programmation de Machines Outils à commande numérique

UNIVERSITE DE TUNIS I

INSTITUT SUPERIEUR DE L'EDUCATION ET DE LA FORMATION CONTINUE

Département des Sciences Physiques et Techniques

PROGRAMMATION DES MACHINES OUTILSA COMMANDE NUMERIQUE

Notes de Cours

BEN YOUNES Jalel

UV : GM 213

(Version : Septembre 2004)

Ces notes comprennent les chapitres suivants :

I - Généralités sur la production mécaniqueII - Techniques d’usinageIII - Contrôle Numérique des Machines OutilsIV - Programmation des MOCNV - Travaux Dirigés

Table des Matières

I. GÉNÉRALITÉ SUR LA PRODUCTION MÉCANIQUE ............................................................ I-2

I.1 SYSTÈME DE PRODUCTION DANS L'ENTREPRISE ..........................................................................I-2I.1.1 INTRODUCTION .......................................................................................................................... I-2I.1.2 LES PROCÉDÉS DE MISE EN FORME DES MATÉRIAUX................................................................. I-2I.1.3 ORGANISATION DE L’ENTREPRISE ............................................................................................. I-3I.2 ELABORATION DES GAMMES D'USINAGE ......................................................................................I-4I.2.1 DÉFINITIONS .............................................................................................................................. I-4I.2.2 CONDITIONS À REMPLIR PAR UNE GAMME................................................................................. I-4I.2.3 DIFFÉRENTS PROBLÈMES À RÉSOUDRE ...................................................................................... I-5I.2.4 PRINCIPES ESSENTIEL DE GAMME .............................................................................................. I-5I.2.5 CHOIX DES OPÉRATIONS ............................................................................................................ I-5I.2.6 RÉDACTION DU TEXTE ............................................................................................................... I-6I.2.7 CHRONOLOGIE DES SURFACES................................................................................................... I-6

II. TECHNIQUES D’USINAGE ......................................................................................................... II-9

II.1 DÉFINITION DE L’USINAGE ......................................................................................................... II-9II.2 PRINCIPE DE L’USINAGE PAR ENLÈVEMENT DE COPEAU .......................................................... II-9II.3 PROCÉDÉ DE TOURNAGE............................................................................................................. II-9II.3.1 DÉFINITION DU TOURNAGE......................................................................................................II-9II.3.2 MOUVEMENTS RELATIFS ENTRE L’OUTIL ET LA PIÈCE À USINER ..........................................II-10II.3.3 DIFFÉRENTS TYPES DE TOURS EXISTANTS.............................................................................II-10II.3.4 OUTILS DE COUPE EN TOURNAGE ..........................................................................................II-12II.3.5 OUTILS ET FORMES GÉNÉRÉES EN TOURNAGE.......................................................................II-13II.4 PROCÉDÉ DE FRAISAGE ............................................................................................................ II-14II.4.1 DÉFINITION............................................................................................................................II-14II.4.2 MOUVEMENTS RELATIFS ENTRE L’OUTIL ET LA PIÈCE À USINER ..........................................II-15II.4.3 DIFFÉRENTS TYPES DE FRAISEUSES .......................................................................................II-16II.4.4 LA FRAISEUSE UNIVERSELLE.................................................................................................II-17II.4.5 OUTILS DE COUPE EN FRAISAGE ............................................................................................II-18II.4.6 GÉNÉRATION DE SURFACES EN FRAISAGE.............................................................................II-21II.5 PROCÉDÉ DE PERÇAGE ALÉSAGE ET TARAUDAGE................................................................. II-25II.5.1 LE PERÇAGE...........................................................................................................................II-25II.5.2 ALÉSAGE ...............................................................................................................................II-26II.5.3 TARAUDAGE ..........................................................................................................................II-26II.5.4 MOUVEMENTS RELATIFS ENTRE L’OUTIL ET LA PIÈCE À USINER ..........................................II-26II.5.5 LA PERCEUSE SENSITIVE........................................................................................................II-26II.5.6 LES ALÉSEUSES......................................................................................................................II-27II.5.7 OUTILS DE COUPE DE PERÇAGE, D’ALÉSAGE ET DE TARAUDAGE..........................................II-28II.5.8 LES OUTILS DE PERÇAGE .......................................................................................................II-28II.5.9 LES OUTILS D’ALÉSAGE.........................................................................................................II-29II.5.10 LES OUTILS DE TARAUDAGE ................................................................................................II-30

III. CONTRÔLE NUMÉRIQUE DES MACHINES OUTILS ....................................................... III-32

III.1 INTRODUCTION........................................................................................................................III-32III.2 TYPE DE COMMANDE NUMÉRIQUE ET DE MACHINE............................................................III-32III.2.1 MACHINE............................................................................................................................ III-32III.2.2 TYPES DE COMMANDE NUMÉRIQUE .................................................................................. III-34III.3 INTÉGRATION DES SYSTÈMES FAO / MOCN .......................................................................III-36III.3.1 INTRODUCTION................................................................................................................... III-36III.3.2 MODE DE TRANSFERT ........................................................................................................ III-36III.3.3 ARCHITECTURE .................................................................................................................. III-37

IV. PROGRAMMATION DES MOCN ........................................................................................... IV-40

IV.1 RAPPEL ....................................................................................................................................IV-40IV.1.1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ........................................................................................ IV-40IV.1.2 LES ORIGINES ..................................................................................................................... IV-40IV.2 LANGAGE DE PROGRAMMATION DES MOCN .......................................................................IV-41IV.2.1 FORMAT D’UN MOT ............................................................................................................ IV-42IV.2.2 PRINCIPALES ADRESSES..................................................................................................... IV-42IV.2.3 STRUCTURE D’UN PROGRAMME CN .................................................................................. IV-42IV.2.4 SYSTÈME DE COTATION...................................................................................................... IV-43IV.2.5 DÉCALAGE D’ORIGINE (G59) ............................................................................................. IV-44IV.2.6 CORRECTION DE RAYON D’OUTIL (G40 G41 G42) ............................................................ IV-44IV.3 EXEMPLES ...............................................................................................................................IV-46IV.4 PROGRAMMATION STRUCTURÉE...........................................................................................IV-48IV.4.1 INTÉRÊT.............................................................................................................................. IV-48IV.4.2 STRUCTURATION PAR NIVEAU........................................................................................... IV-48IV.4.3 SAUT DE LIGNES SANS RETOUR (G79)................................................................................ IV-48IV.4.4 APPEL DE SOUS-PROGRAMMES OU DE SÉQUENCES (G77).................................................. IV-49IV.5 PROGRAMMATION DES CYCLES .............................................................................................IV-50IV.5.1 TOURNAGE ......................................................................................................................... IV-50IV.5.2 FRAISAGE ........................................................................................................................... IV-55IV.6 FONCTIONS DIVERSES.............................................................................................................IV-58IV.6.1 DÉCALAGE ANGULAIRE (ED)............................................................................................. IV-58IV.6.2 MIROIR (G51)..................................................................................................................... IV-58IV.6.3 FACTEUR D’ECHELLE (G74 / G73) .................................................................................... IV-59IV.6.4 EXEMPLE ............................................................................................................................ IV-60IV.7 PROGRAMMATION PARAMÉTRÉE ..........................................................................................IV-62IV.7.1 UTILITÉ DE LA PROGRAMMATION PARAMÉTRÉE................................................................ IV-62IV.7.2 CLASSE DE PARAMÈTRES ................................................................................................... IV-62IV.7.3 OPÉRATION SUR LES PARAMÈTRES .................................................................................... IV-62IV.7.4 EXEMPLE ............................................................................................................................ IV-63IV.8 PROGRAMMATION GÉOMÉTRIQUE DE PROFIL.....................................................................IV-64IV.8.1 INTRODUCTION................................................................................................................... IV-64IV.8.2 FONCTIONS CARACTÉRISANT UN ÉLÉMENT GÉOMÉTRIQUE ............................................... IV-64IV.8.3 PROGRAMMATION DES BLOCS - CHOIX DU DISCRIMINANT................................................ IV-65IV.8.4 DROITE DE DISCRIMINATION :............................................................................................ IV-66IV.8.5 DÉFINITION DES BLOCS ...................................................................................................... IV-66IV.8.6 EXEMPLE ............................................................................................................................ IV-69

V. TRAVAUX DIRIGÉS ................................................................................................................... V-71

VI. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ................................................................................... VI-83

I-1

GENERALITE SUR LA PRODUCTION MECANIQUE

I-2

I. Généralité sur la production mécanique

I.1 Système de production dans l'entreprise

I.1.1 Introduction

Un système de production est un ensemble de ressources, humaines, matérielles (locaux,machines, outils, logiciels…) ou méthodologiques organisées au sein d'une entreprise pourproduire, c'est à dire concevoir et fabriquer les produits. Le système de production peut êtremodélisé sous la forme de trois sous-systèmes :

Conception

Le système de conception conçoit des nouveaux produits, modifie et améliore desproduits déjà fabriqués et conçoit des outillages de fabrication.

Gestion

Le système de gestion permet la gestion de la production, l'ordonnancement et la gestiondes stocks.

Fabrication

Le système de fabrication, comme son nom l'indique, fabrique le produit à partir dedonnées fournies par le sous-système de conception (documents de fabrication).

Le système de fabrication est sous le contrôle étroit du sous-système de gestion. Il remplittrois fonctions :

l'élaboration du produit : mise en forme (usinage, moulage, découpage…), assemblage,etc.

la manutention (ou le transport), associée au stockage, du produit ou des composants duproduit entre les divers postes de travail tout au long du parcours de production.

Le contrôle du produit et des outillages.

I.1.2 Les procédés de mise en forme des matériaux

Le développement des procédés de fabrication a été toujours lié au développement desmachines-outils et les méthodes de mesure précises. Les première machines utilisées dansl'antiquité servent à travailler le bois. Cependant, l'évolution des procédés de fabrication aeu sa naissance durant la révolution industrielle en Europe en 1917.

Les différents procédés de mise en forme retrouvés dans l'industrie manufacturièrepeuvent être divisés en trois catégories, soient :

Façonnage

• Formage :

- Le moulage : donne une forme massive

- Le découpage : cisaillage, poinçonnage, oxycoupage, coupe laser, etc.

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- La déformation plastique : estampage, laminage, extrusion, étirage, pliage,emboutissage.

• Usinage : consiste à enlever de la matière afin de donner au produit fini la forme et lesdimensions finales. On distingue les procédés de tournage, fraisage, perçage, etc.

• Assemblage : consiste à réunir des éléments provenant de divers procédés defaçonnage.

- Assemblage permanent : soudage, sertissage, collage et rivetage.

- Assemblage démontable : vissage.

• Finissage

- Traitement de surface : traitement anticorrosion, décoration, grenaillage, polissage,galvanisation, chromage…

- Emballage : c'est la dernière étape de fabrication des produits.

Tournage Fraisage Perçage

Usinage

Moulage M. en forme

Oxycoupage Poinçonnage Cisaillage

Découpage

Formage

Façonnage

Emboutissage Estampage Etirage

Permanent

Vissage

Non Permanent

Galvanisation Anticorrosion Peinture

Traitement de Surface

Emballage

FinissageAssemblage

Soudage

Procédés de mise en formeProcédés de mise en forme

Selon le produit à fabriquer, le manufacturier doit choisir le procédé à utiliser à cette fin.Ce choix est parfois difficile dû à la multitudes de matériaux qui sont disponibles, lesgammes de procédés de fabrication possibles, les exigences des clients au niveau de laqualité, la méthode de fabrication à adopter.

I.1.3 Organisation de l’entreprise

Produire c'est transformer les matières premières en produit de consommation destiné soità une deuxième transformation (produit semi-fini), soit au marché (produit fini).L'entreprise est le lieu où se réalise cette transformation, elle désigne un ensemble demoyens d'équipements d'homme et de savoir-faire ou de connaissances mises en œuvre pouratteindre un objectif préalablement fixé.

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I.1.3.1 Le bureau d'étude (BE)

C'est dans ce service que s'effectue la création du produit. A partir des spécifications ducahier des charges se succèdent plusieurs phases, de l'avant projet jusqu'à la solution finale.La réalisation dans un premier temps d'esquisses, de calculs, de dessins et éventuellement deprototypes. Cette phase se concrétise par de la documentation, des dessins, desnomenclatures et éventuellement des dessins d'assemblage.

I.1.3.2 Le bureau des méthodes (BM)

C'est dans ce service que se situe la définition des processus de fabrication à partir dudossier d'étude. L'objectif est de définir les moyens à utiliser pour respecter la qualité, ledélai et le prix demandé par le service étude.

Parmi les tâches du bureau des méthodes, l'organisation technique du travail consiste àformer des groupes de travail suivant les nécessités du produit et les connaissances desexperts (en fraisage, en perçage, en rectification, etc.). Ensuite, il s'agit de définir les outilsde production et d'élaborer, en réunissant toutes les compétences, la gamme de fabrication(gamme d'usinage, gamme de contrôle et des fiches de réglage) et participer à l'élaborationde devis.

Que ce soit dans la fabrication de produit en grande ou petite série, le rôle du bureau desméthodes bien que différent reste capital. Dans le premier cas, il doit définir les moyenspermettant d'augmenter les cadences de la production. Dans le deuxième cas, il doit êtrecapable de présenter des solutions lui permettant un passage rapide d'un produit à un autre,dans un contexte où la flexibilité prédomine sur la productivité.

I.2 Elaboration des gammes d'usinage

I.2.1 Définitions

* Gamme d'usinage : est un document dans lequel sont consignées, de manièrechronologique et globale, les différentes phase d'usinage d'un produit.

* Phase : elle représente l'ensemble des opérations élémentaires, effectuées au mêmeposte de travail sur la même machine.

* Sous-phase : elle représente une fraction de la phase délimitée par des changementsd'outillage ou des reprises différentes.

* Opération : elle représente l'action d'un outil sur une surface élémentaire.

I.2.2 Conditions à remplir par une gamme

Une gamme doit être utilisable, pour cela, il est nécessaire que :

• les procédés choisis soient réalisables et commode à employer• les tolérances du dessin soient respectées• le prix de revient de l'usinage soit minimisé• le facteur humain soit respecté (sécurité, fatigue, efforts, ...).

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I.2.3 Différents problèmes à résoudre

Etablir une gamme implique la résolution de trois problèmes essentiels :

• Décider de l'ordre chronologique de l'usinage• Choisir les ablocages : les surfaces de mise et maintien en position• Choisir les outils, les machines et les procédés.

I.2.4 Principes essentiel de gamme

Il consiste à utiliser pour les ablocages toujours les mêmes surfaces de contact que l'onappelle surface de référence (SR) et que l'on doit donc usiner au début de la gamme.L'application de ce principe permet généralement de satisfaire plus facilement les toléranceset aussi d'unifier les ablocages en réduisant leur prix.

Pratiquement cela signifie :

1- qu'à la première sous-phase d'usinage, la première surface SR soit au moins usinée, ouplusieurs si possible.

2- que dès la deuxième sous-phase, la pièce soit mise en contact avec les surfaces SR déjàusinées.

3- que toutes les surfaces SR, dès leur usinage soient utilisées pour la mise en position dela pièce au cours des diverses sous-phases.

I.2.5 Choix des opérations

Opération d'ébauche (E)

L'opération d'ébauche permet d'enlever un maximum de matière en éliminant lesirrégularités d'épaisseur et de qualité de la matière tout en s'approchant de la surface finale.

Opération de demi-finition (F/2)

L'opération de demi-finition permet :

• une bonne approche de la surface finale• d'assurer la régularité du copeau de finition• d'assurer la précision géométrique de position

Opération de finition (F)

L'opération de finition permet d'obtenir :

• l'état de surface• la précision géométrique et dimensionnelle

Opération de super-finition (SF)

L'opération de super-finition permet d'obtenir un état de surface

Critères de choix

De la régularité de l'épaisseur du copeau de finition, de la rigidité des outils et des

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machines dépendent les qualités dimensionnelles et géométriques de la surface.

Le choix du nombre d'opération dépend de :

• l'état de surface• la qualité de la cote (intervalle de tolérance) (voir tableau)

I.2.6 Rédaction du texte

La première phase à réaliser est une phase de contrôle du brut, la dernière phase est uncontrôle final.

