamme de fabrication. La méthode de représentation des connaissances est reliéedirectement à la logique de décision au sein des systèmes logiciels. Les données statiquesconstituent la représentation des connaissances et l'utilisation dynamique de ces donnéesconstitue la logique de décision. Parmi les logiques de décision utilisées dans la générationassistée des gammes de fabrication on peut citer les suivant :

• Arbres de décision.

• Table de décision.

• Intelligence Artificielle ou Base de Connaissance.

V.2.2 Arbre de Décision

L'arbre de décision est une manière naturelle pour représenter les informations de lagamme de fabrication. Les conditions (Si) sont placées sur les branches de l'arbre et lesactions prédéterminées peuvent se trouver sur les jonctions de chaque branche. La racine"Root" correspond au nœud de départ et chaque branche correspond au nœud décision.Quand un arbre de décision est implémenté sous forme de programme informatique, l'arbrepeut être directement traduit en un algorithme. Des langages tels que Fortran, Pascal ou Cpeuvent être utilisés pour ce type de logique de décision.

Figure V-2 : Arbre de décision

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V-58

V.2.2.1 Table de Décision

Les tables de décision étaient pendant longtemps utilisées pour représenter des donnéesd'ingénierie complexes. Elles peuvent aussi être implémentées facilement sous forme deprogrammes informatiques. Cependant, elles nécessitent le développement d'un programmesupplémentaire qui joue le rôle d'un préprocesseur pour implémenter les tables et contrôlerles opérations de ces tables. Ce programme est généralement appelé langage de table dedécision.

Figure V-3 : Table de décision pour le choix des machines en tournage

V.2.2.2 Intelligence Artificielle et Base de Connaissances

L'approche par intelligence artificielle (IA) consiste à extraire les connaissances d'un"gammiste expérimenté", les classer, les raffiner et les formaliser. Dans un système degénération assistée de gamme de fabrication à base de connaissances, l'ordinateur est utilisépour simuler le processus de décision du gammiste. Ce dernier utilise ses connaissances, sonexpérience et son inférence pour développer une gamme de fabrication. L'ordinateur fait, enquelque sorte, les mêmes fonctions par l'utilisation de la base de connaissances. Dans unsystème à base de connaissances deux problèmes majeurs doivent être résolus : lareprésentation des connaissances et le mécanisme d'inférence. La représentation desconnaissances est le schéma par lequel le problème peut être représenté de sorte quel'ordinateur puisse manipuler les informations. Le mécanisme d'inférence est la manière aveclaquelle l'ordinateur peut trouver la solution. Le tableau suivant présente quelques systèmesde génération assistée de gamme de fabrication.

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V-59

Figure V-4 : Quelques systèmes de génération assistée de gamme de fabrication

V.2.3 Approche par Variante

L'approche par variante utilise les similarités des pièces pour extraire une gammeexistante. La gamme qui peut être utilisée par une famille de pièce est appelée gammestandard. La gamme standard est stocké dans la base de données et identifiée par un numérode famille. Quand une gamme standard est extraite, un certain nombre de modifications doitêtre fait pour pouvoir utiliser la gamme ainsi modifiée pour une nouvelle pièce. La méthoded'extraction et la logique de l'approche par variante sont établies lors de la classification despièces en famille. Des méthodes de fabrication communes sont identifiées pour chaquefamille. De telles méthodes sont représentées par des gammes standards. Généralement,l'approche par variante a deux phases : la phase préparatoire et la phase productive.

V.2.3.1 Phase Préparatoire

Cette phase est nécessaire seulement quand l'entreprise veut implémenter l'approche parvariante pour la première fois. Durant cette phase, les pièces déjà réalisées dans l'entreprisedoivent être codées, classifiées et groupées en famille. Ensuite, un codage approprié doit êtrechoisi. Le système de codage doit être non ambigu et doit couvrir l'ensemble des piècesfabriquées dans l'entreprise. Ainsi, si plusieurs personnes sont impliquées dans le codage, ilsdoivent générer un code identique pour la même pièce.

Une fois le codage terminé, les familles de pièces peuvent être formées. Ce travail peutêtre réalisé en utilisant les techniques de la technologie de groupe (TG). Elles consistent àgrouper des pièces en famille. Une matrice est alors construite pour chaque famille de pièce.Vu le nombre important de pièces, l'ordinateur doit être utilisé à ce niveau. L'étape qui suitconsiste à préparer une gamme standard pour chaque famille.

