Chapitre 1

Règlage des MOCN

Ce chapitre expose une méthode rigoureuse destinée à guider le règleur dans ses choix.

Dans un premier temps, on réalise une modélisation géométrique des matériels mis en oeuvre. Le mo-dèle doit décrire la position de l’outil par rapport à la pièce, en fonction des dimensions de la machine et des outillages (porte pièce, porte outil)

Dans un second temps, on utilise ce modèle géométrique pour calculer les paramètres de règlage de la machine en fonction des défauts constatés à l’usinage de la pièce test.

La pièce test peut être remplacée par un échantillon de plusieurs pièces si on veut révéler l’effet de phénomènes aléatoires. Les défauts à corriger seront alors relatifs à la moyenne des dimensions me-surées sur les pièces de l’échantillon.

Surfaces visées =

Surfaces fabriquéesSF1 SF2

S1

S2

dimension fabriquée

Déplacements

Centres des zones de tolérances

programmésZ1

Z2

1

Modélisation géométrique

1. Modélisation géométrique

1.1. GénéralitésLe but de la modélisation est de représenter le matériel mis en oeuvre (les objets réels) par une image parfaite (virtuelle) qui représente sa géométrie.Cette représentation idéale ne traduit pas les petits défauts:

• les pièces sont considérées comme indéformables (la température et les efforts ne modifient pas leur géométrie);

• leur assemblage (liaisons) sont considérées sans jeu;Pour le problème du réglage on a besoin de représenter la position de l’outil par rapport à la pièce, telle que la machine l’aura calculée et telle que le programmeur l’aura exprimé dans son code.

1.1.1. Coordonnées programméesQu’est-ce que le programmeur doit décrire dans le code desti-né à la machine?

Pour décrire la géométrie à fabriquer sur la pièce (surfaces) le programmeur exprime la trajectoire d’un point de l’outil ainsi que sa vitesse de déplacement.Ce mouvement d’avance (directrice) combinée au mouve-ment de coupe (génératrice) générera une surface.Le point choisi sur la partie active de l’outil (T) pourra être le point générateur de la surface.Il exprime les coordonnées de ce point dans un repère lié à la pièce appelé repère programme (Opro X Z).L’origine du repère est choisie arbitrairement sur des surfaces caractéristiques de la pièce. Le pro-grammeur choisit généralement une position qui simplifie les calculs (exploitation d’une symétrie par exemple).

1.1.2. Déplacements effectuésLa machine calcule les déplacements à effectuer sur ses axes en fonction:

• de la trajectoire du point de l’outil (lue dans le programme)• de la position de l’origine programme par rapport aux surfaces de posage• des dimensions du porte pièce• des dimensions de la machine ( en référence )• des dimensions de l’outil et du porte outil

1.2. ParamètrageLes points caractéristiques utiles au paramètrage des dimensions des matériels sont nommés :

• OPCE & OPRO pour la pièce• OPP & OPOS pour le porte-pièce• O0 &OSO pour la machine• On & T pour l’outil et son porte-outil

To

oooo

o

oo

o

o1

2345

67

8

10

o9

OproZ

X

2

Modélisation géométrique

1.2.1. Définition des pointsLes points relatifs à la mise en position d’un matériel avec un autre doivent être définis de façon uni-voque sur leurs surfaces de liaison .

Pièce OPCE : origine «pièce» (sur les surfaces de posage avec le porte-pièce)OPRO : origine «programme» (choix arbitraire)Ej : Point programmé (N° j) correspondant à une position du point gé-nérateur de l’outil au cours de la trajectoire.

Porte pièce OPP : origine «porte-pièce» (sur les surfaces de liaison avec la machine)OPOS : origine «posage» (sur les surfaces de posage de la pièce)

Machine O0 : Origine «support des pièces» S0On : Origine «support des outils» Sn

= Position particulière du point On quand

la machine est en référence .

Les dimensions sont des constantes de

la machine, auxquelles s’ajoutent les déplace-

ments

Outil + Porte outil OPO : Origine «porte-outil»Ti : Point caractéristique de la partie active, dont on défini la tra-jectoire dans le programme d’usinage.

1.2.2. Assemblage des éléments Pièce & porte pièce : OPOS = OPCEPorte pièce & machine : O0 = OPPMachine & outil : On = OPO

OPRO

OPCEX

Z

Ej

OPP OPOSX

Z

OnO0

X

Z

Onréf

X

Z

Onréf

O0Onréf

OnréfOn

OPO

Ti

X

Z

Pièce

Porte-pièce

Machine en réf.