Dans la première colonne, il faut indiquer le numéro des phases, des sous-phases et desopérations.

Les phases sont repérées par : 10 - 20 - 30 etc.Les sous-phases par : A, B, C, etc.Les opérations par : a, b, c, etc.Dans la deuxième colonne (phase et opérations), il faut indiquer clairement :

• le référentiel de mise en position• les opérations effectuées avec la cotation de fabrication (Cm, Co, Ca) et indice de

rugosité (Ra)Au regard des opérations, dans la colonne suivantes, préciser :

• la machine utilisée• les outils• les vérificateurs

Dans la colonne schéma de phase :

• représenter la pièce suivant deux vues minimum• indiquer la ou les surfaces usinées en trait fort ou en couleur• la distribution des normales de repérage• les cotes de fabrication• l'état de surface• les spécifications particulières• s'il y a un transfert de cotes, graphes et calculs.

I.2.7 Chronologie des surfaces

1) Usinage des surfaces planes, des cylindres et des alésages

L'usinage des surfaces SR doit être prévu au début de la gamme afin qu'elles puissent êtreutilisées pour la mise en position de la pièce pour toutes les sous-phases d'usinage.

Dans le cas général des pièces à forme prismatique, il est souvent préférable d'exécuterles surfaces planes avant les alésages, pour plusieurs raisons :

a) l'ablocage de la pièce est généralement plus précis et plus rigide lorsque les surfaces

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SR sont planes.b) Lorsqu'un alésage et une surface plane sont adjacents (cas très fréquent), les outils

d'alésage s'usent moins lorsqu'ils n'attaquent pas l'usinage sur une surface brute.2) Les gorges et les entailles

Lors de leur usinage, elles peuvent provoquer des déformations importantes lorsqu'ellessont volumineuses ou très profondes. Il faut dans ce cas les ébaucher au début de la gamme.

4) Les rainures de clavette - les cannelures

Les alésages sont généralement exécutés avant les rainures ou les cannelures car :

• l'usinage de ces petites surfaces est ainsi plus commode• l'usinage de l'alésage n'étant pas interrompu par la rainure, le risque de production de

rayures dans cet alésage est évité.5) Les petits trous

Il s'agit des petits trous percés, taraudés, lamés, fraisurés et même alésés. Ceux-ci nepeuvent généralement pas être usinés au début de la gamme car ils sont souvent cotés parrapport à des surfaces fonctionnelles plus importantes qu'il faut donc usiner préalablement.

6) Les rectifications et finitions spéciales

Ce procédé ne doit pas être appliqué que lorsque tous les risques de déformations sontéliminés, c'est à dire après un traitement thermique éventuel et d'une manière générale aprèstous les usinages qui peuvent provoquer des déformations.

Les surfaces à rectifier doivent être préalablement ébauchées et demi-finies en laissantune surépaisseur de matière de quelques 0.1 mm.

Certains procédé comme le rodage et la superfinition nécessitent au préalable unerectification, la surépaisseur à réserver dans ce cas est très faible : quelques 0.01 mm.

7) Les surfaces fragiles

Exemple : filetages extérieurs, filetages intérieurs, etc.

Ces surfaces craignent les chocs lors des manipulations et des manutentions et il est doncsouhaitable de les finir en dernier.

En cas d'impossibilité, il est possible de prévoir des bouchons ou des bagues deprotection en métal ou en matière plastique.

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TECHNIQUES D’USINAGE

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II. Techniques d’usinage

II.1 Définition de l’usinageLe terme usinage désigne tous les moyen mis en œuvre pour obtenir une pièce ayant des

cotes et des tolérances fixées à l’avance, à partir d’un élément brut tel qu’un lingot, ou semi-fini tel qu’une pièce de forge ou de fonderie.

II.2 Principe de l’usinage par enlèvement de copeauL’usinage par enlèvement de copeaux consiste à réduire progressivement les dimensions

de la pièce par enlèvement de métal à froid et sans déformation. La quantité de matièreenlevée est dite copeaux et l’instrument avec lequel est enlevée la matière est appelé outil decoupe. L’opérateur utilise des machines-outils pour produire l’usinage d’une pièce.

L’usinage par enlèvement de copeaux fait intervenir deux mouvements principaux :

Mouvement de coupe : indiquant la direction de l’enlèvement du métal.Mouvement d’avance : permet de générer le profil final de la pièce.

Dans certains cas d’usinage, un mouvement de pénétration est donné à l’outil de coupe etqui détermine l’épaisseur du copeau généré lors de l’usinage.

II.3 Procédé de tournage

II.3.1 Définition du tournage

Le tournage est une opérationmécanique qui permet d’usiner despièces de révolution, animées d’unmouvement circulaire autour d’unaxe fixe.

Au moyen du tournage on peutusiner des :

Surfaces cylindriques extérieures

Surfaces cylindriques intérieures

Surfaces coniques extérieures

Surfaces coniques intérieures

Filetages extérieures

Filetages intérieures

Le tournage comme tous les autres usinages exécutés sur machines-outils est obtenu parenlèvement de matière (copeau) sur la pièce à travailler.

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Le copeau est généralement enlevé par un outil mono-taillant ou mono-coupe (un seultaillant) dont la partie active est constituée par une ou deux arêtes tranchantes, analogues autaillant d’un ciseau de menuisier.

La partie active de l’outil doit avoir une dureté supérieure à celle de matière à usiner.

L’outil U travaille en s’enfonçant comme un coindans la pièce P. le mouvement circulaire de cettepièce, autour de son axe, permet un enlèvementcontinu et régulier du copeau T.

L’effort nécessaire à l’enlèvement du copeau Test donné par la rotation de la pièce. L’outil réagit àcette force en étant solidement fixé dans un porteoutil.

II.3.2 Mouvements relatifs entre l’outil et la pièce à usiner

Les mouvements relatifs entre l’outil et la pièce demandés par le tournage sont :

Mouvement de coupe Mc

C’est le mouvement principalequi permet la coupe de la matière, ilest donné par la rotation de la pièceà usiner.

Mouvement d’avance Ma

C’est le mouvement rectilignedonné à l’outil. celui-ci se déplacesuivant la surface à usiner, afin derencontrer la matière à enlever.

Mouvement de pénétration Mp

C’est le mouvement quidétermine la profondeur de coupe,il règle la profondeur de passe,donc l’épaisseur du copeau.

II.3.3 Différents types de tours existants

On peut les classer en deux catégories :

* Les tours parallèles : ils sont réservés aux travaux unitaires et en petites série ;* Les tours spéciaux automatiques et semi-automatiques : ils sont destinés au travail en

série.

Dans les deux cas la pièce est animée du mouvement circulaire de coupe et l’outil desmouvements d’avance et de pénétration.

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II.3.3.1 Tour semi-automatique

Il est destiné à l’usinage en petite et moyenne série. L’usinage se fait sur des pièces prisesdans la barre et tronçonnées en dernière opération ou sur des pièces de forge et de fonderieprises en montages spéciaux.

Exemple de tour semi-automatique :4 postes porte-outils sur la tourelle avant1 poste porte-outils sur la tourelle arrière6 ou 8 postes porte-outils sur la tourelle revolver qui est à axe vertical ou horizontal.

II.3.3.2 Tour automatique

Après réglage, il ne nécessitent pas la présence permanente de l’opérateur.

Il existe plusieurs types de tour automatique dont les plus récents sont les tours àcommande numérique.

Dans les tours à commande numérique les différentes positions des organes mobiles sontcommandées numériquement en partant du programme introduit dans la machine par unebande (perforée ou magnétique), par liaison directe avec un ordinateur ou par un pupitre deprogrammation. Le changement de programme est très rapide.

Un tour à commande numériquedevient centre de tournage s’il estéquipé d’un magasin d’outils. Cemagasin peut contenir un nombreimportant d’outils (plusieursdizaines). Le chargement d’un outildu magasin vers la tourelle porte-outil se fait automatiquement.

Les tours à commandenumériques sont beaucoup plussouple et plus rapide à mettre enœuvre que les autres toursautomatiques qui tendent àdisparaître.

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II.3.3.3 Le tour parallèle

Il est essentiellement utilisé dans les ateliers d’outillage ou de fabrication à l’unité.

1-Broche2-Poupée fixe3-Boite de vitesse4-Tourelle porte-outil

5-Chariot transversal6-Poupée mobile7-Barre de chariotage8-Traînard

9-Chariot principal ou inférieur10-Vis mère11-Chariot supérieur ou chariot porte outil12-Banc ou bâti

II.3.4 Outils de coupe en tournage

Les outils employés sur les tours sont assez nombreux, par suite des multiples travauxque la machine doit exécuter.

L’outil de tour est constitué d’un corps ou support au moyen duquel il est fixé sur leporte-outil, et une partie active qui comporte une ou plusieurs arêtes tranchantes. L’outil estappelé monobloc, s’il est constitué d’une seule pièce.

La figure suivante illustre deuxoutils de tour l’un à taille en bout (A),l’autre à taille de coté ou latéral (B).

Les caractéristiques géométriques d’un outilcourant de tour sont :

a : Face ou partie active sur laquelle se forme etglisse le copeau enlevé de la pièce à usiner.Appelée aussi face de coupe ou d’attaque.

b : Face de dépouille principale inclinée sur lapièce dans la direction de l’avance.

c : Arête de coupe ou taillant principal.d : Face de dépouille secondaire.e : Arête secondaire.α : angle de dépouilleβ : angle tranchantγ : angle de coupe

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En plus des outils propres au tour pour des usinages extérieurs tels que le cylindrage(chariotage) ou des usinages des parties intérieurs tels que l’alésage, on emploie aussi desoutils propres aux autres machines, comme le foret hélicoïdal, les tarauds, etc.

Outils à plaquettes rapportées

On emploie des outils à plaquette dematières très dures, comme les carburesmétalliques, rapportées sur le corps del’outil, lorsque l’on doit usiner avec desvitesses de coupe élevées ou quand lamatière de la pièce est très dure ou encorepour écroûter les faces d’une pièce coulée.

Ces plaquettes qui constituent la partieactive de l’outil, sont fixées dans deslogements prévus à cet effet sur le corps,soit par un système mécanique (plaquettesamovibles ou à jeter) ou soit par soudure.

La valeurs des angles α, β, γ dépendentégalement de la matière à usiner, maissont différentes de celles des outilsmonoblocs.

II.3.5 Outils et formes générées en tournage

Outils à plaquette rapportée

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Outils monoblocs en acier rapide

II.4 Procédé de Fraisage

II.4.1 Définition

Le fraisage est un procédé d'usinage dont le rôleprimordial est l'obtention de surfaces planes ouprismatiques. L'outil employé pour effectuer cetravail est la fraise.

La fraise est un outil composé de plusieurs arêtescoupantes disposées radialement sur lacirconférence.

En tournant, la fraise enlève sur la pièce, animéed'un mouvement rectiligne, des copeaux dedimensions relativement petites. Chaque partiecoupante s'enfonce dans la matière à usiner, commeun ciseau de menuisier, et détache un copeau enforme de virgule.

Dans le fraisage, chaque arête coupante ou taillante de la fraise n'est impliquée dansl'enlèvement des copeaux, que pendant une partie seulement de la rotation de la fraise.

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Durant la plus grande partie, le taillant tourne librement, et peut ainsi se refroidir.


Les mouvements relatifs, entre l'outil et la pièce,exigés par le fraisage sont le mouvement de coupe,le mouvement d'avance et le mouvement depénétration.

Mouvement de coupe Mc

C'est le mouvement principal qui produitl'enlèvement de la matière, il est donné par larotation de l'outil.

Mouvement de pénétration Mp

C'est le mouvement rectiligne qui règle laprofondeur de la pénétration dans la matière.

Il est généralement donné à la pièce, mais danscertaines machines particulières il est donné àl'outil.

Mouvement d'avance Ma

C'est le mouvement rectiligne donné à la piècependant l'usinage. L'outil rencontre ainsiconstamment de la matière à enlever.

Ma

Mc

Mp

Le mouvement d'avance, en principe, est dirigé dans le sens contraire à la rotation, mais ilpeut parfois être dirigé dans le sens de la rotation.

Fraisage en opposition

Dans le fraisage en opposition les dentsde la fraise attaquent la piècetangentiellement à la surface à usiner.Avant de pénétrer dans la matière, lesdents glissent sur la pièce, en provoquantun frottement considérable. Au fur est àmesure que les dents avancent, ellespénètrent dans la matière et enlèvent uncopeau en forme de virgule.

Fraisage en avalant

Dans le fraisage en avalant ou enconcordance, les dents attaquent la surfaceà usiner avec une épaisseur conséquentede copeau à enlever, et subissent un choc. Fraisage en opposition Fraisage en avalant

Ce système est adopté sur des fraiseuses qui possèdent un dispositif de rattrapage de jeuentre les vis de commande et leurs écrous.

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II.4.3 Différents types de fraiseuses

Les machines-outils utilisées pour le fraisage sont appelées fraiseuses. Ces fraiseuses secaractérisent par la position de l’arbre porte fraise ou de la broche, et par la possibilité demouvement de la table porte-pièce ainsi que par leur rendement (production unitaire ou desérie). On distingue essentiellement trois types de fraiseuses :

- Les fraiseuses monobroche d’outillage(horizontale, verticale et universelle)

- Les fraiseuses monobroche de production(à cycle, à commande numérique...)

- Les fraiseuses multibroches (à tablerotative, à banc fixe...).

Fraiseuse horizontale

La fraiseuse horizontale est employé pourles travaux courant de fraisage, tels que :dressage de surfaces, usinage de rainuresdroites de sections diverses.

Elle est caractérisée par la positionhorizontale de la broche.

L'outil le plus employé sur ce genre defraiseuse est la fraise cylindrique à une tailleou la fraise disque deux ou trois tailles

Fraiseuse Verticale

Les fraiseuses verticales sont des machinestrès robustes. Elles sont munies d'une tête porte-fraise verticale. Les fraiseuses verticales,surtout celle de grande puissance, ont enparticulier, un robuste bâti incurvé vers l'avant.

Généralement la tête porte-fraise peutcoulisser jusqu'à placer le mandrin en positionhorizontale.

Les travaux les plus fréquemment exécutéssur une fraiseuse verticale sont : dressage avecdes fraises en bout, usinage de contours,usinage de rainures droites, etc.

L'outil caractéristique de la fraiseuseverticale est la fraise à taille périphérique et enbout ou fraise en bout.

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Fraiseuse universelle

L’aspect général d’une fraiseuse universelle se différencie peu de celui d’une fraiseusehorizontale simple. On peut dire qu’une fraiseuse horizontale devient universelle dès qu’ellepossède les accessoires suivants :

* Diviseur universelle qui permet de donner à la pièce à usiner un mouvement rotatif.* Support à contre-pointe pour la fixation des pièces ente pointes, comme sur un tour.

La fraiseuse universelle offre en outre la possibilité de remplacer l’arbre porte-fraisehorizontale par une tête à broche verticale, inclinable dans le plan perpendiculaire à l’axe decette broche.

Fraiseuse à commande numérique et centres d’usinage

Les différents positions des organes mobilesur une fraiseuse à commande numérique sontcommandées numériquement en partant duprogramme introduit dans la machine. Lorsqueles séries de pièces le justifient et lorsque lenombre d’opérations et de changementd’outils nécessaires à l’usinage d’une pièce estimportant, on fait appel à des machinesassurant le chargement et le déchargementautomatique des outils. Ces fraiseusesparticulières sont appelées «centresd’usinage». Ces machines ne demandent pasune présence permanente de l’opérateur.

II.4.4 La fraiseuse universelle

Les fraiseuses universelles permet, en plus des travaux exécutés sur une simple fraiseusehorizontale, d’effectuer d’autres travaux particuliers comme l’usinage de rainureshélicoïdales sur des parties cylindriques. Les déplacements qu’il est possible de réaliser surune fraiseuse universelle ainsi que les liaisons entre ses différents organes sont illustrésschématiquement sur la figure ci-contre.

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Les fraiseuses universelles peuvent travailler avec l’axe fraise horizontal, par fixationd’une tête universelle l’axe broche peut prendre une position verticale ou oblique.