La phase préparatoire dans l'approche par variante est très laborieuse et requiert beaucoupde temps et d'effort. Le système logiciel utilisé pour aider le gammiste à faire ce travail peut

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V-60

être utilisé dans plusieurs entreprises. Cependant, tout le travail préparatoire ne pourra pasêtre exploité pour une autre entreprise.

Figure V-5 : Phase préparatoire

V.2.3.2 Phase Productive

La phase productive peut être opérationnelle quand la phase préparatoire a abouti. Unenouvelle pièce peut alors être traitée. Elle est tout d'abord codée, ensuite, ce code peut êtreutilisé pour trouver la famille auquel la pièce appartient. L'identification de la famille permetd'extraire la gamme standard de cette pièce. Le gammiste peut alors la modifier pour qu'ellesoit exploitée pour réaliser la nouvelle pièce.

Figure V-6 : Phase productive

V.2.4 Technologie de groupe

La technologie de groupe (TG) est une technique avec laquelle des pièces qui seressemble sont identifiées et groupées pour tirer profit de leur similarité en conception et enfabrication. Les pièces similaires sont arrangées en famille. Chaque famille possède des

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V-61

caractéristiques similaires en conception et en fabrication. De cette manière le processus defabrication d'une pièce est similaire, ce qui résulte en une meilleure efficacité en fabrication.Les avantages du groupement des pièces en familles peuvent être aussi exploitable dans laconception lors du développement d'un nouveau produit. Le concepteur peut le concevoir enretirant un design existant et en effectuant le changement requis par le nouveau produit.

Les problèmes majeurs de la méthode de la technologie de groupe consistent à trouverrapidement le produit similaire à celui qu'on veut concevoir ou fabriquer. Si dans uneentreprise le nombre de pièces traitées est important et on ne dispose pas d'une manièresystématique pour trouver la pièce similaire, on ne pourra pas tirer profit de la TG. Dans cecas, il est nécessaire d'avoir une manière systématique de classer et de coder les pièces. Cetaspect d'identification de la pièce similaire constitue une des fonctionnalités de la TG. Laclassification et la codification des pièces est basé sur le concept de famille de pièces.

V.2.4.1 Famille de pièce

Une famille de pièce est un ensemble de pièces ayant des similarités du point de vuegéométrique et dimensionnelle ou des similarités dans le processus de fabrication. Au seinsd'une même famille les pièces sont différentes mais leurs similarités sont suffisammentproches pour être identifiées comme membre de la même famille de pièces.

Les deux figures suivantes montre deux familles de pièces. Dans la première figure lesdeux pièces sont similaires du point de vue design mais différentes du point de vuefabrication. Dans la deuxième figure les pièces peuvent constituer une même famille dupoint de vue fabrication mais leurs caractéristiques géométriques ne les permettent pas deformer une même famille de pièces du point de vue design.

Figure V-7 : Point de vue Conception Point de vue Fabrication

V.2.4.2 Classification et Codification

La méthode de groupement des pièces en famille nécessite un examen des attributs deconception et de fabrication de chaque pièce. Les attributs d'une pièce sont identifiés d'une

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V-62

manière unique au moyen d'un code. La classification et le codage peuvent être établis surtoute la liste des pièces de l'entreprise ou sur un échantillon seulement. Dans ce dernier cas,l'échantillon de pièces peut ne pas être représentatif de toute la population. Cependant, cerisque peut être admissible vu l'ampleur de la tâche de codification de toutes les pièces del'entreprise.

De nombreux systèmes de classification et de codage ont été développés, et plusieurssolutions commercialisées ont été vendues aux industries concernées. Cependant, aucune deces solutions n'a été adoptée universellement. Une des raisons est que la solution doit êtrespécifique à une entreprise. Un système peut être bien adapté à une entreprise mais pas à uneautre. Parmi les systèmes de classification et de codification les plus connus sont : OPITZ,MICLASS et CODE.

Les deux figures suivantes illustrent la structure de classification et de codification dessystèmes Opitz et Code.