Dép

lace

men

ts

Outil

Ej

OPCEOPOS

OPP

Ti

OPO

O0On

réf

On

3

Modélisation géométrique

1.3. Mesure des jauges outilOn utilise un appareil de mesure appelé banc de préréglage pour identifier les dimensions du vecteur . Celui-ci est générale-ment équipé d’un dispositif de fixation de l’outil identique à celui que l’on trouve sur la machine. Ces surfaces de mise en position ma-térialisent le point .

Un équipement optique permet de situer le point sur la partie ac-tive de l’outil

1.3.1. Outils de tournage

Figure 1: Mesure des jauges. Tournage, tourelle arrière

Les jauges mesurées JXi et JZi sont des quantités positives. Dans la base liée au porte-outil, on aura :

. La position du centre de cercle de bec d’outil par rapport au point

Ti est défnie grâce au rayon de bec, et à l’orientation du vecteur (voir figure ci-dessus)

Dans le cas d’une interpolation non parallèle aux axes de la machi-ne les points Ti et Ej ne coïncident pas. La CN se charge de la cor-rection de rayon :

OPOTi

OPO

Ti

Ti

R

R

Orientation de ki dans la base (x,z)

01

1–11–

0

1–1–

01–

11–

10 1

1ki

OPOTi JXi– XPO⋅ JZi ZPO⋅–=

ki

Ti

Rnj

Ej-1

Ej

TiEj R ki⋅ R nj⋅–=

4

Modélisation géométrique

1.4. Postion relative outil / pièceLa position du point T de l’outil par rapport à la pièce (origine programme) est exprimée par les coor-données des vecteurs:

• si l’on se place du coté de la partie opérative

• si l’on se place du coté de la pièce

Pour exprimer le fait que la machine place l’outil N° i en position pour atteindre le point N° j on écrira

l’égalité : soit :

OPROTi

OPROEj

EjTi R nj⋅= OPROTi OPROEj R nj⋅+=

On

O0

X

Z

Onréf

Xij

Zij

OPRO

OPCE Ej

OPP OPOS

OPO

Ti

5

Paramètres influençant la position de l’outil

2. Paramètres influençant la position de l’outil

2.1. Décomposition

Projection dans la base en tournage, ou en fraisage

En tournage :

En fraisage :

2.2. Calcul effectué par la CN

La C.N. calcule ( nxj ; nyj ) , les coordonnées du vecteur en fonction du point précédent dans

la trajectoire, puis :

pièce porte pièce machine outil

OPROEj OPPOPOS+

constantes Pièce + PP constantes déplacementsjauges

OSPOSOréf OSO

réf OSO+(Jx Jz R)ou (L R)

OPROEj OPROOPOS OSPOSOréf OSO

réf OSO OPOTi TiEj+ + ++=

x z,( ) x y z, ,( )

xjzj

PxPz

MxMz

XijZij

JxiJzi

– Rikxi nxj–( )

kzi nzj–( )⋅+ + +=

xjyjzj

PxPyPz

MxMyMz

XijYijZij

Ri nxj⋅

Ri nyj⋅

Li

–+ +=

Ej 1– Ej

XijYijZij

xjyjzj

Ri nxj⋅

Ri nyj⋅

Li

Px Mx+

Py My+

Pz Mz+

–+=

Coordonnéesprogrammées Paramètres de règlage

Déplacementscalculés

6

Paramètres influençant la position de l’outil

2.3. Effet de la variation d’un paramètre de règlage : Exemple : jauge de longueur trop grande

La C.N. calcule :

Le déplacement est donc effectué à une coordonnée trop grande.

Règle générale en Z :

∆Li 0> Li mesurée Li réelle ∆Li+=

Zij zi Li réelle ∆Li+( ) Pz Mz+( )–+=

Zij

Dimension pièce due à trop grande

==> Diminuer la jauge

Zij

Li

7

Etude de cas typiques

3. Etude de cas typiques

3.1. Cas 1: Un outil usine plusieurs surfaces

df11 df12 df13

T1T1

T1

M.E.P.

8

Etude de cas typiques

3.2. Cas2: Plusieurs outils usinnent chacun une surface

df11 df22 df33

T1T2

T3

M.E.P.

9

Etude de cas typiques

3.3. Cas 3: Un outil usine des surfaces avec des normales opposées

df11

df12

n1 n2

n3 n4

df24

df23

T1E1 T1 E2

E3T2 E4 T2

PP

PP

10