Principaux éléments d’une fraiseuse universelleA Colonne ou bâti contenant : le moteur, les mécanismes du

mouvement principal de travail, ceux du mouvement d’avance.B Vis de déplacement vertical de la console (chariot inférieur).C Chariot inférieur, se déplace verticalement suivant les glissières L.D Volant et vernier pour la commande du chariot transversal.E Volant manuel de commande de l’avance longitudinal de la table.F Broche.G Support ou bras raidisseur de l’arbre porte-fraise.H Vernier de l’arbre de commande de la vis B.I Chariot transversal.J Glissières du chariot transversal.K Chariot supérieur et table porte-pièce.

II.4.5 Outils de coupe en fraisage

L'outil employé pour le fraisage est lafraise. La fraise est un outil multiple,formé par plusieurs taillants disposésradialement sur une circonférence.

Au moyen d'une fraise, il est possibled'usiner des surfaces planes ou courbes,des rainures, des dentures, etc.

Angles de coupe

La forme géométrique des taillants d'une fraise, est soumise, comme pour tous les outilsqui travaille par enlèvement de copeaux, à trois angles fondamentaux formés par les faces Aet P qui déterminent les angles de coupe α, β et γ.

Pour les fraises à denture hélicoïdale, on tient compte de l'angle δ, qui déterminel'inclinaison de l'arête tranchante par rapport à l'axe de la fraise, et qui est appelé angled'attaque.

Exemples des principales fraises

Les fraises peuvent être à queue ou à trou. On distingue principalement quatre familles defraises :

- Les fraises à surfacer et à contourner - Les fraises disques - Les fraises à rainurer - Les fraises de profil

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Fraises à surfacer et àcontourner

1. Fraise cylindrique ou àrouleau à denture hélicoïdale. Cesfraises ont leurs taillants sur lapériphérie seulement.

Servent à dégrossir et à finir dessurfaces planes sur les fraiseuseshorizontales.

2. Fraise en bout à deux tailles.Cette fraise pourvue d’une denturecylindrique et en bout, utilisée pourle fraisage de faces planesperpendiculaires entre elles, estemployée sur les fraiseuseshorizontales et verticales.

1

2

3. Fraise conique, à trou lisse etentraînement en bout par clavettestransversales ou tenons. Elle estutilisée pour le fraisage dessurfaces conique (ex: glissières demachines-outils).

Fraises Disques

4. Fraise disque une taille, à troulisse et entraînement par clavette.Ce type de fraise se monte sur unarbre porte-fraises sur une fraiseusehorizontale.

3

4

5. Fraise à disque à trois tailles,du type à grand rendement, etdenture hélicoïdales alternée.

Les dents sont obliquesalternativement à droite et àgauche.

6. Fraise à disque à trois tailles,du type normal, à denture droite.

Utilisée pour le fraisage derainures étroites. Le flan des dentsest détalonné afin de réduire lefrottement durant l’usinage.

5

6

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Fraises à rainurer

7. Fraise en bout à deux tailles, àdenture hélicoïdale, à queue coniqueMorse et trou fileté.

La queue sert à l’emboîtement dela fraise dans le mandrin. Le troufileté assure la fixation de la fraiseau mandrin au moyen d’un tirantfileté.

8. Fraise pour rainure en T àdenture droite avec queue coniqueMorse et tenon d’entraînement.

Pour améliorer leur rendementce type de fraise peut avoir unedenture.

9. Petite fraise d’angle ouconique, à conicité convergente etqueue cylindrique.

10. Petite fraise conique à queuecylindrique et conicité divergentehélicoïdale alternée.

7

8

9

10

Fraises à plaquettes rapportées

La majorité des fraisescitées ci-dessus peuvent avoirdes dents en carburesmétalliques rapportées.

11. Fraises à surfacer,appelées parfois tourteaux,sont munies de plaquettes encarbures métalliquesamovibles

12. Fraise à trois tailles, àdenture alternée et plaquettesen carbures métalliques.

11

12

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II.4.6 Génération de surfaces en fraisage

Exemple de surface générées en fraisage

Surfaçage de plans d'appui de pièces demachines, par exemple : surfaces de posepour des supports, des outillages, desaccessoires etc.

Usinage des surfaces planes sur des piècesde formes variées. La figure montre un tenonet sa mortaise obtenus par fraisage auxextrémités de deux arbres.

Surfaçage de plans inclinés. La figurereprésente un bloc prismatique appelé Vé. Larainure en forme de V sert à placer des piècescylindriques dans une position constammentparallèle à un plan. Ces blocs demandent unehaute précision. Après le fraisage on effectuenormalement une rectification.

Usinage des surfaces planes et inclinées.La figure montre une glissière à queued'aronde, c'est à dire un accouplementprismatique permettant le déplacement d'unchariot suivant un guide. La précision et lejeu demandés par les surfaces en contactdans la queue d'aronde nécessitent unerectification après fraisage.

Réalisation de rainures diverses et enparticulier de rainures noyées pour cales etclavettes.

Les roues dentées sont généralement usinées sur des machines à tailler les engrenages.Toutefois, si on ne possède pas de telles machines, on peut usiner ces roues sur desfraiseuses, mais en un temps plus long et avec une précision moindre. Les roues dentéespeuvent avoir une denture droite ou hélicoïdale. De façon analogue à la taille des dentureshélicoïdales, on usine sur des fraiseuses, des fraises, des forets hélicoïdaux, etc.

Modes de fraisage

* Fraisage de face (ou en bout)

* Fraisage de profil (ou en roulant)

* Fraisage combiné (de face et de profil simultanément).

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Fraisage de profil :

Le fraisage de profil se fait àl’aide d’une fraise cylindrique àtrou lisse (une ou deux tailles)montée par l’intermédiaire d’unarbre porte-fraise dans la broched’une fraiseuse horizontale.

>>

Fraisage de face :

Le fraisage de face se fait à l’aide d’une fraisedeux tailles à queue ou à trou montée dans labroche d’une fraiseuse verticale.

Il se fait aussi à l’aide d’une fraise à surfacermonobloc ou à plaquettes rapportées (fraisetourteau).

>>

Fraisage combiné :

Le fraisage combinée se fait à l’aide d’unefraise à deux tailles. On réalise ainsi plusieurssurfaces simultanément et l’on associe les fraisageen bout et en roulant.

Fraisage par train de fraises

Un train de fraises est l'accouplement de deuxou plusieurs fraises montées sur un même arbreporte-fraise.

L'ensemble peut être constitué par des fraisescylindriques et des fraises disques trois tailles dediamètres différents.

L'utilisation d'un train de fraises permetd'obtenir un profil même compliqué en une seuleopération.

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Rainurage

L'usinage des rainures ou encoches est uneopération typique du fraisage.

La rainure peut être exécutée avec une fraise àtrois tailles sur fraiseuse horizontale (A), ou avecune fraise à queue sur fraiseuse verticale (B).

Au moyen de la fraise à trois tailles on obtientune rainure mieux usinée, surtout sur les flancs,qui ont de ce fait, une meilleure géométrie quecelle obtenue par des fraises à queue.

En effet, cette dernière peut être sujette à unerotation légèrement excentrée et à de petitsfléchissements latéraux, ce qui a pour résultats derendre moins régulière la face usinée et lagéométrie des rainures.

Dans certains cas particulier, comme celui dela figure B par exemple, il n'est pas possibled'employer une fraise disque et on doitnécessairement recourir à l'utilisation d'une fraiseà queue.

Fraisage d'une rainure en Vé avec une fraise 2T

Cette opération peut être exécutée sur une fraiseuseverticale avec la tête porte-broche inclinée à 45°.

L'outil à employer est une fraiseuse en bout à deuxtailles.

Les deux faces de l'entaille se fraisent séparément partaillage en bout.

Si l'on fraisait, en même temps les deux faces, l'une partaillage en bout et l'autre par taillage cylindrique, cettedernière s'obtiendra ondulée.

Fraisage de dégagement

Après le fraisage de la rainure proprement dite,vient le fraisage de l'entaille ou dégagement du fond.Cette opération peut être également exécutée sur lafraiseuse verticale.

L'outil employé est une fraise très mince, appeléefraise à scie.

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Fraisage d'une rainure de clavette

Pour rainurer un logement pour clavette, surun arbre cylindrique, par exemple un arbred'embrayage, on procède comme suit :

- Fraisage de la rainure par passessuccessives, chacune de quelques dixièmes demillimètres de profondeur, à cause du faibledégagement S, en bout de la fraise.

- En début de chaque passe, la fraisepénètre avec une avance axiale, et comme sapartie centrale ne taille pas, la profondeur depasse est limitée à la hauteur du dégagement S

Exécution d'une rainure en T

Pour ce genre de rainure, on emploie, desfraises spéciales à T, à que conique, montées parcône Morse sur la broche de la fraiseuse verticale.

Si la fraise à T a les mêmes dimensions que larainure, on exécute l'opération en une seule passe.

Par contre, si la fraise est plus petite, on devraprocéder en plusieurs passes, afin d'enlever lesurplus restant sur les flancs et le fond de larainure.

Dans cette opération, il est très important dedégager continuellement les copeaux, en envoyantpar exemple, un jet d'air comprimé dans le mêmesens que celui du déplacement de la pièce.

Fraisage de glissière à queue d'aronde

Les glissières à queue d'aronde employée parexemple pour les chariots des machines-outilsdoivent avoir des dimensions très précises.

La pièce ébauchée pour l'usinage des rainuresen queue d'aronde doit avoir la forme d'unépaulement.

L'opération de fraisage se fait avec une fraiseconique sur la face inclinée.

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Rainurage hélicoïdal

Le fraisage suivant une taille hélicoïdalepermet l'exécution des rainures hélicoïdales, surdes arbres, les dégagements hélicoïdaux desforets, le taillage des dentures hélicoïdales etdes fraises elles-mêmes.

L'usinage s'effectue sur une fraiseuseuniverselle, en employant l'appareil diviseuruniversel.

Pour réaliser une rainure hélicoïdale, la pièce doit avoir deux mouvements simultanés,l'un de rotation autour de son axe, l'autre de translation longitudinale suivant cet axe. Lemouvement résultant est un mouvement hélicoïdal.

II.5 Procédé de Perçage Alésage et Taraudage

II.5.1 Le perçage

Par opération de perçage, onentend la réalisation de trouscylindriques ou coniquesexécutés par un outil, à deuxtranchants, qui pénètre dans lapièce à percer par enlèvementde matière. Suivant lesfonctions qu’ils doivent avoir,les trous peuvent être parexemple :

A Trou débouchant ou percé.B Trou borgne.C Trou fraisé.D Trou chambré.E Trou conique.F Trou étagé ou trou à gradins.

Foret hélicoïdal

L’outil le plus utilisé dans le perçage, est le foret hélicoïdal oumèche hélicoïdale. Ce foret hélicoïdal fut inventé en 1863 parl’Américain Morse. Il ne s’est affirmé comme outil de base dansl’exécution des trous qu’au début de notre siècle.

C’est un outil cylindrique muni de deux tranchants ou taillants enbout. Deux amples rainures s’enroulent hélicoïdalement sur la partielatérale. Elles permettent le dégagement aisé du copeau enlevépendant le perçage. La matière des taillants doit être nettement plusdure que la matière à travailler.

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II.5.2 Alésage

L’alésage est une opération de finition quiconsiste à améliorer les caractéristiques,dimensionnelles et de position des trousexistant. L’usinage peut se faire à l’aide d’unoutil de forme (ex alésoir) ou un outild’enveloppe (ex grain d’alésage).

outil de forme outil d’enveloppe

II.5.3 Taraudage

Le taraudage est unprocédé qui permet deréaliser des filetagesintérieurs à l’aide d’un outilde forme appelé Taraud.


Pour pouvoir couper et dégager le copeau, ondonne à l’outil deux mouvements simultanés, l’unde coupe ou de travail, l’autre d’avance.

Mouvement circulaire de coupe Mc

L’outil tourne autour de son axe, ce qui permetaux tranchants d’enlever la matière.

Mouvement rectiligne d’avance Ma

L’outil se déplace suivant son axe, ce quipermet à l’outil de rencontrer, au fur et à mesure,la matière à enlever.

II.5.5 La perceuse sensitive

C'est le type le plus simple de machine-outilutilisée pour le perçage. Sur cette perceuse, lesdiamètres de perçage permis sont relativementfaibles, au plus 15 millimètres.

Le mouvement d'avance est obtenumanuellement, au moyen d'un levier, d'où lequalificatif "sensitive" donné à cette perceuse. Eneffet, on règle l'effort sur le levier, suivant larésistance que l'on ressent à la pénétration del'outil dans la matière.

Les parties principales d'une perceusesensitive sont :

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Mouvement de coupe

Le moteur transmet sa rotation à la brocheau moyen d'une courroie. Celle-ci relie lapoulie étagée menante en arrière L solidairedu moteur, à la poulie étagée menée en avantM solidaire de la broche. On entend par poulieétagée une série de poulies solidaires ou uneseule poulie comportant des diamètresdifférents, ayant le même axe de rotation.

En déplaçant la courroie I, sur les diversétages des poulies L et M, on fait varier lesrapports des diamètres, et par conséquent lavitesse de rotation de la broche.

II.5.6 Les aléseuses

L'aléseuse verticale ressemble à une perceuse,mais permet un usinage plus précis.

La caractéristique principale de l'aléseuseverticale est la table porte-pièce coulissante surdes glissières perpendiculaires entre elles.

Les déplacements de cette table peuvent êtreexécutés, avec une grande précision, et contrôlésau moyen d'instruments optiques. On peut ainsiréaliser des trous aux entraxes précis.

La tête motrice ou boite de vitesses est fixéssur le montant. Seule la tête porte-broche ouchariot se déplace verticalement.

Les diamètres des forets à utiliser sur cettemachine doivent être limités. Ceci pour éviterune sollicitation excessive des organes assezdélicats de cette machine.

Les principales parties d'une aléseuse verticale sont :A Banc.B Montant.C Boîte de vitesses.D Glissière du chariot porte-broche.F Volant de commande des avances de la broche.I Volant de commande des déplacements du chariot porte-pièce.

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II.5.7 Outils de coupe de perçage, d’alésage et de taraudage

Les outils employés dans les opérations deperçage, alésage et taraudage varient suivant legenre de trou à réaliser, la précision et le finidemandés, et la matière à usiner. Ces outils peuventêtre classés en deux catégories.

Outils pour le perçage de trou en pleine matière : foret hélicoïdal A Mèche à centrer B.

Outils pour l’alésage et le taraudage de trousexistants :

alésoir cylindrique C alésoir conique D fraise à lamer ou chambrer E fraise conique pour fraisure F taraud G. G

II.5.8 Les outils de perçage

Forme géométrique de la partie activeou pointe d’un outil de perçage

Les éléments caractéristiquesconstituant la pointe d'un forethélicoïdal sont :

α : angle de dépouilleβ : angle de coupe ou de dégagementγ : angle tranchantψ : angle de tête ou de pointeA : arêtes tranchantesB : arête de pointeC : face de dégagement ou d'attaque.D : codon ou listel de guidage

Forme géométrique du foret

Cette forme varie sensiblement suivant la matière àpercer, en particulier les angles de tête ψ, et dedégagement γ, ainsi qu’indiqué à la figure suivante.

L’angle de dépouille α varie de 9° pour des matièrestrès dures, à 12° pour des aciers demi-dur et doux, etjusqu’à 15° pour les métaux tendres.

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II.5.9 Les outils d’alésage

En plus des outils qui réalisent directement le perçage, il enexiste d'autres qui permettent la finition ou l'alésage de trouscylindriques déjà existant.

Foret aléseur

Le foret aléseur ressemble au foret hélicoïdal ordinaire, maisil est plus robuste et plus précis. Il est employé pour l'ébauche etla demi-finition.

Ce foret comporte généralement trois ou quatre lèvres, c'est àdire trois ou quatre taillants.

Alésoirs

Ces outils peuvent être utilisés soit à la main, soit sur machine.Ils servent à donner des dimensions précises et à finir des trouscylindriques déjà percés.