Figure V-8 : Système OPITZ pour les pièces de révolution

Page 67: Fabrication assistée par ordinateur

V-63

Figure V-9 : Système CODE

V.3 Intégration de la Gamme Assistée dans un Système de FAO

V.3.1 Introduction

La préparation de la fabrication comporte plusieurs étapes. Une partie seulement de cesétapes (étapes : H, I, J) est assistée et pris en compte dans des systèmes de FAO. D'autresétapes (A, B, C, D,...) sont pris en compte dans des systèmes de génération assistée degamme de fabrication.

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V-64

• Programme CN• Dossier fabrication

• Géométrie pièce• Brut

Identification desformes à fabriquer

Choix de lamachine

Choix du bridage

Choix desparamètres de coupe

Choix de la miseet le maintienen position

Génération destrajectoires d’outil

Génération duprogramme CN

Choix des processus

Choix des séquenceset des opérations

Ordonnancementdes séquences

A B C D

E F G

H I J

. . .

Figure V-10 : Etapes de la génération des gammes de fabrication

Comme on l'a précisé auparavant, un système de FAO est concerné par toutes les étapesde la préparation de la fabrication. Donc, toutes les fonctionnalités d'un système degénération assistée de gamme de fabrication peuvent faire une partie intégrante d'un systèmede FAO. Seulement, l'automatisation des étapes A, B, E, D, F... n'est pas encore mise aupoint et beaucoup de développement reste à faire. De nombreux travaux de recherche sont encours. Ils s'inscrivent dans le cadre de la Gamme de Fabrication Automatique ou Gamme deFabrication Assistée par Ordinateur (CAPP : Computer Aided Process Planning).

V.3.2 Rôle de la CAO dans l'intégration

La plupart des systèmes de gamme de fabrication automatique utilise l'approche parvariante. Parmi les quelques systèmes de génération automatique de gammes de fabrication,on trouve peu d'entre eux utilisant un système de CAO comme base pour générer lesgammes de fabrication. Le problème qui se pose dans la génération automatique des gammesde fabrication est la reconnaissance géométrique des formes et la traduction de ces formes enfonctions capable d'identifier des opérations de fabrication. Le développement future dessystèmes de CAO doit mener à une représentation qui supporte d'autres informations en plusde la géométrie. Elle doit supporter le point de vue ("intention") du concepteur dansconception et la fabrication de la pièce. Seulement, la compréhension de la géométrie despièces à fabriquer ou à assembler est une tâche très complexe. Il est évident que lescaractéristiques ou entités d'une pièce (Features) sont les éléments essentiels dans lafabrication ou l'assemblage.

Une entité peut être définie comme un ensemble de surfaces avec des spécifications surles liens qui existent entre ces surfaces.

Il existe deux approches pour la représentation d'une pièce sous forme d'un ensembled'entités. La première consiste à concevoir la pièce d'une manière classique, c'est à dire sansse préoccuper de ses caractéristiques relatives à la fabrication ou à l'assemblage, etc.,ensuite, extraire les entités de la pièce. L'extraction des entités peut se faire à l'aided'algorithme de calcul géométrique ou par l'utilisation des techniques de l'IA. La deuxièmeapproche nécessite une représentation symbolique de l'entité dans la pièce de sorte que la

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V-65

pièce reconnaît les entités qu'elle supporte. Cette approche est généralement appelée :Conception par Entité. La première approche est connue sous le nom de Reconnaissanced'Entité ou Extraction d'Entité.

Figure V-11 : Exemples d'Entités

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V-66

TRAVAUX DIRIGÉS

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VI-67

VI. Travaux Dirigés

Sujet N° 1 (Usinage 2D)

Soit à usiner la pièce suivante (opération de finition du contour extérieur sur unesurépaisseur de 1 mm). Ecrire le programme APT pour réaliser cette pièce sachant que :

• l’outil utilisé est une fraise de diamètre 16 mm et ayant 4 dents,Vc = 22 m/min et fz = 0.05 mm/tour.dent,

• distance d’engagement et de dégagement de l’outil par rapport au profil fini est de 8 mm.N.B. : Pour décrire la géométrie de la pièce utiliser uniquement les formulations données ci-

dessous :POINT / x, y [,z]LINE / {XAXIS ou YAXIS} [, décalage]LINE / ATANGL, θ, INTERC, {XAXIS ou YAXIS}, valeurLINE / {LEFT ou RIGHT}, TANTO, cercle1,{LEFT ou RIGHT} TANTO, cercle2CIRCLE / CENTER, point, RADIUS, rayonCIRCLE / { }, ligne1, { }, ligne2, { }, ligne3CIRCLE / { }, {LEFT ou RIGHT}, TANTO, cercle, THRU, point, RADIUS, rayon

Y

X

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Sujet N° 2 (Usinage 2D)

Soit à usiner la pièce de la figure 1. (finition du contour extérieur sur une surépaisseur de1 mm). Ecrire le programme APT pour réaliser cette pièce sachant que :

• l’outil utilisé est une fraise deux tailles de diamètre 16 mm et ayant 4 dents,Vc = 30 m/min et fz = 0.04 mm/tour.dent,

• le point de départ de l'usinage est PtDepa (-40, 85).

N.B. : - Respecter le sens d'usinage indiqué sur la figure.- Pour décrire la géométrie de la pièce utiliser uniquement les formulations données

ci-dessous :POINT / x, y [,z]LINE / {XAXIS ou YAXIS} [, décalage]LINE / ATANGL, θ, INTERC, {XAXIS ou YAXIS}, valeurLINE / {LEFT ou RIGHT}, TANTO, cercle1,{LEFT ou RIGHT} TANTO, cercle2CIRCLE / CENTER, point, RADIUS, rayonCIRCLE / { }, ligne1, { }, ligne2, { }, ligne3CIRCLE / { }, ligne1, { }, ligne2, RADIUS, rayonCIRCLE / { }, {LEFT ou RIGHT}, TANTO, cercle, THRU, point, RADIUS, rayon

64°

30°

57 10

46

94

R11

R24

R15

30°

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VI-69

Sujet N° 3 (Usinage 2½ D)

Ecrire le programme APT pour réaliser la finition du contour extérieur de la piècesuivante (Collecteur). Donner un nom à toutes les entités utilisées dans le programme APTet représenter ces noms sur le dessin de la pièce. Le point de départ PtDepa a pourcoordonnées (60, 150, 10).

Données :

• Fraise 2T ∅ 16 mm (T2 D2).Conditions de coupe : Vc = 21 m/min ; f = 0.2 mm/tr.

• Les points d’approche (P App) et de dégagement (P Dég) sont à 18 mm de la pièce.

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Sujet N° 4 (Usinage 2½ D)

1)

La réalisation d'une came (cf. figure suivante) nécessite une opération d'usinage enfinition du contour et alésage en finition du trou.

On donne les valeurs de la vitesse de coupe et la vitesse d’avance des outils :

- Fraise de diamètre 18 mm (T1 D1)

Vc1 = 82 m/min f1 = 0.1 mm/tr.

- Alésoir de diamètre 24 mm (T2 D2)

Vc2 = 45 m/min f2 = 0.08 mm/tr.

OP

Ecrivez le programme APT pour réaliser cette pièce. Donner un nom à toutes les entitésutilisées dans le programme APT et représenter ces noms sur le dessin de la pièce. Le pointde départ PtDepa a pour coordonnées (60, 150, 10).

2°)

Répondre brièvement aux questions suivantes :

a) Quel rôle peut jouer un système de FAO dans une entreprise manufacturière ?

b) Quel est le rôle d’un post processeur FAO ?

c) Y a t il une différence entre un postprocesseur FAO et un postprocesseur APT ?

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Sujet N° 5 (Usinage 2½ D)

Soit à usiner la pièce suivante (opération de finition du contour extérieur sur unesurépaisseur de 0.5 mm et opération d’usinage de la rainure).

Ecrire le programme APT pour réaliser cette pièce sachant que :

• L’outil utilisé pour le contour est une fraise de diamètre 20 mm et ayant 8 dents,

T1D1 : Vc = 25 m/min et fz = 0.02 mm/tour.dent,

• L’outil utilisé pour la rainure est une fraise de diamètre 16 mm et ayant 4 dents,

T2D2 : Vc = 22 m/min et fz = 0.03 mm/tour.dent, profondeur de passe = 3 mm.

• La distance d’engagement et de dégagement par rapport au profil fini est de 5 mm.

• Le point de départ PTDEPA a pour cordonnées (80 150 30).