Les alésoirs permettent d'enlever de 0.1 à 0.4 mm d'épaisseur demétal, selon la grandeur du diamètre et la vitesse de rotation de labroche. Les alésoirs-machines sont constitués par un nombre dedents qui peut varier de 4 à 16. Le bout de l'alésoir est chanfreinépour en faciliter l'introduction dans le trou à aléser.

Les alésoirs se différencient des forets aléseurs par leur forme,par leur plus grande fragilité et par leur plus petite capacitéd'enlèvement de métal. Par contre, ils permettent un travail plusprécis. La denture d'un alésoir peut être droite, comme sur lafigure, ou hélicoïdale.

Fraises à lamer et à chambrer >>

Ces fraises sont employés pour les lamage et leschambrages . Elles taillent en bout.

Lorsqu’elles doivent servir pour réaliser le logement destêtes de vis, elles sont munies d’un guide ou pilote B.Celui-ci assure la coaxialité du chambrage par rapport autrou de passage de la vis. Le pilote peut être fixe ourapporté. Dans ce cas il s’interchange avec des pilotes dediamètres différents.

Fraises Coniques >>

Elles sont employées pour évaser des cavités coniques(fraisurer). Une fraise conique possède deux taillants et unpilote cylindrique lorsqu’elle sert à exécuter le sièges desvis à tête conique.

\

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Outil à simple taille pour aléser

Des outils spéciaux à un taillantpermettent de porter le trou à unedimension exacte.

La profondeur de passe de cesoutils est obtenue par déplacementradial, soit au moyen d’un porte-outilapproprié (fig. 1) ou en réglant lasaillie de l’outil hors de la barre porte-outil, sur laquelle il est fixé (fig. 2).

fig. 1 fig. 2

II.5.10 Les outils de taraudage

La réalisation des filetages intérieurs partaraudage en une seule passe est très utilisée parcequ’elle est rapide et simple à mettre en œuvre.

Le choix du taraud dépend du type du trou(borgne ou débouchant), de la profondeur du trou(normal ou profond) et de la matière à usiner.

Trou débouchant :

La conception du taraud doit permettre undégagement des copeaux vers l’avant

Trou borgne :

La forme du taraud doit permettre une remontéedes copeaux : taraud à goujures hélicoïdales à droite(trou profond).

II-31

CONTROLE NUMERIQUE DES MACHINES OUTILS

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III. Contrôle Numérique des Machines Outils

III.1 IntroductionUne machine-outil à commande numérique (MOCN), du point de vue fonctionnel, est la

même qu'une machine outil conventionnelle. La différence entre une MOCN et une machineoutil conventionnelle se situe au niveau du contrôle des fonctions de la machine et desdéplacements du support d'outil par rapport à celui de la pièce. Avec les MOCN, lesfonctions telles que la rotation de la broche, les déplacements d'outil ou de la pièce ne sontplus attribuées à l'opérateur mais au contrôleur de la machine. Ce contrôleur peut être aussiutilisé pour commander l'arrosage, le changement d'outil, la vitesse de coupe et d'avance.Pour réaliser une pièce sur une MOCN les données doivent être introduites dans lecontrôleur de la machine. Ces données sont converties en commandes des organes de lamachine (moteur de la broche, pompe d'arrosage,...). L'ensemble des données relatives à laréalisation d'une pièce constituent le programme CN.

III.2 Type de Commande Numérique et de Machine

III.2.1 Machine

Dans ce document, on mettra l'accent sur les machines outil à commande numérique(MOCN). Ce terme désigne généralement des machines de fabrication par enlèvement decopeau telles que les fraiseuses, les tours, les machines à électroérosion, etc. Cependant, lesconcepts de CN peuvent être appliqués, maintenant, sur un ensemble de machines plus largetelles que les machines de découpe (laser, plasma), les poinçonneuses, les machinesd'assemblage, les machines à souder, etc.

III.2.1.1 Mode d’usinage en Commande Numérique

Les trois modes d'usinage en commande numérique (CN) sont le point à point (PàP) leparaxial et le contournage. Le mode PàP est utilisé lorsque le chemin parcouru par l'outilrelativement à la pièce n'est pas important tant que l'outil ne soit pas en contact avec la piècequand il se déplace d'un point à un autre. Des exemples typiques de l'utilisation d'une CNPàP sont ceux du perçage, de l'assemblage de composants électroniques, du taraudage ou dupoinçonnage. Les coordonnées en X et en Y d'un perçage sont importants, par contre, lechemin parcouru entre deux perçages ne l'est pas tant que le temps mis pour aller d'unperçage à un autre est optimal.

Dans le mode paraxial seuls les déplacements parallèles aux axes de la machine sontautorisés.

Le mode contournage, on le trouve dans la majorité des tours et des fraiseuses à CN. Ilpermet, lors de l'usinage, de générer avec précision des trajectoires d'outil par rapport à lapièce. En effet, des formes complexes peuvent être obtenues puisque la CN contrôle deuxaxes ou plus simultanément. Ainsi la machine contrôle non seulement les destinations maisaussi les chemins parcourus par l'outil pour arriver à ces destinations. Les trajectoires quipeuvent être réalisées par le contrôleur sont les droites et les cercles. Par exemple, pourprogrammer un arc de cercle, il suffit d'indiquer les coordonnées du point final, le centreet/ou le rayon de l'arc.

III-33

Figure III-1 : Usinage en mode Paraxial, Point-à-Point et Contournage [T. Chang 98]

III.2.1.2 Axes en Commande Numérique

Sur une MOCN la notion d'axe décrit ledéplacement linéaire ou rotatif d'un élément dela machine (table, chariot, broche, contre-pointe). Pour faciliter le repérage des axes lanorme prévoit l'utilisation d'un repèreorthonormé direct Figure III-2). Ainsi les axesX,Y,Z constituent les axes principaux de lamachine. En plus de ces trois axes, la normecomprend trois axes rotatifs A,B,C chacundécrivant une rotation autour d'un axe principal.La norme comprend également trois axessecondaires U,V,W et trois axes tertiaires P,Q,Rqui sont des axes parallèles respectivement auxaxes principaux X,Y,Z. Pour identifier les axesprincipaux sur une machine il suffit, en général,d'affecter l'axe Z à celui de la broche, l'axe X àcelui qui a le plus grand déplacement(longitudinal). Enfin, le sens positif est celui oùl'outil s'éloigne de la pièce. Figure III-2 : Choix des axes dans une MOCN

Le nombre d'axe piloté simultanément constitue une autre caractéristique des machinesoutil, ainsi, on dira fraiseuse à CN trois axes, tour à CN deux axes. La majorité des MOCNne contrôle pas plus de quatre ou cinq axes simultanément. A la base, un tour à CN a deuxaxes alors qu'une fraiseuse à CN en a trois. Mais il existe des fraiseuses deux axes et demi,le troisième axe, généralement la broche, ne se programme pas simultanément avec les deuxautres. Le demi-axe n'est qu'un axe de positionnement (indexé). Dans le cas d'une fraiseusetrois axes et demi, le demi-axe est généralement celui de la table rotative. Celle-ci exige uneprogrammation séparée des trois autres axes. Quand la table rotative peut être programméesimultanément avec les trois autres axes, la fraiseuse à CN devient une fraiseuse quatreaxes.

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Figure III-3 : Exemple de MOCN de 2 à 5 axes [Cameron 96]

III.2.2 Types de Commande Numérique

III.2.2.1 Commande Numérique Conventionnelle

Avec la commande numérique conventionnelle, le programme une fois écrit sur unebande perforée doit être chargée dans la machine. Le chargement se fait bloc par bloc au furet à mesure que la machine exécute les commandes. A la fin du programme la bande estrembobinée pour l'usinage de la pièce suivante. Une fois que le lot de pièces est réalisé, labande doit être stockée pour une utilisation ultérieure. Les bandes perforées sont délicates etdifficiles à manipuler et à stocker convenablement, surtout quand la taille et le nombre desprogrammes deviennent importants. De plus, si un programme devait être modifié à caused'une erreur ou d'un changement des données toute la bande doit être remplacée. Un autreaspect important dans les commandes numériques conventionnelles, est que le contrôleur ades possibilités limitées. La plupart des fonctionnalités sont figées puisqu'il est construit àbase de logique câblée.

III.2.2.2 Commande Numérique Directe

Dans les années soixante, les problèmes relatifs aux bandes perforées a été résolu parl'utilisation d'un ordinateur central pour stocker les programmes CN. Cet ordinateur estconnecté aux MOCN de l'atelier. Les programmes sont téléchargés bloc par bloc dans lemachine au moment où celle-ci usine la pièce. Plusieurs machines peuvent être contrôléessimultanément de cette manière parce que l'ordinateur centrale est plus rapide. Les bandesperforées sont ainsi supprimées. En plus, plusieurs programmes pièces peuvent être stockésconvenablement dans la mémoire de l'ordinateur centrale et si un programme doit êtremodifié, il est facile de le faire à l'aide d'un éditeur de texte.

Cependant, la commande numérique directe (CND) présente de nombreux inconvénients.Par exemple, si l'ordinateur central tombe en panne, toutes les machines s'arrêtent. D'autrepart, le coût d'un tel ordinateur est assez élevé. Avec la chute des prix des ordinateurs dansles années soixante-dix et quatre-vingt, cette solution a été remplacée pour devenircommande numérique par calculateur et commande numérique distribuée où la machinedispose d'un ordinateur local.

III-35

III.2.2.3 Commande Numérique par Calculateur

Dans le cas de la commande numérique par calculateur (CNC), un ordinateur dédié avecsa mémoire propre est utilisé pour contrôler les opérations de la machine. Ainsi, denombreuses fonctions ont été préprogrammées (programme système) au lieu d'être câbléesdès la conception. Ce programme permet de contrôler la machine et doit être chargé dans lamémoire de l'ordinateur. Ainsi, la machine devient plus flexible par le remplacement duprogramme initial par un autre plus évolué.

Avec l'approche CNC, le programme CN est chargé au moyen d'un ordinateur ou d'unebande perforée et stockée dans la mémoire du calculateur local. Ensuite, le programme peutêtre exécuté à partir de la mémoire et non pas de la bande perforée. Avec l'utilisation dedisquettes magnétiques, il est possible de stocker de nombreux programmesconvenablement.

Les machines à CNC moderne disposent d'un écran d'affichage qui peut montrer l'étatd'avancement du programme, le bloc en cours d'exécution, les coordonnées de l'outil, lesvitesses de coupe et d'avance ainsi que d'autres paramètres utiles. Ce type de machinedispose aussi d'un clavier pour introduire les données. Il est alors possible d'éditer unprogramme, de le modifier et de le sauvegarder dans la mémoire du calculateur.

III.2.2.4 Commande Numérique Distribuée

La commande numérique distribuée a le même acronyme que la commande numériquedirecte. La CND par sa nouvelle forme (CN Distribuée) essaye de combiner les meilleuresfonctionnalités de la CNC et de la CND originale (CN Directe). La CND utilise encore unordinateur central capable de communiquer avec plusieurs machines de l'atelier et de stockerles programmes CN qui, au besoin, sont téléchargés dans la mémoire de la machine. Ladifférence entre les deux approches est que dans le cas de la CN distribuée le programmeCN, au lieu d'être téléchargé bloc par bloc pendant d'usinage, il est téléchargé dans satotalité dans la mémoire de la machine CNC. De cette façon la machine est autonome et nedépend plus du calculateur central pour exécuter les blocs de programme CN et si ce derniertombe en panne la machine peut continuer son usinage. Le calculateur central joue un rôlede supervision et de contrôle, il archive les programmes CN et les télécharge, au besoin,selon le planning de la production.

Figure III-4 : Rôle de la CND

III-36

III.3 Intégration des Systèmes FAO / MOCN

III.3.1 Introduction

Comparativement aux autres fonctions de l'entreprise manufacturière, la fonction MOCNpose peu de problèmes de point de vue intégration dans le cycle de production.

Si on reste dans le même cadre de l'intégration que celui de la CAO - FAO où le fluxd'information circule verticalement (sens descendant : de la CAO vers les MOCN), leproblème du passage de l'information d'un système FAO vers la CN de la machine est résoludepuis longtemps.

En effet, le programme d'une MOCN, que ce soit en code EIA ou en code ISO, est unfichier ASCII. Donc le transfert des fichiers entre système FAO et MOCN peut se faireaussi facilement qu'entre deux calculateurs équipés de périphériques d'entrée - sortie(parallèle, série ou réseau).

III.3.2 Mode de Transfert

Dans le cas de la programmation manuelle, le programme CN est introduit soitdirectement dans la CN, soit à travers le perforateur de bande. C'est une tâche longue estfastidieuse et ne permet pas d'exploiter toutes les ressources qu'offre la machine àcommande numérique

Avec l'apparition des systèmes FAO, l'intégration des MOCN dans le cycle de productionest devenue une nécessité pour éviter toute retranscription des données CN. En effet, lamajorité des programmes CN sont générés par des systèmes FAO. Le système génère toutd'abord un CLfile, ensuite, il le convertit à l'aide d'un postprocesseur pour générer selon lesmachines le fichier CN. Cette solution (conversion conventionnelle) nécessite ledéveloppement d'un postprocesseur pour chaque type de CN.

Quoique très répondue, l'approcheconventionnelle présente de nombreuxinconvénients. Une librairie importante depostprocesseur est difficile à gérer et àmaintenir. Aussi, de point de vue pratique,un programme CN ne peut être porté sur uneautre machine si les CN sont différentes. Untel besoin de changement de machine peut semanifester lors des opérations demaintenance ou d'un problèmed'ordonnancement de la production (goulotd'étranglement...). La nouvelle approcheconsiste à transférer le postprocesseur dusystème FAO pour l'intégrer dans lecalculateur de la machine spécialementconçu à cet effet (cf. Figure 3-5). Figure 3-5 : Approche conventionnelle et BCL

[Nanua 96]

Ce postprocesseur appelé BCL "32 Bit Binary CL Exchange Input Format forNumerically Controlled Machines" présente l'avantage de libérer les systèmes FAO de touttravail de conversion du "CLFILE" en programme CN. En plus, ce "CLFILE" deviendra un

III-37

fichier orienté produit et non pas orienté machine de sorte qu'il peut être exploité pardifférentes MOCN (même type de machine mais des CN différentes).

III.3.3 Architecture

La transmission de l'information (programmeCN, paramètres outil, paramètres machine)peuvent s'opérer de trois façons :

Le premier mode est le simplexe ouunidirectionnel. L'information ne peut circuler quedans un seul sens (par exemple le programme CNpeut être envoyé du système FAO vers la CN). Ledeuxième mode est le semi-duplexe oubidirectionnel. Les informations circulent dans unsens ou dans l'autre mais pas simultanément (parexemple récupération du temps d'usinage d'unepièce). Le troisième mode est le full duplexe ouduplexe intégrale. Les informations peuventcirculer simultanément dans les deux sens(commande directe de la machine outil et retourd'information "Feed Back").

Figure 3-6 : Modes de transmission[Cameron 96]

Le mode simplexe estgénéralement suffisant pourassurer l'intégration FAO -MOCN. Les fonctionnalitésoffertes par les deux autresmodes peuvent êtreexploitées par les CND(Commande NumériqueDirecte ou Distribuée). Ladifférence entre CN directeet CN distribuée est que dansle premier cas latransmission des blocs deprogramme se fait en modecontinue. Dans le deuxièmecas de la CN distribuéeappelée aussi Réseau CNC,la transmission desprogrammes CN se fait partéléchargement. Lesprogrammes sontsauvegardés dans lamémoire du contrôleur CNCavant d'être exécuté.

Figure 3-7 : Réseau CNC centralisé autour d'un ordinateurserveur [Cameron 96]

III-38

Plusieurs autres fonctionnalités peuvent être associées au réseau CNC pour contribuer àune intégration de l'ensemble du système de production (MOCN, Robot, Pré réglage,Cellule flexible...) avec la FAO, le contrôle ou la supervision.

Figure 3-8 ; Structure matérielle et logicielle des systèmes CND [Kochan 1985]

III-39

PROGRAMMATION DES MACHINES OUTILS ACOMMANDE NUMERIQUE

IV-40

IV. Programmation des MOCN

IV.1 RappelUne machine outil à commande numérique (MOCN) est une machine outil dotée d’un

calculateur ou contrôleur appelée directeur de commande numérique (DCN). Ce DCNassuré et contrôlé des fonctions telles que la rotation de la broche, l’arrosage lesdéplacements de l’outil et de la pièce, etc.