OPOP

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Sujet N° 5 (Usinage 2½ D – Calcul et paramétrage)

Soit à usiner trois variantes de pièces de la figure suivante (opération de finition sur unesurépaisseur de 0.5 mm et centrage-perçage du trou).

Données :

• Fraise 2T de diamètre 12 mm : (T5D5) Vc = 25 m/min Va = 88 mm/min.• Forêt à centrer de diamètre 5 mm : (T6D6) Vc = 18 m/min f = 0.1 mm/tr.• Forêt de diamètre 10 mm : (T8 D8) Vc = 22 m/min f = 0.12 mm/tr.• Le point d’approche (Pt App) est à 4 mm du contour fini de la pièce.• Le point de dégagement (Pt Dég) est à 3 mm du contour fini de la pièce.• Le point de départ PTDEPA a pour cordonnées (-20 150 50).

Ecrivez le programme APT pour réaliser le contour (outil à droite du profil) et lecentrage-perçage.

Famille L2 L3 L4

I 8 20 25

II 10 22 24

III 12 20 26

OPOP

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Sujet N° 6 (Usinage 2D - Test et Macro)

a) Donner le nombre de possibilités pour représenter un cercle de rayon connu et tangent àdeux autres cercles. Illustrer votre réponse par un schéma.

b) Ecrire le programme APT pour la demi finition et la finition du contour extérieur de lapièce figure 1, sachant que :

• Le point de départ de l'usinage est PtDepa (100 , 150).• Surépaisseur pour la finition est égal à 1mm.• L’outil utilisé est une fraise deux tailles de diamètre 16 mm.

Vc = 24 m/min et f = 0.3 mm/tour.• Distance d’approche et de dégagement égal à 8 mm.

Figure 1 :

OP

N.B. Respecter le sens d'usinage indiqué sur la figure 1.Pour décrire la géométrie de la pièce utiliser uniquement les formulations ci-dessous :

POINT / x, y [,z]LINE / {XAXIS ou YAXIS} [, décalage]CIRCLE / CENTER, point, RADIUS, rayonCIRCLE / CENTER, point, {LARGE ou SMALL}, TANTO, cercleCIRCLE / { } , {IN ou OUT} , cercle1 , {IN ou OUT} , cercle2 , RADIUS , rayon

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Sujet N° 7 (Usinage 2½ D - CLfile)

a)

Ecrivez le programme APT pour la finition du contour extérieur d’un poinçon pour clefs àmolette, sachant que :

• Le point de départ de l'usinage est PtDepa (60 , 150 , 30).• L’outil utilisé est une fraise de diamètre 20 mm et ayant 8 dents,

Vc = 24 m/min et fz = 0.03 mm/tour.dent,• Les distances d’approche et de dégagement sont de 28 mm.

b)

Complétez sur la feuille les mots mineurs des lignes 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 17 et 19 dufichier CLFile de la pièce figure 1 :

1 $$* Pro/CLfile Version 20.0 - 99372 PARTNO / Clef à Molette3 $$ → FEATNO / 474 MACHIN / UNCX01 , 055 UNITS / MM6 CUTTER / ..............................

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7 LOADTL / 1 $$ → FRAISE-CONTOUR-D208 SPINDL / …………………… $$ ………………….9 COOLNT / …………………..10 RAPID11 GOTO / .......………………… $$ Point de départ12 RAPID13 GOTO / .......………………… $$ Verticale Point d’approche14 RAPID15 ................................................ $$ Point d’approche16 FEDRAT / ……………………. $$ ....................................17 GOTO / ……………………… $$ Début d’usinage Point 118 CIRCLE / 0 , 0 , -5 , 0 , 0 , 1 , 3019 GOTO / .................................... $$ Point 2

• • •

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

N.B. :

- Respecter le sens d'usinage indiqué sur la figure 1.- Pour décrire la géométrie de la pièce utiliser uniquement les formulations données ci-

dessous :

POINT / x, y [,z]LINE / {XAXIS ou YAXIS} [, décalage]LINE / point, ATANGL, θ , {[XAXIS] ou YAXIS}LINE / {LEFT ou RIGHT}, TANTO, cercle1,{LEFT ou RIGHT} TANTO, cercle2LINE / { }, TANTO, cercle, ATANGL, θCIRCLE / CENTER, point, RADIUS, rayonCIRCLE / { }, ligne, { }, {IN ou OUT}, cercle, RADIUS, rayonCIRCLE / CENTER, point, {LARGE ou SMALL}, TANTO, cercleCIRCLE / { }, ligne1, { }, ligne2, RADIUS, rayon

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UNIVERSITE DE TUNIS IINSTITUT SUPERIEUR DE L’EDUCATIONET DE LA FORMATION CONTINUEMars 2003Module : GM 213

Proposée par : BEN YOUNES J.

EXAMEN

Epreuve : FAO – Commande NumériqueDurée : 2H

Documents autorisésIl sera tenu compte de la présentation Bon courage

1°) { 10 points }

On veut usiner en finition le contour extérieur du poinçon de la figure suivante, sachant que :

• Le point de départ de l'usinage est PtDepa (180 , 60 , 40).• L’outil utilisé est une fraise de diamètre 16 mm et ayant 4 dents,• Vc = 24 m/min et fz = 0.03 mm/dent

Ecrivez le programme APT pour l’usinage en finition du poinçon

2°) { 10 points }

a) Complétez le programme APT suivant.b) Représentez sur un papier millimétré les entités géométriques et le contour usiné.c) Précisez le mode d’usinage (avalant ou opposition).d) Ecrivez la partie relative aux déplacements du programme APT pour l’usinage du

même contour mais en mode opposé à celui du programme initiale.

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VI-77

$$ DEBUT DU PROGRAMME SOURCE…………/……….…………/……….…………/……….…………/……….…………/……….$$ DEFINITION DE LA GEOMETRIEPTDEPA = POINT / 200 , 230P0 = POINT / 0 , 0P1 = POINT / -75 , -40P2 = POINT / -214 , 0LX = LINE / XAXISLY = LINE / YAXISL0 = LINE / YAXIS , 148L1 = LINE / XAXIS , -23L3 = LINE / P0 , ATANGL , 106C2 = CIRCLE / CENTER , P1 , RADIUS , 101C3 = CIRCLE / CENTER , P0 , LARGE , TANTO , C2C1 = CIRCLE / YSMALL , L1 , XLARGE , OUT , C2 , RADIUS , 30L2 = LINE / P2 , LEFT , TANTO , C3C5 = CIRCLE / CENTER , P0 ,RADIUS , 148C4 = CIRCLE / XLARGE , L2 , XSMALL , L3 , RADIUS , 24L4 = LINE / LEFT , TANTO , C4 , LEFT , TANTO , C5$$ OUTIL ET CONDITIONS DE COUPECUTTER / 18………… / 2 , OSETNO , 2………… / 0.32 , MMPR………… / 495 , RPM , CLW………… / ON$$ DEPLACEMENTSRAPID ; GOTO / PTDEPARAPID ; GO / TO , L0 , PAST , L1GORGT / L1 , TANTO , C1GOFWD / C1 , TANTO , C2GOFWD / C2 , TANTO , C3GOFWD / C3 , TANTO , L2GOFWD / L2 , TANTO , C4GOFWD / C4 , TANTO , L4GOFWD / L4 , TANTO , C5GOFWD / C5 , TANTO , L0GOFWD / L0 , PAST , L1RAPID ; GOTO / PTDEPA…………/……….…………/……….………………….………………….

Page 82: Fabrication assistée par ordinateur

VI-78

ANNEXE

Page 83: Fabrication assistée par ordinateur

VII-79

VII. Annexe

DEFINITION DE LA GEOMETRIE

Définition des Points

Par ses coordonnées

POINT / x, y [,z]

P1 = POINT / 3, 2P2 = POINT / 0, 0, 1

x

y

z P2

P2

Par intersection de deux lignes

POINT / INTOF, ligne1, ligne2

P1 = POINT / INTOF, L1, L2

P1y

L1

L2

Par intersection d’une ligne et d’un cercle

POINT / { }, INTOF, ligne, cercle

P1 = POINT / YLARGE, INTOF, L1, C1

P1y L1

C1

Par le centre d’un cercle

POINT / CENTER, cercle

P1 = POINT / CENTER, C1

P1

y C1

Par intersection de deux cercles

POINT / { }, INTOF, cercle1, cercle2

P1 = POINT / YLARGE, INTOF, C1, C2P2 = POINT / XSMALL, INTOF, C1, C2

y

P2 C1

P1C2

Par rapport à un point à un rayon et à un angle

POINT / point, RADIUS, rayon, ATANGL, θ

P1 = POINT / P0, RADIUS, 15, ATANGL, 43 P0

P115

43°

y

Page 84: Fabrication assistée par ordinateur

VII-80

Définition des lignes

Comme axe ou ligne parallèle

LINE / {XAXIS ou YAXIS} [, décalage]