Une MOCN est composé de deux parties complémentaires, la partie commande et lapartie opérative. La partie opérative permet de réaliser mécaniquement les mouvements decoupe et d’avance. Chaque mouvement est obtenu par un axe numérique piloté par la partiecommande.

IV.1.1 Principe de Fonctionnement

La partie Commande après lecture des consignes de travail agit sur la partie opérative(déplacement de la table, rotation de la broche, pompe d’arrosage, ...).

Modulateur de tension Calculateur

Moteur Table Capteur

ConsignesAlimentationTension Compte-

Rendu

Déplacement

Rotation

Figure IV-1: Schéma de principe

IV.1.2 Les origines

Dès la mise sous tension de la machine, avant chaque travail, le système doit connaîtrediverses positions. Trois origines (origine mesure, origine pièce et origine programme) sontnécessaires pour définir les différentes positions des outils par rapport à la pièce au cours del’exécution d’un programme CN.

OP

Om

mors

Op

Cz

Cx

PREFZ

PREF

X

DEC1

Figure IV-2 : Origine mesure, origine pièce et origine programme

IV-41

Origine mesure Om :

C’est un point défini (sur chaque axe) par le constructeur de la machine. Il permet dedéfinir l’origine absolue de la mesure. L’Om est une position prédéterminée, généralementsituée aux extrémités positives des axes. Il permet au contrôleur d’établir un point de départà partir duquel il peut déplacer l’outil dans l’espace de travail de la machine.

Origine pièce Op :

Indépendante du système de mesure, l’Op est définie par un point de la pièce sur lequel ilest possible de se positionner.

Origine programme OP :

Indépendante du système de mesure, l’OP est l’origine du trièdre de référence qui sert auprogrammeur pour établir son programme.

IV.2 Langage de programmation des MOCNLa programmation consiste à décrire les opérations d’usinage dans un langage codé

(appelé code G) assimilable par le calculateur de la machine. C’est le langage deprogrammation des MOCN. Ce langage est normalisé (Norme ISO 1056) où certains codesutilisés ont les mêmes fonctionnalités pour différents contrôleurs de machines-outils (NUM,FANUC, SIEMENS...). les autres codes peuvent avoir une interprétation différente d’uncontrôleur à un autre. Le langage de programmation des MOCN possède les caractéristiquessuivantes :• la chronologie des actions,• l’appel des outils,• la sélection des vitesses de coupe et d’avance,• la formulation des trajectoires,• la définition des coordonnées de fin de trajectoire et• les mises en ou hors fonction d’organes de la machine.L’ensemble des instructions nécessaire pour l’usinage d’une pièce constitue le

programme CN. Ce programme est un ensemble de blocs ou lignes de programme. Chaquebloc est composé de mots (les mots clefs du langage CN).

Bloc

Mot

Programme CN :

IV-42

IV.2.1 Format d’un mot

Un mot du langage CN est constitué d’une lettre appelée adresse et d’un certain nombrede chiffres (de 0 à 9) avec éventuellement un signe + ou - ainsi qu’un point décimal. Leformat de chaque mot est l’une des caractéristiques des directeurs de commande. Il fautdonc consulter le manuel pour respecter le format autorisé.

G 52G 52MOT

Adresse Valeur

Exemple :N340 le mot à l’adresse N peut prendre les valeurs de N0 à N9999X-23.659 le mot à l’adresse X peut prendre les valeurs de -9999.999 à 9999.999

IV.2.2 Principales Adresses%... désigne le numéro de programmeN... numéro de ligne : repérage chronologique en début de ligneG... fonctions préparatoires définissant la forme et les conditions de déplacementM... fonctions auxiliaires donnent les changement d’état de la machineX... Y... Z... axes principaux désignant les coordonnées des point d’arrivéI... J... K... paramètres définissant les trajectoires circulaires (position du centre )R... paramètres définissant les trajectoires circulaires (rayon)S... précise la vitesse de rotation de la brocheF... précise la vitesse d’avanceT... symbole du numéro d’outilD... correcteur d’outil (Dimension)

IV.2.3 Structure d’un Programme CN

Pour réaliser les différentes opérations nécessaires à l’usinage d’une pièce un programmeCN peut être écrit de différentes manières. Selon la nature de la pièce à usiner et sacomplexité différentes structures de programme CN peuvent être proposées :

• un programme principal,• un programme principal contenant des appels de séquences internes,• un programme principal et des sous programmes structurés sur deux ou trois niveau

(voir programmation structurée § IV.4 ).Pour l’usinage d’une pièce simple ne nécessitant pas des cycles d’ébauche, un

programme CN peut être structuré de la manière suivante :

IV-43

Numéro de programme

Commentaire

Initialisation

Outil et conditions de coupe

Opé

ratio

nSu

ivan

te

Fin de programme

Définition de la trajectoire

% 1122

N1 (ARBRE PORTE FRAISE EN XC 80)

N10 G90 G71 G80 (INITIALISATION)

N20 G0 G52 X0 Z0 (DEPLACEMENT VERS Om)

N30 T1 D1 M6 (CHANGEMENT OUTIL N°1)

• • •

N190 M2 (FIN DE PROGRAMME)

IV.2.4 Système de cotation

Les cotes programmées peuvent exprimées dans les formes suivante :programmation absolu (G90) : la cote est repérée par rapport à l’origine programmeprogrammation relative (G91) : la cote est repérée par rapport à la position précédente.programmation absolu en cote mesure (G52) : la cote est repérée par rapport à l’originemesure.Exemple

OP

Programmation Absolue :

G90 G0 X10 Y10

G1 X30 Y20

G2 X40 Y30 I40 J20

G1 X40 Y40

Programmation Relative :

G91 G0 X10 Y10

G1 X20 Y10

G2 X10 Y10 I10 J0

G1 X0 Y10

(A)

(B)

(C)

(D)

(A)

(B)

(C)

(D)

IV-44

IV.2.5 Décalage d’origine (G59)

C’est un décalage programmé qui peut être utiliser pour déterminer les origines deplusieurs parties de pièce (exemple : formes répétitives) ou de plusieurs pièces montées surun même porte pièces.

Pour annuler la ou les décalages appliqués en G59, en programmation absolue, il fautprogrammer G59 X0 Y0 Z0. En programmation relative, il est conseillé de repasser enprogrammation absolue G90 et de programmer G59 X0 Y0 Z0.

Exemple

Décalage d’origine en absolue (G90)

OP0 OP1 OP2

Décalage d’origine en relative (G91)

OP0 OP1 OP2

%111N…N120 G90 G592 X15 (DECALAGE 1)N…N…N120 G59 X30 (DECALAGE 2)N…N200 G59 X0 (ANNULATION)N…

%222N…N120 G91 G59 X15 (DECALAGE 1)N…N…N120 G59 X15 (DECALAGE 2)N…N200 G90 G59 X0 (ANNULATION)N…

IV.2.6 Correction de rayon d’outil (G40 G41 G42)

Le contrôleur de la machine pilote un point fixe de l’outil (Point Piloté). Le point pilotéest situé sur l’axe de la fraise en fraisage et sur la pointe de l’outil en tournage. Cependant,pour usiner une pièce, le point de l’arête tranchante générant le profil de la pièce n’est pasfixe. Dans le cas du fraisage, ce point est situé sur la périphérie de la fraise alors que le pointpiloté est situé sur l’axe. Pour rendre la programmation plus facile on utilise les fonctionsG41 (correction du rayon à gauche du profil) et G42 (correction du rayon à droite du profil).Ainsi, on programme le profil de la pièce et c’est le contrôleur de la machine qui calcule laposition du point piloté.

G41

Outil

Pièce

G41

G42

G42

IV-45

Les tableaux suivants présentent les fonctions du code G qui peuvent être programméeset interprétées par les directeurs de commande numérique (DCN) du NUM-760T et NUM-760F.

Liste des principales fonctions préparatoiresCode Désignation RévocationG00 interpolation linéaire en rapide G01-02-03-...G01* interpolation linéaire à la vitesse programmée G00-02-03-...G02 interpolation circulaire à la vitesse tangentielle programmée (sens horaire) G00-01-03-...G03 identique à G02 mais en sens trigonométrique G00-01-02-...G04 F... temporisation programmable avec l’adresse F (0.01 ≤ F ≤ 99.99 s) fin de blocG33 cycle de filetage (tournage) G00-01-02-03G40* annulation de la correction de rayon G41-G42G41 correction de rayon (outil à gauche du profil) G40-G42G42 correction de rayon (outil à droite du profil) G40-G41G52 Programmation absolue des cotes par rapport à l’origine mesure Om fin de blocG59 décalage d’origineG65 cycle de gorge (tournage)G64 cycle d’ébauche paraxial (tournage)G70 entrée des données en pouce G71G71* entrée des données en métrique G70G77 appel inconditionnel d’un sous-programme ou d’une suite de séquences

avec retourfin de bloc

G79 saut conditionnel ou inconditionnel à une séquence sans retour fin de blocG80 annulation de cycle d’usinage G83-84G83 cycle de perçage avec débourrage G80G84 cycle de taraudage (fraisage) G80G90* programmation absolue par rapport à l’origine programme G91G91 programmation relative par rapport au point de départ du bloc G90G92 S... limitation de la vitesse de broche M2G94* F... vitesse d’avance exprimée en mm/min ou en pouce/min G95G95 F... vitesse d’avance exprimé en mm/tour ou en pouce/tour G94G96 S... vitesse de coupe constante en m/min (tournage) G97G97* S... vitesse de broche en tour/min G96G17* choix du plan XY pour l’interpolation circulaire (fraisage) G18-19G18 choix du plan XZ pour l’interpolation circulaire (fraisage) G17-19G19 choix du plan YZ pour l’interpolation circulaire (fraisage) G17-18

Liste des principales fonctions auxiliairesCode Désignation RévocationM00 arrêt programméM01 arrêt optionnelM02 fin de programme pièceM03 rotation broche sens horaire M0-M4-M5M04 rotation broche sens trigonométrique M0-M3-M5M05* arrêt broche M03-04M06 changement d’outilM08 arrosage M00-M09M09* arrêt des arrosages M08M40-M45 6 gammes de vitesse de broche

(*) Fonctions initialisées à la mise sous tension ou à la suite d’une remise à zéro.

IV-46

IV.3 Exemples* Tournage

Soit à usiner en finition le contour extérieur et la gorge de la pièce de la figure suivante.On donne les valeurs de la vitesse de coupe et l’avance pour l’outil à charioter-dresser etl’outil à saigner.

* Outil à charioter-dresser droit T1D1 Vc1 = 80 m/min f1 = 0.08 mm/tr.* Outil à saigner T4D4 Vc4 = 25 m/min f4 = 0.05 mm/tr.

Ecrire le programme pour réaliser cette pièce sachant que :* Point d’approche à 3 mm de la pièce.* Point de dégagement à 2 mm de la pièce.* Machine : Tour à commande numérique (NUM 760 T).

Solution :%159N1 (AXE)N10 G90 G71 G80 G40 G92 S3000N20 G0 G52 X0 Z0 (FINITION DU CONTOUR)N30 T1 D1 M6 (OUTIL N°1)N40 G95 F0.08N50 G97 S800N60 M3 M42N70 G0 X66 Z-24N80 G96 S80N90 G1 G41 X50 Z-24 M8N100 Z0M110 X38N120 G3 X30 Z4 R4N130 G1 X12

N140 X24 Z15N150 X0 M9N160 G97 S800N170 G0 G40 X0 Z17N180 G0 G52 X0 Z0 (USINAGE DE LA GORGE)N190 T4 D4 M6 (OUTIL N°4)N200 G95 F0.05N210 G0 X66 Z-24N220 G96 S25N230 G1 X42 M8N240 G97 S800N250 G0 X64 M9N260 G0 G52 X Z0 M5N270 M2

IV-47

* Fraisage

Ecrire un programme pour réaliser en finition le contour extérieur, le perçage débouchantainsi que le lamage sur une profondeur de 5 mm de la pièce suivante.

Données :- Fraise deux tailles en ARS de diamètre 24 mm :

T4D4 Vc4 = 26 m/min f4 = 0.04 mm/dent Z4 = 8 dents- Forêt en ARS de diamètre 6 mm : T6D6 Vc6 = 20 m/min f6 = 0.07 mm/tr- Fraise à lamer en ARS de diamètre 12 mm :

T7D7 Vc7 = 20 m/min f7 = 0.05 mm/dent Z7 = 4 dents- Les distances d’approche et de dégagement sont de 18 mm.

Solution :%358N1 (BRIDE)N10 G90 G71 G80 G40N20 G0 G52 Z0 (DEGAG ORIG MESUR) (FINITION DU CONTOUR)N30 T4 D4 M6 (FRAISE 2T D24)N40 G97 S345N50 G94 F110N60 G0 X62 Y-18 (VERT PT APP)N70 Z-5 M3 M41 (PT APPROCHE)N80 G1 G42 X50 Y33 M8 (P1)N90 G3 X38 Y45 R12 (P2)N100 G1 X-35 Y45 (P3)N110 G2 X-50 Y 30 R15 (P4)N120 G1 X-50 Y25 (P5)N130 G1 X-35 Y0 (P6)N140 G1 X-25 Y0 (P7)N150 G2 X25 Y0 R25 (P8)N160 G1 G40 X68 Y-12 M9 (PT DEGAG)N170 G0 G52 Z0 M5

(PERCAGE)N180 T6 D6 M6 (FORET D6)N190 G97 S1061N200 G94 F74N210 G0 X38 Y33N220 Z3 M3 M42N230 G1 Z-18 M8 (5+10+3)N240 G0 Z3 M9N250 G0 G52 Z0 M5 (LAMAGE)N260 T7 D7 M6 (FRAISE A LAMER D12)N270 G97 S530N280 G94 F106N290 G0 X38 Y33N300 Z3 M3 M40N310 G1 Z-5 M8N320 G0 Z3 M9N330 G0 G52 Z0 M5N340 M2

IV-48

IV.4 Programmation Structurée

IV.4.1 Intérêt

La programmation structurée permet de mieux exploiter les ressources d’une entreprisesurtout quand celle-ci fabrique des pièces ayants des formes similaires . La programmationstructurée permet également permet d’améliorer la lisibilité d’un programme CN et demieux voir ses mécanismes. En effet, quand un programme CN est relativement long etcomplexe, il devient difficile à comprendre pour l’opérateur responsable de sa maintenance.

IV.4.2 Structuration par Niveau

Il est possible de structurer un programme CN en deux ou en trois niveaux.

* Deux Niveaux

Niveau 1 :• programme principal (de %1 à %999)• paramètres généraux• appel de sous-programmes niveau 2

Niveau 2 :• sous-programmes (de %1000 à

%9999)• paramètres locaux• appel d’outils• conditions technologiques• cycles

* Trois Niveaux

Niveau 1 :• programme principal (de %1 à %99)• paramètres généraux• appel de sous-programmes niveau 2

Niveau 2 :• sous-programmes (de %100 à %999)• paramètres locaux• appel d’outils• conditions technologiques• appel de sous-programme niveau 3

Niveau 3 :• sous-programmes (de %1000 à %9999)• paramètres locaux• usinage (contournage, cycles...)

IV.4.3 Saut de lignes sans retour (G79)

Les sauts de lignes sont soit conditionnels ou inconditionnels et permettent de passer à laligne appelée qui doit être située dans le même programme.

Dans le cas d’un saut conditionnel, on utilise un paramètre (voir programmationparamétrée) et l’un des opérateurs de comparaison suivants : (< > <= >= <>).

Exemple :Saut Inconditionnel Saut Conditionnel

N40 ...N50 G79 N80N60 ...N70 ...N80 …N90 …N100…

(saut à la ligne N80 sansretour, le programme sepoursuit après la ligneappelée N90, N100, ...)

N40N50 G79 L2 < 18 N90N60 ...N70 ...N80 ...N90 …N100 …

Si L2 est inférieurà 18, aller à laligne N90 sinoncontinuer leprogramme enN60.

IV-49

IV.4.4 Appel de sous-programmes ou de séquences (G77)

On distingue deux types d’appel : les appels de séquences internes ou externes et lesappels de sous-programmes.

IV.4.4.1 Appel de sous-programme

Un sous-programme externe est appelé par l’adresse H suivie par le numéro deprogramme. Le sous-programme ne doit pas être terminé par le mot M2, qui arrêterait lecycle en cours.

%50…N60 ...N70 ...N80 G77 H110N90 ...N100 …

appel sous-programme %110,puis retour à la ligne N90 du programme %50

IV.4.4.2 Appel de séquences internes

Une séquence interne au programme peut être appelée par les numéros de lignes de débutet de fin.

%55…N150 ...N160 ...N170 G77 N80 N120N180 ...N190 …

appel et exécution des lignes N80 à N120, puis suite duprogrammes à la ligne N180

IV.4.4.3 Appel de séquences externes

Une séquence d’un autre programme peut être appelée par l’adresse H, suivie desnuméros de lignes de début et de fin.

%85…N30 ...N40 ...N50 G77 H55 N70 N90N60 ...N70 …

saut inconditionnel au programme %55 puis exécution deslignes N70 à N90, et retour à N60 du programme %85

IV-50

IV.5 Programmation des cycles

IV.5.1 Tournage

IV.5.1.1 Cycle d’ébauche paraxial : G64

Il permet, à partir de la définition d’un profil fini et de la définition d’un profil brut,d’effectuer l’ébauche d’une pièce en paraxial suivant l’axe X ou Z.

G64 Nn Nm [I… K…] {P… ou R…}Xa ZaXb Zb définition du brutXc ZcXd ZdG80 Xe Ze fin d’ébauche

P : Définit la prise de passe en XR : Définit la prise de passe en ZI : Surépaisseur en XK : Surépaisseur en Z

IV.5.1.2 Cycle de gorge (Poche) : G65

G65 Nn Nm EA… {P…Z… ou R…X…} [I…] [K…] [Q…] [EF…]

• Nn Nm Ces deux numéros de séquence sont des bornes du profil fini qui doivent êtresituées de part et d’autre de la zone à ébaucher.

• EA Angle de pénétration de la gorge• P Valeur de pénétration de chaque passe. (prise de passe en X).• R Valeur de pénétration de chaque passe (prise de passe en Z).• X ou Z Limite de la zone à ébaucher (PA).• I K I surépaisseur en X, K surépaisseur en Z. la surépaisseur est affectée au profil fini.

Les fonctions I et K sont facultatives.• Q A la fin de chaque passe, le positionnement au début de la passe suivante peut

s’effectuer en deux parties : une première à vitesse rapide jusqu’à une distance Q dudébut de la passe suivante, une seconde à vitesse de travail jusqu’au début de la passe.Par défaut, ces deux passes sont confondue et s’exécute à vitesse de travail.

• EF Vitesse de pénétration. Par défaut, égale à la fonction F précédemment programmée

La zone usinée est délimitée par leprofil fini et par les deux droitesreliant les points suivants:• PA programmé par X ou Z,• PB dernier point programmé

avant la fonction (G65),• PC Le point d’intersection avec le

profil fini de la droite EA

IV-51

IV.5.1.3 Cycle de défonçage

Cette fonction permet l’ébauche d’une gorge longitudinale ou frontale par pénétrationssuccessives :

G0 Dn X… Z…G66 Dm X… Z… R… EA… EF…

• Dn Correcteur en X1 et Z1• Dm Correcteur en X2 et Z2• R Prise de Passe• EA Pente en fond de gorge, lorsque le fond

de gorge est paraxial, la programmation deEA n’est pas obligatoire

• EF Temporisation en fond de gorge [facultative]

On doit définir d’abord le point "haut" du flan de départ de la gorge et la correction del’outil (Dn) ; c’est un bloc de positionnement. Dans le bloc suivant, on déclare G66 , lepoint "bas" du flanc d’arrivée, la correction de l’outil au point d’arrivée, la pente du fond degorge, la valeur du pas de l’ébauche et la valeur de la temporisation en fond de gorge.

Les prises de passes sont uniformément reparties sur toute la largeur de la gorge(le système peut être amené à corriger la valeur du pas programmé.

IV.5.1.4 Cycle de perçage avec débourrage : G83

Cette fonction permet le perçage par passes successives avec retrait du forêt suivant l’axeZ.

G83 X… Z… P… Q… F… [EF…] [G4 F…]

• X - Z Cote de fond de trou• P Valeur de la première

pénétration• Q Valeur de la dernière

pénétration• F Vitesse d’avance en

mm/min• EF Temporisation en fin de

chaque pénétration [facultative]• G4 F Temporisation après

retrait à la dernière passe[facultative]

Plongée en travailTemporisation éventuelleRemontée rapide

Plongée rapidePlongée en travailTemporisation éventuelleRemontée rapide

Plongée rapidePlongée en travailTemporisation éventuelleRemontée rapideTemporisation éventuelle

IV-52

IV.5.1.5 Cycle de perçage avec brise-copeaux : G87

Cette fonction permet le perçage par passes successives sans retrait du forêt suivant l’axeZ.

G87 X… Z… P… Q… F… [EF…] [G4 F…]

X - Z Cote de fond de trouP Valeur de la premièrepénétrationQ Valeur de la dernièrepénétrationF Vitesse d’avance en mm/minEF Temporisation en fin dechaque pénétration [facultative]G4 F Temporisation après

Plongée en travailTemporisation éventuelle

Plongée en travailTemporisation éventuelle

Plongée en travailTemporisation éventuelleRemontée rapideTemporisation éventuelle

retrait à la dernière passe [facultative]

IV.5.1.6 Cycle de filetage : G33

Cette fonction permet d’exécuter un cycle complet de filetage cylindrique, conique oufrontal, à pas constant et profondeur de passe dégressive à section de copeau constante.

G33 X… Z… K… EA… EB… R… P… Q… F… S…

• X - Z Coordonnées suivant les axes X et Z de la fin du filetage, paramètreobligatoire dans le bloc G33, valeurs absolues ou relatives

• EA angle de cône entre l’axe OZ et le profil de la pièce, par défaut EA = 0 : filetagecylindrique, EA = 90 : filetage frontale.

• -45 < EA < 45 : Z axe majoritaire (axe de filetage)• X axe minoritaire (axe de pénétration)• EA > 45 ou EA < -45 : Z axe minoritaire (axe de pénétration)• X axe majoritaire (axe de filetage)• K Pas sur l’axe majoritaire, paramètre obligatoire, non signé, maximum : 250 mm• P Profondeur totale du filet (Q inclus) , paramètre obligatoire non signé.

IV-53

• F Nombre de filet (par défaut F1 et maximum F9).• Q profondeur de la dernière passe (comprise dans P),

pénétration sur le flan suivant l’angle Bvaleur non signé, par défaut pas de passe de finition,Q = 0 : passe à vide.

• EB Angle de pénétration entre le flan de pénétration et l’axe de pénétration droite, leflan de pénétration est déterminé par le signe de EB :

EB > 0 pénétration dans le sens d’exécution du filetageEB < 0 pénétration en sens inverse du sens d’exécution du filetagePar défaut EB = 0 : pénétration droite,

• S Nombre de passes (passe de finition non comprise),pénétration progressive, par défaut S = 1.

R Longueur du cône sur l’axe majoritaire, valeur non signé, par défaut R = 0.

IV.5.1.7 Exemple :

Réaliser l’ébauche et la finition ainsi que le perçage de la pièce suivante :• Ebauche : outil à charioter dresser ébauche T2 D2 ; profondeur de passe 2 mm

Vc = 80 m/min ; f = 0.1 mm/tr• Finition : outil à charioter dresser finition T3 D3 ; profondeur de passe 1 mm

Vc = 90 m/min ; f = 0.08 mm/tr• Centrage : foret à centrer diamètre 5 mm T7 D7 ; Vc = 22 m/min ; f = 0.05 mm/tr• Perçage : foret diamètre 6 mm T8 D8 ; Vc = 25 m/min ; f = 0.05 mm/tr• Distance d’approche et de dégagement 3 mm

OP

IV-54

Solution :%1111(EBAUCHE T2 D2)(FINITION T3 D3)(CENTRAGE DIAM 5 T7 D7)(PERCAGE DIAM 6 T8 D8)

N10 G90 G71 G40 G80 G92 S4000 (INITIALIS)

(USINAGE EBAUCHE PARAXIAL)N20 G0 G52 X0 Z0N30 T1 D1 M6 (OUTIL EBAUCHE)N40 G95 F0.1N50 G97 S800N60 M3 M42N70 G0 G42 X82 Z52 (E2)N80 G96 S80N90 G64 N490 N400 I1 K1 P2N100 G1 X82 Z0 (E1)N110 X82 Z52 (E2)N120 X30 Z52 (E3)N130 G80 X55 Z54 (DEGAGEMENT)

(EBAUCHE POCHE)N140 G0 X44 Z33 (DEPART DE GORGE)N150 G65 N460 N410 EA-152 P2 Z20 I1 K1N160 G97 S600 M9N170 G0 G52 X0 Z0

(CENTRAGE)N180 T7 D7 M6 (FORET A CENTRER DIAMETRE 5)N190 G95 F0.05N200 G0 X0 Z53N210 G97 S1400N220 G87 X0 Z45 M8N230 G0 G80 Z53 M9N240 G97 S600

N250 G0 G52 X0 Z0

(PERCAGE)N250 T8 D8 M6 (FORET DIAMETRE 6)N260 G95 F0.05N270 G0 X0 Z53N280 G97 S1325N290 G87 X0 Z36.197 P6 Q3 EF2 M8N300 G0 G80 Z53 M9N310 G97 S600N320 G0 G52 X0 Z0

(FINITION)N330 T2 D2 M6N340 G95 F0.08N350 G97 S800N360 M3 M42N370 G0 X5 Z53N380 G96 S90N390 G1 G41 X0 Z50 (F0)N400 X30 Z50 (F1)N410 X40 Z45 (F2)N420 X40 Z31.393 (F3)N430 X32 Z 24 (F4)N440 X32 Z20 (F5)N450 X42 Z20 (F6)N460 X60 Z12 (F7)N470 X60 Z4 (F8)N480 G2 X68 Z0 R4 (F9)N490 G1 X86 Z0 M9 (F10)N500 G0 G40 X88 Z0 (DEGAGEMENT)N510 G97 S800N520 G0 G52 X0 Z0 M5N530 M2

IV-55

IV.5.2 Fraisage

IV.5.2.1 Cycle de perçage centrage : G81

N… G81 [X… Y…] Z…[ER…] [EH…] [F…]• X… Y… position de l’outil dans le plan• Z… point à atteindre sur l’axe d’usinage• ER… cote du plan de dégagement sur l’axe d’usinage• EH… cote du plan d’attaque sur l’axe d’usinage• F… valeur de l’avance dans le cycle

IV.5.2.2 Cycle de taraudage: G84

Ce cycle permet l’exécution d’un taraudage avec un porte-taraud flottant.

N… G84 [X… Y…] Z…[ER…] [EH…] EF… [F…]

• X… Y… position de l’outil dans le plan

• Z… point à atteindre sur l’axe d’usinage

• ER… cote du plan de dégagement sur l’axe d’usinage

• EH… cote du plan d’attaque sur l’axe d’usinage

• EF… temporisation exprimée en secondes (maximum99.99 s, par défaut 1 seconde).

• F… valeur de l’avance dans le cycle

IV.5.2.3 Cycle de taraudage rigide: G84

Le cycle permet d’asservir l’avance de l’outil à la rotation de la broche. La vitessed’avance est calculée automatiquement selon la vitesse de broche et le pas programmée.

N… G84 [X… Y…] Z…[ER…] [EH…] K… [EK…]

• X… Y… position de l’outil dans le plan

• Z… point à atteindre sur l’axe d’usinage

• ER… cote du plan de dégagement sur l’axe d’usinage

• EH… cote du plan d’attaque sur l’axe d’usinage

• K… pas de taraudage exprimé en mm. (K préciseque l’on effectue un taraudage rigide

• EK… rapport de vitesse de broche dégagement /pénétration (par défaut EK=1).

IV-56

IV.5.2.4 Cycle de perçage avec brise copeaux : G87

N… G87 [X… Y…] Z…[ER…] [EH…] [P…] / [ES…] [Q…] [EP…] [EF…] [F…]

• X… Y… position de l’outil dans le plan• Z… point à atteindre sur l’axe d’usinage• ER… cote du plan de dégagement sur l’axe d’usinage• EH… cote du plan d’attaque sur l’axe d’usinage• P… valeur de la première pénétration• ES… nombre de pénétration de valeur constante• Q… valeur de la dernière pénétration• EP… valeur de recul entre deux pénétration (par

défaut pas de recul, EP=0).• EF… temporisation à chaque fin de pénétration.• F… valeur de l’avance dans le cycle

Remarques :• La programmation d’au moins un des deux arguments P et ES est obligatoire.• P et ES sont programmés : la première pénétration est égale à P et le reste du perçage

est exécuté en un nombre de pénétration ES.• ES programmée seule : la totalité du perçage est exécutée en un nombre de

pénétration ES.

IV.5.2.5 Cycle de poche simple : G45

G45 X…Y...Z..[ER...] EX...EY...[EB...] P…Q…[I...] [J...] [EG2/EG3] EP...EQ...EI...EJ...

• X… Y… position du centre de la poche• Z… point à atteindre en fond de poche• ER… cote du plan de dégagement sur l’axe d’usinage• EX… dimension de la poche suivant les axes X ou U• EY… dimension de la poche suivant les axes Y ou V• EB… rayon d’une poche circulaire si EB est

programmé seul. Rayon d’une poche oblongue.Valeur des congés pour les autres poches.

• P… valeur de la prise de passe axiale d’ébauche.• Q… valeur de la prise de passe latérale d’ébauche.• I… valeur de la prise de passe axiale de finition.• J… valeur de la prise de passe latérale de finition.• EG2/EG3 sens d’exécution de la poche (défaut EG3)• EG2 : travail en opposition, EG3 : travail en avalant.

IV-57

IV.5.2.6 Exemple

Ecrivez le programme CN pour l’usinage de la poche (ébauche et finition) et des deuxtaraudages de la pièce de la figure suivante. On dispose des outils suivants :

• foret à centrer diamètre 4 mm T8 D8 Vc = 21 m/min f = 0.07 mm/tr• foret diamètre 6.75 mm T7 D7 Vc = 23 m/min f = 0.08 mm/tr• taraud M8 T10 D10 Vc = 10 m/min pas = 1.25 mm• fraise diamètre 8 mm coupe au centre T4 D4 Vc = 26 m/min

- ébauche : faxiale = 0.08 mm/tr fradiale = 0.25 mm/tr ae = 6 ap = 2 mm.- finition : faxiale = 0.05 mm/tr fradiale = 0.16 mm/tr ae = ap = 0.5 mm.

• La distance sécurité à l’approche et au dégagement est de 4 mm.

OP

Solution :%3354(Exemple de cycles en fraisage)N10 G90 G80 G71 G40N20 G0 G52 Z0 (CENTRAGE)N30 T8 D8 M6N40 G97 S1670N50 G0 X-34 Y-25.98 Z10N60 G0 Z4 M3 M41N70 G81 Z-5 F117N80 X-15 Y-25.98N90 G80 G00 Z10 M9 M5N100 G0 G52 Z0 (PERCAGE)N110 T7 D7 M6 (FORET D6.75)N120 G97 S1085N130 G0 X-34 Y-25.98 Z10N140 G0 Z4 M3 M40 M8N150 G87 Z-14 P5 ES2 Q3 EP2 F87N160 X-15 Y-25.98

N170 G80 G0 Z10 M9 M5N180 G52 Z0 (TARAUDAGE)N190 T10 D10 M6 (TARAUD M8)N200 G97 S384N210 G0 X-34 Y-25.98 Z10N220 G0 Z4 M3 M40 M8N230 G84 Z-10 K1.25N240 X-15 Y-25.98N250 G80 G00 Z10 M9 M5N260 G52 Z0 (USINAGE DE LA POCHE)N270 T4 D4 M6 (FRAISE A RAINURER D8)N200 G97 S1034N210 G0 X8 Y0 Z10N220 M3 M40 M8N230 G45 X0 Y0 Z7.16 ER4 EX30.96 EY19 EB8 P2 Q6 I0.5 J0.5 EP83 EQ259 EI52 EJ165N240 G0 G52 Z0 M5 M9N250 M2

IV-58

IV.6 Fonctions diverses

IV.6.1 Décalage angulaire (ED)

La fonction ED affectée d’une valeur définit une rotation angulaire par rapport à l’origineprogramme.