LX = LINE / XAXISLY = LINE / YAXISL1 = LINE / XAXIS, 4

LY

LX

L14

Entre deux points

LINE / point1, point2

L1 = LINE / P1, P2

y

x

P2

P1

L1

Par un angle et une valeur sur l’axe X ou Y

LINE / ATANGL, θ, INTERC, {XAXIS ou YAXIS}, valeur

L1 = LINE / ATANGL, 30, INTERC, XAXIS, 2L2 = LINE / ATANGL, 45, INTERC, YAXIS, 10

yL1

30°

2

10

45°

Par un point et une ligne parallèle ou perpendiculaire

LINE / point, {PARLEL ou PERPTO}, ligne

L1 = LINE / P1, PARLEL, L0L2 = LINE / P2, PERPTO, L0

y

x

P1P2

L0

L1

L2

Par un point et un angle par rapport à l’un des axes

LINE / point, ATANGL, θ,{[XAXIS] ou YAXIS}

L1 = LINE / P1, ATANGL, -50, YAXIS ouL1 = LINE / P1, ATANGL, 40L2 = LINE / P2, ATANGL, 30, XAXIS

y

L2

30° 40°

P2P1

L1-50°

x

Page 85: Fabrication assistée par ordinateur

VII-81

Par un point et un angle par rapport à une ligne

LINE / point, ATANGL, θ, ligne

L2 = LINE / P1, ATANGL, -43, L1

y

L2P1

L1

x

-43°

Par une ligne parallèle à une distance

LINE / PARLEL, ligne, { }, distance

L2 = LINE / PARLEL, L1, YSMALL, 5

y

x

L1

L2

5

Par un point et tangente à un cercle

LINE / point, {LEFT ou RIGHT}, TANTO, cercle

L1 = LINE / P1, RIGHT, TANTO, C1L2 = LINE / P1, LEFT, TANTO, C1

y

x

P1

L1

L2

C1

Tangente à un cercle et à un angle par rapport à l’axe X

LINE / { }, TANTO, cercle, ATANGL, θ

L1 = LINE / YSMALL, TANTO, C1, ATANGL, 30

y

x

L1C1

30°

Tangente à un cercle et à un angle par rapport à une ligne

LINE / ATANGL, θ, ligne, TANTO, cercle, { }

L2 = LINE / ATANGL, 40, L1, TANTO, C1, YSMALL

L2

L1

40°

x

y

C1

Page 86: Fabrication assistée par ordinateur

VII-82

Tangente à deux cercles

LINE /

RIGHTLEFT

, TANTO, cercle1,

RIGHTLEFT

, TANTO, cercle2

L1 = LINE / LEFT, TANTO, C1, LEFT, TANTO, C2L2 = LINE / LEFT, TANTO, C1, RIGHT, TANTO, C2L3 = LINE / RIGHT, TANTO, C1, LEFT, TANTO, C2 x