Le décalage angulaire affecte les axes du plan programmés dans les blocs suivant lafonction.

N… [G90 / G91] ED…

• ED… valeur du décalage angulaire en degrés etmillième de degré.

• Le décalage angulaire ED… est annulé par lareprogrammation de la fonction ED affectée d’unevaleur nulle (ED0) en absolue (G90).

• Le décalage angulaire ED affecte :• tous les cycles élémentaires (G81, G45,…),• la correction de rayon (G41, G42),• la programmation géométrique de profil (PGP).

Y

XOP

IV.6.2 Miroir (G51)

La fonction miroir permet l’usinage symétrique d’une partie de programme définissant lequart ou la moitié de la pièce. Le miroir est validé ou invalidé selon les arguments axe etsigne algébrique programmés avec la fonction.

N… G51 X- Y- Z- A- B- C-

• Le signe (-) valide le miroir sur les axesX,Y, Z ou A, B, C.

• La fonction G51 suivie d’un ouplusieurs arguments X+, Y+, Z+, ou A+,B+, C+ révoque l’état G51 antérieur.

• Lorsque la fonction G51 estprogrammée :

• elle doit être suivie d’un de sesarguments (axe et signe) dont au moinsun obligatoire,

• elle doit être programmée seule avecses arguments dans le bloc,

• plusieurs axes peuvent être validés ouinvalidés dans le même bloc.

OP

Y

X

IV-59

La fonction miroir affecte :

• le signe de l’axe programmée X,Y, Z ou A, B, C qui est inversé. Cette inversioneffectuée par rapport à l’origine programme définie par le PREF et le DEC1.

• Les décalages d’origine programmes (G59)• Les corrections de rayon d’outil (G41, G42)• Le sens de déplacement en interpolation circulaire (G2, G3).• La fonction miroir n’affecte pas :• la position de l’origine pièce (PREF)• le décalage entre l’origine pièce et l’origine programme définie par le PREF et le DEC1• la programmation par rapport à l’origine mesure (G52)

IV.6.3 Facteur d’Echelle (G74 / G73)

La fonction permet l’exécution d’une pièce ou d’une forme homothétique de la pièce oude la forme programmée. Le rapport de l’homothétie peut être introduit au clavier ouprogrammé par le paramètre externe E69000.

N… G74 / G73

• G74 : validation du facteur d’échelle.Le rapport peut être compris entre1/1000 et 9999/1000 (0.001 et 9.999)et doit être un nombre entier.

• G73 : invalidation du facteur d’échelle.• L’homothétie a pour centre l’origine

programme (OP).• La fonction G73 et G74 doivent être

programmées :• système dans l’état G40• dans un bloc ne contenant pas

d’interpolation circulaire• hors d’une suite de blocs PGP non

entièrement définis.

Y

XOP

L’homothétie affecte :• les valeurs programmées avec les axe primaires et secondaires (X, Y, Z, U, V, W),• les décalages d’origine programmés (G59).L’homothétie n’affecte pas :• la position de l’origine pièce et le décalage entre l’origine pièce et l’origine programme,• la programmation par rapport à l’origine mesure,• la cote de garde de positionnement en cycles d’usinage G81 à G89.

IV-60

Remarque : le décalage d’origine étant affecté par le facteur d’échelle, G59 sera affectéd’une valeur proportionnelle au facteur d’échelle programmé.

IV.6.4 Exemple

La pièce suivante comporte trois empreintes usinées par des outils à bout hémisphérique.La deuxième empreinte est obtenue à partir de la première par une homothétie de rapport1/2 et une translation sur l’axe X. La troisième est obtenue à partir de la première par unehomothétie de rapport 3/2, par une rotation autour de l’axe Z et une translation sur l’axe X.

Ecrivez le programme CN pour réaliser les trois empreintes sachant que l’on dispose detrois fraises à bout hémisphérique :

• Fraise à bout hémisphérique Ø 6mm (T1 D1) : Vc1 = 20m/min f1 = 0.2 mm/tr.• Fraise à bout hémisphérique Ø 3mm (T2 D2) : Vc2 = 20m/min f2 = 0.15 mm/tr.• Fraise à bout hémisphérique Ø 9mm (T3 D3) : Vc3 = 20m/min f3 = 0.25 mm/tr.

OP X

Y

Z

IV-61

Correction :Programme principal :

%21(FRAISAGE DE TROIS EMPREINTES)N10 G90 G80 G40 G71N20 G0 G52 Z0N30 T1 D1 M6 (FRAISE SPHER DIAM = 6)N40 G94 F212N50 G97 S1061 M3N60 G59 X0 Y0 (DECALAGE ORIGIN NUL)N70 G74 E69000 = 1000 (ECH = 1)N80 G77 H2121N90 G0 G52 Z0 M5N100 T2 D2 M6 (FRAISE SPHER DIAM = 3)N110 G94 F318N120 G97 S2123 M3N130 G59 X-80N140 G74 E69000 = 500 (ECH = 0.5)N150 G77 H2121N160 G0 G52 Z0 M5N170 T3 D3 M6 (FRAISE SPHER DIAM = 9)N180 G94 F177N190 G97 S707 M3N200 G59 X36 ED-18N210 G74 E69000 = 1500 (ECH = 1.5)N220 G77 H2121N230 G0 G52 Z0 M5N240 M2

Sous programme :

%2121(FORME EN U)N10 G0 X14 Y25 verticale de aN20 G0 Z2 approche sur ZN30 G1 Z-3 M8 aN40 G1 Y0 bN50 G2 X-14 Y0 R14 cN60 G1 Y25 dN70 G0 Z2 M9 dégagement

IV-62

IV.7 Programmation Paramétrée

IV.7.1 Utilité de la programmation paramétrée

Quand il s’agit d’une famille de pièces ayant même forme mais des dimensionsdifférentes, il est judicieux de paramétrer la pièce. Ainsi, au lieu d’écrire un programmepour chaque pièce, on peut écrire un programme paramétré qui peut être utilisé pour toutesles pièces de cette famille.

Une géométrie telles que l’ellipse ou la parabole peut être réaliser en approchant cettegéométrie par des interpolations linéaires (segmentation). Pour éviter d’écrire un nombreimportant de blocs on peut à l’aide de la programmation paramétrée faire des itérations(boucle) par incrémentation ou décrémentation à chaque itération d’un paramètre. Cedernier est utilisé pour le calcul des coordonnées des points d’arrivés de chaqueinterpolation linéaire.

IV.7.2 Classe de paramètres

Toutes les adresses d’un programme CN peuvent être affectées d’un paramètre à la placed’une valeur. Les paramètres peuvent remplacer une valeur numérique ou être issus decalculs.

On distingue deux classes de paramètres dans la NUM 760 :

• les variables programmes L et• les paramètres externes E.

On distingue 120 variables programmes (L0 à L19 et L100 à L199). Les variables L0 àL19 sont sans influence sur le déroulement du programme alors que pour les variables L100à L199 le bloc auquel elles appartiennent est suspendu jusqu'à la fin du bloc précédent. Ellesne peuvent donc être utilisées dans des blocs suivant une PGP sur 2 ou 3 blocs.

Exemple de paramètres externesE50001 correcteur d’outil (longueur en X) (D1)E51004 correcteur d’outil (longueur en Z) (D4)E52008 correcteur d’outil (rayon d’outil)

IV.7.3 Opération sur les paramètres

Les opérations possibles sont l’addition (+), la soustraction (-), la multiplication (*), ladivision(/), la racine carrée (R), le sinus(S), le cosinus (C), la partie entière d’un nombre réel(T) et l’arc-tangente (A).

L’ordre des opérations se fait de gauche à droite (dans l’ordre où elles sont écrites). Il n’ya donc pas respect des règles mathématiques de priorité (pas d’opérateur prioritaire).

L8 / L3 + 2 * L2 ⇒ ((L8/L3) + 2) * L2

Remarque : Le calculateur de la machine n’accepte pas les parenthèses dans les calculs carcelles-ci sont réservées aux commentaires.

IV-63

IV.7.4 Exemple

Soit à usiner trois familles de pièces de la figure suivante. Ecrire le programme CNcapable de réaliser la poche, la gorge et produire l’opération de finition sur le contour de lapièce (épaisseur de finition de 0.5 mm). On donne les valeurs de la vitesse de coupe etd’avance pour :

• Outil à retoucher (T1 D1) Vc = 80 m/min f = 0.1 mm/tr.• Outil à charioter-dresser utilisé (T2 D2) Vc = 110 m/min f = 0.08 mm/tr.

• Outil à saigner (T3 D3 - D30) Vc = 25 m/min f = 0.05 mm/tr largeur de l’outil lo = 4 mm

Ecrire le programme pour réaliser cette pièce sachant que : Famille 1 2 3

• Point d’approche à 3 mm de la pièce (Pt App). X1 4 6 8

• Point de dégagement à 1 mm de la pièce (Pt Dég). X2 200 218 230

• Position de changement des outils à X310. et Z290. X3 140 150 160

• Machine : Tour à Commande Numérique (Num 760 T) D1 100 95 90

D2 200 205 210D3 180 190 200R 65 60 55

α 30 32 35

β 40 45 50

OP

Om

Op

T1 D1T2 D2

Ø D

3

Ø 2

24

Ø 2

38

Ø D

2

Ø 1

08

Ø D

1

4 à 45°

X2

139 X125

X3

R

α

β β

92

T3D3

IV-64

IV.8 Programmation Géométrique de Profil

IV.8.1 Introduction

Il est possible d’écrire un programme CN en utilisant directement les cotes du dessin dedéfinition. Et c’est le calculateur de la machine qui effectue le calcul des points deraccordement, de contact ou d’intersection non définis entre deux éléments du contour de lapièce. La liaison entre ces deux éléments peut être du type droite-droite, droite-cercle oucercle-cercle.

La méthode classique de programmation reste valable et peut être utilisée conjointementavec la Programmation Géométrique de Profil (PGP).

La programmation s’effectue par blocs, chaque bloc comportant un élément géométriquequi peut être entièrement défini dans un bloc (cotes extrêmes d’une droite, points extrêmesd’un arc de cercle et coordonnées du centre), ou incomplètement défini dans un bloc.

Si l’élément est incomplètement défini, le complément d’information se trouve dans lebloc suivant ou éventuellement dans les deux blocs suivants.

IV.8.2 Fonctions caractérisant un élément géométrique

EA : Droite

Angle d’une droite par rapport à l’axe X ou U en G17

EB+ : Congé

Le bloc dans lequel est programmée cette fonction et le bloc suivant, sont raccordés parun congé.

EB- : Chanfrein

Le bloc dans lequel est programmée cette fonction et le bloc suivant, sont raccordés parun chanfrein.

ET : Elément tangent

Le bloc dans lequel est programmée cette fonction et le bloc suivant, sont tangents.

La programmation de ET est obligatoire lorsque c’est la seule fonction du bloc quicaractérise l’élément géométrique : droite dont le point de départ est connu, tangente aucercle suivant ou droite tangente à deux cercles.

Dans tous les autres cas la programmation de ET est facultative.

IV-65

ES : Elément sécant

Le bloc dans lequel est programmée cette fonction et le bloc suivant, sont sécants.Lorsque deux éléments sécants ont un point d’intersection non programmé, la fonction ESest obligatoire dans la programmation du premier bloc.

E± : Discriminant

Lorsque la programmation d’un bloc ou d’un ensemble de bloc laisse le choix entre deuxsolutions possibles, le discriminant E+ ou E- permet de lever l’indétermination.

La programmation du discriminant peut être incluse dans les fonctions ET et ES :

Exemple : ES- équivalent à ES E-

ET+ équivalent à ET E+

Lorsqu’il s’agit d’une intersection droite-cercle ou cercle-cercle, deux solutions sontpossibles et la programmation du discriminant est obligatoire.

Lorsqu’il s’agit d’éléments tangents, plusieurs solutions sont possibles : afin d’en limiterle nombre, le système ne réalise que des tangences « continues » (sans rebroussement). Ceciramène à deux le nombre maximum de solutions.

Lorsque deux solutions sont possibles, l’une entraîne la création d’un arc de cercleinférieur à 180° et l’autre supérieur à 180° : la programmation du discriminant estfacultative, par défaut le système choisit la solution qui comporte le plus petit arc de cercle.

Seule exception : Cercle dont le centre est intérieur au cercle suivant, et caractériséuniquement par les coordonnées de son centre et par le fait qu'il est tangent au cerclesuivant.

IV.8.3 Programmation des blocs - Choix du discriminant

L’ensemble des blocs nécessaire et suffisant qui permet au système de calculer toutes lescoordonnées d’un élément géométrique (point d’arrivé et/ou centre de cercle) constitue une«entité géométrique».

Elle a pour origine le point de départ de son premier élément. Ce point est :

• soit programmé dans le bloc précédent,• soit déjà calculé par le système, le premier bloc d’une entité géométrique pouvant être de

dernier de l’entité précédente.Lorsqu’un discriminant détermine un élément d’une entité géométrique, il doit être

programmé dans le premier bloc de cette entité. Les signe + et - précisent les positions d’unpoint caractéristique (intersection, tangence, centre de cercle) de l’une ou l’autre solutionpar rapport à une droite orientée (D).

IV-66

IV.8.4 Droite de discrimination :

La droite (D) est :

la droite définie par son angle EA si un des éléments de l’entité géométrique est définiainsi, la droite reliant un point connu du premier élément de l’entité géométrique (avec pourorientation du premier vers le dernier). Ce point connu est en priorité le centre d’un cercleprogrammé par I,J,K, ou par défaut un autre point programmé (point de départ du premierélément ou point d’arrivée du dernier).

Deux cas peuvent se présenter

les points caractérisant les deux solutions possibles se trouvent sur la droite orientée (D) :• E + définit le point le plus proche de +∞ sur cette droite.• E - définit le point le plus proche de -∞ sur cette droite.

les points caractérisant les deux solutions possibles se trouvent de part et d’autre de ladroite orientée (D) :

• E + définit le point à gauche de (D).• E - définit le point à droite de (D).

IV.8.5 Définition des blocs

Les paragraphes suivants illustrent toutes les possibilités de définition des élémentsgéométriques supportés par la PGP.

IV.8.5.1 Programmation des chanfreins et des congés

On peut insérer un chanfrein entre deux droites successives et un congé entre deuxéléments quelconques.

Le chanfrein est programmé par le code EB - et la valeur, et le congé par le code EB + etla valeur. La figure suivante montre un exemple de congé et de chanfrein.

X10 Y10 ZG1 EA70 ES EB-10 (droite + chanfrein)G1 EA10 X60 Y50 (droite)------------------------------------------------X-10 Y10 ZG1 EA160 ES- EB+12 (droite + congé)G3 I-50 J20 X-60 Y20 (arc de cercle)

IV.8.5.2 Elément géométrique complètement déterminé dans un bloc

DroiteG1 X…Y… G1 X… G1 Y…G1 EA…Y… G1 EA…X…

IV-67

Cercle

G

32 X…Y…I…J…

G

32 X…Y…R…E

−+

IV.8.5.3 Elément géométrique déterminé par la connaissance du ou des blocssuivants

* Cas 1 : * Le premier bloc est une droite* Le point de départ est entièrement défini

1er bloc 2ème bloc 3ème bloc Type de courbe figure

G1 EA…ES EA…X…Y… dr ≠ dr 1

EA… G

32 I…J…

.........YX

Rdr ≠ dr / cer 2

G1 EA…ES

−+ G

32 I…J…

.........YX

R

G

32 I…J…

G

32 I…J…

−+

ET

G1 EA…X…Y…

G

32 I…J…

.........YX

R

dr ≠ cer

dr ≠ cer / dr

dr ≠ cer / cer

3

4

5

G1 EA… [ ]ET G

32 I…J…

G

32 R… G1 EA…X…Y…

dr / cer

dr / cer / dr

6

7

G1 EA…

−+

ET G

32 R…X…Y…

G

32 R… G

32 I…J…

.........YX

R

dr / cer

dr / cer / cer

8

9

G1 ET G

32 I…J…

.........YX

R

G

32 I…J…

G

32 I…J…

−+

ET

G1 EA…X…Y…

G

32 I…J…

.........YX

R

dr / cer

dr / cer / dr

dr / cer / cer

10

11

12

IV-68

* Cas 2 : * Le premier bloc est un cercle* Le point de départ est entièrement défini

1er bloc 2ème bloc 3ème bloc Type de courbe Fig.

G

32 I…J … [ ]ET G1

..................

.........

YXYEAXEA

YXEA

G1 ET G

32 I…J…

.........YX

R

cer / dr

cer / dr / cer

13

14

G

32 I…J…

−+

ET G

32 I…J…

G

32 R…X…Y…

G

32 R… G1 EA…X…Y…

G

32 I…J…

.........YX

R

cer / cer

cer / cer

cer / cer / dr

cer / cer / cer

15

16

17

18

G

32 I…J…ES

−+ G1 EA…X…Y…

G1 EA…

G

32 I…J…

.........YX

R

G

32 I…J…

G

32 I…J…

−+

ET

G

32 I…J…

.........YX

R

G1 EA…X…Y…

G

32 I…J…

.........YX

R

cer ≠ dr

cer ≠ dr / cer

cer ≠ cer

cer ≠ cer / dr

cer ≠ cer / cer

19

20

21

22

23

G

32 R…

−+

ET G1 EA…X…Y…

G1 EA…

G

32 I…J…

.........YX

R

G

32 I…J…

G

32 I…J…

−+

ET

G

32 I…J…

.........YX

R

G1 EA…X…Y…

G

32 I…J…

.........YX

R

cer / dr

cer / dr / cer

cer / cer

cer / cer / dr

cer / cer / cer

24

25

26

27

28

IV-69

IV.8.6 Exemple

On veut usiner en finition le contour extérieur du poinçon de la figure suivante. Ecrivezle programme CN pour l’usinage en finition du poinçon. sachant que :

• L’outil utilisé est une fraise de diamètre 16 mm et ayant 4 dents,• Vc = 24 m/min et fz = 0.03 mm/dent• Distance de dégagement est égale à 2 mm de la pièce

Solution%682(USINAGE FINITION DE POINCON)L0 = 1000*24/3.14/16L1 = 0.03*4* L0N10 G90 G80 G40 G71N20 G0 G52 Z0N30 T1 D1 M6N40 G97 SL0N50 G94 FL1N60 G0 X82 Y80N70 M3 M40N80 G0 Z0 (POINT APPROCHE)N90 G1 G42 X90 Y59 M8 (P1)N100 G2 X80 Y49 R10 (P2)N110 G1 EA180 (P3 , ET- OPTIONNEL)N120 G2 R10 (P4)N130 G3 I30 J46 X0 Y46 (P5)N140 G1 X0 Y0 (P6)

N150 G1 X131 Y0 (P7)N160 G3 I131 J14 (P8 , ET+ OPTIONNEL)N170 G3 X116 Y63 R43 (P9)N180 G1 G40 X74 Y71 M9 (DEGAGEMENT)N190 G0 G52 Z0 M5N200 M2

IV-70

TRAVAUX DIRIGES

V-71

V. Travaux Dirigés

Sujet N° 1 (Tournage)

1°)

Soit à usiner la pièce de la figure suivante (opération de finition du contour extérieur surune surépaisseur de 0.5 mm).

a) Donner les caractéristiques du Tour à Commande Numérique capable de réaliser cettepièce.

b) Ecrire le programme CN pour réaliser la finition du contour extérieur sachant que :

• l’outil utilisé est un outil à charioter dresser (T2 D2)• Vc = 22 m/min et f = 0.09 mm/tour,• distance d’engagement et de dégagement de l’outil par rapport au profil fini est de 5 mm.

OP2°)

Expliquer le principe de fonctionnement d’une CN Directe et Distribuée. Donner lesavantages et les inconvénients de chacune d’elles.

V-72

Sujet N° 2 (Fraisage)

Le réalisation de la pièce suivante nécessite une opération de d’usinage en finition ducontour extérieur et une opération d’usinage de deux rainures symétriques par rapport àl’origine de largeur 12 mm sur une profondeur de 3.5mm. sachant que tous les usinages sefont en une seule passe et que l’on dispose des outils suivants :

• fraise deux tailles de diamètre 24 mm (T1 D1), Vc = 25 m/min et Va = 70 mm/min.• fraise à rainurer de diamètre 12 mm (T2 D2), Vc = 20 m/min et Va = 95 mm/min.• Les distances d’approche et de dégagement sont de 10 mm.

Ecrivez le programme CN pour réaliser l’usinage de la pièce ci dessous sur une fraiseuseà commande numérique.

Solution :

%2222(CONTOURNAGE FINITION)N10 G90 G40 G71N20 G0 G52 Z0 (DEGAG ORIG MESUR)N30 T1 D1 M6N40 G97 S332N50 G94 F70N60 G0 X38 Y-62 (VERT PT APP)N70 M3 M40N80 G0 Z-10 (PT APPROCHE)N90 G1 G41 X-26 Y-50 M8 (P1)N100 G1 X-26 Y-46 (P2) • • •

(RAINURAGE)N210 T2 D2 M6N220 G97 S531N230 G94 F95N240 G0 X66 Y-11 (VERT PT APP)N250 M3 M40N260 G0 Z-3.5 (PT APPROCHE) • • •

(PERCAGE) • • •

V-73

Sujet N° 3 (Cycles en Tournage)

Ecrivez le programme CN pour l’usinage de la pièce suivante. Le brut de départ est uncylindre de diamètre 74 mm et de longueur 79 mm.

Les outils utilises sont :

• outil à charioter dresser ébauche : T2 D2 Vc = 80 m/min f = 0.1 mm/tr• outil à charioter dresser finition : T3 D3 Vc = 90 m/min f = 0.08 mm/tr• outil à saigner : T4 D4 Vc = 18 m/min f = 0.04 mm/tr• outil à fileter : T5 D5 Vc = 20 m/min pas = 1.25 mm• foret à centrer diamètre 5mm : T6 D6 Vc = 22 m/min f = 0.08 mm/tr• foret diamètre 6 mm : T7 D7 Vc = 22 m/min f = 0.08 mm/tr

OP

V-74

Sujet N° 4 (Cycles et fonctions diverses en Fraisage)

Le plateau de la figure suivante comporte :

• quatre rainures oblongues placées symétriquement deux à deux par rapport au centre.• deux rainures oblongues à l’échelle 3/2 par rapport aux premières rainures.• Huit taraudages M8 placés symétriquement par rapport au centre.

Ecrivez le programme CN pour l’usinage des rainures et des taraudages du plateausachant que l’on dispose d’une MOCN trois axes et des outils suivants :

• fraise à rainurer à coupe au centre diamètre 6 mm : T4 D4 Vc = 22 m/min fz = 0.04 mm/tr Z = 4 dents

• foret à centrer diamètre 5mm : T9 D9 Vc = 22 m/min f = 0.08 mm/tr• foret diamètre 6.75 mm : T8 D8 Vc = 22 m/min f = 0.08 mm/tr• taraud M8 : T6 D6 Vc = 14 m/min pas = 1.25 mm

OP OP

%954 (PROGRAMME PRINCIPAL)(PLATEAU CYLINDRIQUE)N10 G90 G40 G80 G71 • • •

%9541 (SOUS PROGRAMME 1)(USINAGE DE LA RAINURE ECH1)(OP AU CENTRE DE LA RAINURE)N10 G0 X0 Y0 Z10N20 G45 X0 Y0 Z-5 ER3 EX20 EB5 P1.5 Q2 I0.5 J0.5 EP83 EQ259 EI52 EJ165• • •

V-75

Sujet N° 5 (Programmation paramétrée)

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).

On donne les valeurs de la vitesse de coupe et la vitesse d’avance de l’outil.

• 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.

Ecrire le programme pour réaliser le contour (outil à droite du profil) et le centrage-perçage sur une fraiseuse à commande numérique (Num 760 F).

Famille L2 L3 L4

I 8 20 25

II 10 22 24

III 12 20 26

OPOP

V-76


Soit à usiner la pièce de la figure suivante (finition d'une poche : forme creuse 1/4 desphère sans le trou).

a) Donner deux solutions possibles pour l'usinage et les prises de passes. Représenter lestrajectoires associées.

b) Ecrire le programme CN utilisant la programmation paramétrée pour réaliser cettepièce sur une fraiseuse à commande numérique (NUM 760F).

• Les prises de passes doivent être parallèles à l'axe de l'outil avec un incrément de 0.5mm.

• Pour chaque passe l'usinage doit se faire suivant un demi cercle dans le plan normal àl'axe de l'outil.

L'outil est une fraise torique de diamètre 8 mm.

• Vc = 21 m/min et f = 0.07 mm/tour,• Les points d'approche et de dégagement sont à 3 mm de la pièce.• L'usinage doit se faire avec correction du rayon d'outil (G41)

V-77


1)

On désire usiner en finition trois familles de poinçon parabolique d’équation mXZ

2

= :

a) Déterminer m en fonction desparamètres L1 et L2.

b) Ecrire le programme CN pour réaliserla première famille.

Données :

• Outil à Charioter-Dresser (T1 D1)• La distance d’approche et de

dégagement est de 4 mm.• Vc = 80 m/min ; f = 0.08 mm/tr

Familles L1 L2 I 100 20 II 120 25 III 180 32

2)

Le programme CN suivant permet d’usiner en finition un contour extérieur d’un poinçonsur une fraiseuse à commande numérique avec une fraise 2T de diamètre 63 mm. Ladistance d’approche et de dégagement est de 33 mm par rapport à la surface de la pièce.

Représentez la trajectoire de l’outil (indiquez par une seul flèche les déplacements àvitesse programmée et par deux flèches les déplacements rapides).

Quel est le mode de fraisage (avalant ou opposition) utilisé, justifiez votre réponse.

Ecrivez un programme CN pour réaliser le poinçon avec un mode de fraisage opposée àcelui du programme CN initial.

%2003(FINITION EXTERIEUR DU POINCON)L1 = 60 L2 = 40 L3 = 0L4 = 63 / 2 L5 = L4 + L1 L6 = 33N10 G90 G80 G40 G71 N20 G0 G52 Z0 N30 T3 D3 M6 (FRAISE 2T - DIAMETRE 63)N40 G94 F90N50 G97 S830N60 G0 XL5 Y-L6

N70 G0 Z-2 M3 M42 (POINT APPROCHE)N80 G1 G42 XL1 Y0 M8N90 L3 = L3 + 1N100 L7 = L1*CL3N110 L8 = L2*SL3N120 G1 XL7 YL8N130 G79 L3 < 360 N90N140 G1 G40 XL5 YL6 M9N150 G0 G52 Z0 M5N160 M2

V-78


Soit à usiner trois familles de pièces de la figure suivante. Ecrire les programmes CNcapable de réaliser ces pièces. On donne les valeurs de la vitesse de coupe et d’avance pour :

• Outil à retoucher (T1) et correcteur (D1) Vc1 = 82 m/min f1 = 0.1 mm/tr.• Outil à seigner (T3) et correcteur (D3) Vc3 = 23 m/min f3 = 0.05 mm/tr largeur de l’outil lo = 3 mm

• Outil à charioter-dresser (T2) et correcteur (D2) Vc2 = 105 m/min f2 = 0.08 mm/tr.• Forêts (T8) et correcteurs (D8 - D18 - D28) Vc8 = 21 m/min f8 = 0.04 mm/tr D8 → Ø 5mm D18 → Ø 7mm D28 → Ø 9mm

• Les points d’approche (Pt App) et de dégagement (Pt Dég) sont à 2 mm de la pièce.

Famille L0 L1 L2 L3 L4 L5

I 17 5 24 68 9 30

II 20 7 26 70 11 40

III 19 9 25 72 10 35

Les programmes principaux %10 (famille I), %20 (famille II), %30 (famille III) doiventcontenir l’affectation des paramètres et les appels des sous programmes. Les sousprogrammes %1001 (perçage), %1002 (gorge), %1003 (poche) , %1004 (contour sans lapoche) doivent contenir les calculs des paramètres locaux, les appels d’outils, les conditionstechnologiques et les usinages.

N.B. : Sur la position n° 8 de la tourelle porte-outil on placera, le forêt Ø 5mm pour lapremière famille, le forêt Ø 7mm pour la deuxième famille et le forêt Ø 9mm pour latroisième famille.

(95,22)

(58,26)

(57,16)

(50,36)

V-79


1)

La figure suivante représente le dessin d’un moule dont l’empreinte a la forme d’undemi-tore (R , r). L’usinage de cette empreinte nécessite l’utilisation d’une fraiseuse àcommande numérique et d’un outil hémisphérique. Les dimensions de ces trois famillessont données dans le tableau suivant :

a) Représentez la trajectoire de l’outil pour l’usinage en finition de l’empreinte.

b) Ecrivez le programme CN pour l’usinage en finition de l’une des trois familles dumoule, commentez les calculs et les paramètres utilisés.

Famille L1 = R L2 = r

1 50 10

2 70 20

● l’usinage doit se faire sans correction du rayon d’outil (mode G40)

● le point piloté de l’outil se trouve au centre du bout hémisphérique.● l’incrément angulaire α = 5° (L0 = 5).● les distances d’approche et de dégagement sont à 3 mm de la pièce.● fraise de diamètre 14 mm , N = 550 tr/min et Va = 105 mm/min 3 80 26

r

R

X

Z fraise hémisphérique Diam 14 mm

OP

2)

Quelle est l'utilité des techniques de la Programmation paramétrée, Structurée ouGéométrique de Profil (PGP).

V-80

Sujet N° 10 (Programmation Géométrique de Profil)

1°)

Soit à usiner la pièce de la figure suivante (opération de finition sur une surépaisseur de0.5 mm et perçage-lamage des deux trous).

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

• Fraise à surfacer-dresser de diamètre 80 mm : (T2D2) Vc = 90 m/min Va = 120 mm/min.• Fraise 2T de diamètre 45 mm : (T3D3) Vc = 28 m/min Va = 73 mm/min.• Forêt de diamètre 6 mm : (T7D7) Vc = 18 m/min f = 0.1 mm/tr.• Fraise à lamer de diamètre 12 mm : (T8 D8) Vc = 20 m/min f = 0.08 mm/tr.• Les points d’approche (Pt App) et de dégagement (Pt Dég) sont à 3 mm de la pièce.

Ecrire le programme pour réaliser les deux contours et le perçage-lamage des deux troussur une fraiseuse à commande numérique (Num 760 F).

OP OP

V-81


Soit à usiner la pièce suivante (opération de finition du contour extérieur et de la rainuresur une surépaisseur de 0.5 mm).

Ecrire le programme CN 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,• distance d’engagement et de dégagement de l’outil par rapport au profil fini est de 5 mm.

OPOP

V-82


1°)

Ecrivez le programme CN pour usiner en finition le contour extérieur du Collecteur.

• 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.

2°)

Quelle le rôle d'une BCL (32 Bit Binary CL Exchang Input Format for NumericallyControlled Machines) ? Quel est l'avantage d'une telle solution par rapport à une solutionconventionnelle ?

VI-83

VI. Références bibliographiques

[R. Magnin 1991] Mémotech – Commande Numérique – ProgrammationEdition Educalivre, 1991

[Y. Schoefs 1994] Productique Mécanique – 1ère STIEdition Delagrave, 1994

[Y. Schoefs 1994] Productique Mécanique – Terminale STIEdition Delagrave, 1994

[A. Cornand 1992] Usinage et Commande Numérique – Tome I et IILes Editions Foucher

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

[J. P. Trotignon 1993] Productique – Organisation et Technologie des systemes deproduction.Edition Nathan, 1993

[M. Aublin 1994] Productique Mécanique - Premières TerminalesEdition Dunod

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

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

[P. Gonzalez 1993] La Commande Numérique par CalculateurEdition Educalivre, 1993

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

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

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

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

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

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

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

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

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