y

C1

C2

L1

L2

L3

Définition des Cercles

Par son centre et son rayon

CIRCLE / CENTER, point, RADIUS, rayon

C1 = CIRCLE / CENTER, P1, RADIUS, 10

y

x

C1

10

P1

Par son centre et un point de la circonférence

CIRCLE / CENTER, point1, point2

C1 = CIRCLE / CENTER, P1, P2

y

x

P1P2

C1

Par trois points de la circonférence

CIRCLE / point1, point2, point3

C1 = CIRCLE / P1, P2, P3

y

x

P1

P2

P3

C1

Page 87: Fabrication assistée par ordinateur

VII-83

Par son rayon et deux points de la circonférence

CIRCLE / { }, point1, point2, RADIUS, rayon

C1 = CIRCLE / XLARGE, P1, P2, RADIUS, 8C2 = CIRCLE / YLARGE, P1, P2, RADIUS, 8

y

x

P2

C1

P1C2

8

8

Par son centre et une ligne tangente

CIRCLE / CENTER, point, TANTO, ligne

C1 = CIRCLE / CENTER, P1, TANTO, L1

y

P1L1

C1

Par son rayon et deux lignes tangentes

CIRCLE / { }, ligne1, { }, ligne2, RADIUS, rayon

C1 = CIRCLE / YSMALL, L1, YLARGE, L2, RADIUS, 5C2 = CIRCLE / YLARGE, L1, XLARGE, L2, RADIUS, 10

L1 L2

C1 C2

510

Comme tangent à trois lignes

CIRCLE / { }, ligne1, { }, ligne2, { }, ligne3

C1 = CIRCLE / YLARGE, L1, YSMALL, L2, YLARGE, L3C2 = CIRCLE / YSMALL, L1, YSMALL, L2, YLARGE, L3

yL2

L3

L1

C2

C1

Page 88: Fabrication assistée par ordinateur

VII-84

Par son rayon, une ligne tangente et un point de lacirconférence

CIRCLE / TANTO, ligne, { }, point, RADIUS, rayon

C1 = CIRCLE / TANTO, L1, YLARGE, P1, RADIUS, 8C2 = CIRCLE / TANTO, L1, XLARGE, P2, RADIUS, 11

y

P1

C1

C2

L1

11

8P2

Par son centre et tangent à un cercle

CIRCLE / CENTER , point ,

SMALLLARGE

, TANTO , cercle

C2 = CIRCLE / CENTER, P1, SMALL, TANTO, C1C4 = CIRCLE / CENTER, P2, LARGE, TANTO, C3

y C1

P1

C2

C3

C4

P2

Par son rayon, un point de la circonférence et tangent à uncercle

CIRCLE / { },

RIGHTLEFT

, TANTO, cercle, THRU, point,

RADIUS, rayon

C2 = CIRCLE / XSMALL, RIGHT, TANTO, C1, THRU, P1,RADIUS, 5

C3 = CIRCLE / XLARGE, LEFT, TANTO, C1, THRU, P1,RADIUS, 15

yR5C2

P1

x

C3

C1

Par son rayon, une ligne tangente et un cercle tangent

CIRCLE / { }, ligne, { },

OUT

IN , cercle, RADIUS, rayon

C2 = CIRCLE / YLARGE, L1, XLARGE, OUT, C1, RADIUS,22C4 = CIRCLE / XLARGE, L1, XSMALL, IN, C3, RADIUS, 7

C1 C2

C3

C4

L1

y

Page 89: Fabrication assistée par ordinateur

VIII-85

VIII. Références bibliographiques

[U. Rembold 1993] Computer Integrated Manufacturing and EngineeringAddison Wesley, 1993

[Y. Gardon 1991] La CFAO Introduction, Techniques et Mise en OeuvreHermès, 1991

[B. Smith 1988] Initial Graphics Exchange Specifications (IGES)IGES Version 4.0, 1988

[S. NANUA 1996] Systems Approch to Computer-Integrated Design and ManufacturingJohn Wiley, 1996

[R Cameron 1996] Technologie et usinage à commande numériqueEditions Saint-Martin, 1996

[D. Kochan 1985] IFIP : state of the art reportCAM Development in Computer Integrated ManufactruringSpringer-Verlag, 1985

[D. Bedworth 1991] Computer Integrated Design and ManufacturingMcGraw-Hill, 1991

[T. Chang 1998] Compuer Aided ManufacturingPrentice Hall, 1998

[J. Pusztai 1983] Computer Numerical ControlReston Publishing Company, 1983

[W. B. Holtz 1991] The CAD Rating GuideOnWord Press, 1991

[C. Marty 1993] La Pratique de la Commande Numérique des Machines-OutilsTechnique et Documentation - Lavoisier, 1993

[C. MacMahon 1993] CADCAM From Principles to PracticeAddison-Wesley 1993

[P. Gely 1997] Cours : Fabrication Assistée par OrdinateurEcole de Technologie Supérieure – Université du Québec

[I. Zeid 1991] CAD/CAM Theory and PracticeMc Graw Hill 1991