03.ProgrammationISO_GMTMM2(1).pdf

Gnralits

q ARCHITECTURE

q DIRECTEURS DE COMMANDE

q MODES DE PROGRAMMATION

q AXES REPERES ET REFERENTIELS

q PROGRAMMATION

2 : G E N E R A L I T E S

COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR .

1. Gnralits

1.1. Introduction Une Machine-Outil Commande Numrique (M.O.C.N.) est une machine d'usinage cycle automatique programmable. Le terme "commande numrique" est gnrique et a t retenue parce que la machine est commande par des "consignes" numriques fournies par un calculateur. En d'autres termes, on peut dire que les organes mobiles de la machine sont motoriss et qu'un automatisme assure la commande et dans la plupart des cas le contrle de la position et/ou de la vitesse. Ce type de machine se compose ainsi de deux parties complmentaires (Figure 1-1) : - la partie oprative (c'est la machine-outil : elle agit directement sur le produit raliser); - la partie commande (c'est la commande numrique : elle permet d'laborer des ordres en fonction des consignes et des comptes-rendus).

Figure 1-1

Ainsi la M.O.C.N. commande et contrle ses mouvements, mesure ses dplacements avec une prcision constante. En supposant une bonne mise en uvre du processus, la qualit devient constante et dpend principalement de la prcision de la machine et du degr de sophistication des automatismes. Un exemple de non-qualit serait une mauvaise surveillance (pannes ou bris d'outils) ou le non-contrle de l'usure des outils.

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COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR 1re anne G.M.P. 2003/2004

1.2. Domaine d'utilisation Les M.O.C.N. conviennent surtout la fabrication en petites et moyennes sries renouvelables (Figure 1-2). Elles permettent la ralisation, sans dmontage, de pices complexes comportant beaucoup d'oprations d'usinage. Ce type de machine se situe mi-chemin entre les machines conventionnelles trs "flexibles" (souple d'utilisation) rserves aux travaux unitaires (prototypes, maintenance) et les machines transferts, trs productives, rserves aux grandes sries.

Figure 1-2 Domaine dutilisation des M.O.C.N.



1.3. Les machines-outils

1.3.1. Architecture mcanique

Un axe est un degr de mobilit de la machine participant aux dplacements de la pice par rapport l'outil ou l'inverse. La cinmatique des machines-outils est lie au principe de gnrations des surfaces (plan, cylindre...). Les machines commande numrique de bases (tours, fraiseuses) ont une cinmatique identique aux machines conventionnelles (tours parallles, fraiseuses universelles). Les centres d'usinages (centre de tournage ou centre de fraisage) possdent au moins un axe supplmentaire (broche ou table rotative commande numriquement). En d'autres termes :

un tour est une machine deux axes. La broche n'est pas comptabilise, elle donne le mouvement

de coupe; une fraiseuse est une machine trois axes. La broche n'est pas comptabilise, elle donne le

mouvement de coupe; un centre de tournage possde au moins trois axes. La broche peut tre asservie en position et

dans ce cas le mouvement de coupe est donn par un outil tournant; un centre de fraisage possde au moins quatre axes. Par exemple, un plateau rotatif asservi en

position ou une table indexable donne le quatrime axe. La broche n'est pas comptabilise, elle donne le mouvement de coupe.

D'une manire gnrale, un centre possde un changeur d'outils. De part leurs nombres d'axes, certains centres d'usinages permettent ainsi la ralisation complte de pices sur la mme machine (une seule phase avec diverses oprations : tournage, fraisage, perage, taraudage, dtourage, gravure...). Remarques : les dnominations 2 axes 1/2 ou 2D1/2 sont utilises parfois pour dsigner une machine trois axes ou une F.A.O. qui gnre des trajectoires dans le plan par interpolation linaire et circulaire. La "troisime" dimension n'est utilise que pour changer de plan d'interpolation. Malgr l'impossibilit d'excuter des interpolations circulaires dans l'espace 3D par des machines dites "2 axes 1/2", il est possible avec ce type de machines de gnrer et de contrler des trajectoires linaires dans l'espace et par consquent de raliser des surfaces gauches en utilisant pour la gnration du code ISO une F.A.O. 3D surfacique. L'usinage est dans ce cas obtenu par une fraise bout hmisphrique et la F.A.O. contrle l'erreur de corde et l'erreur de crte.



1.3.2. Prslection des M.O.C.N.

Les M.O.C.N. permettent l'usinage de pices de formes diversifies. Un classement par famille de pices permet d'effectuer une premire slection du type de machine. On recherche faire un maximum d'usinage sans dmontage de la pice pour viter les dispersions dues la mise en position des pices sur les montages d'usinage. La slection finale de la machine s'effectue en tenant compte des dimensions des pices usiner, de la puissance ncessaire la broche, des capacits de la machine...

1.3.3. Stockage et gestion des outils

q Machines de tournage : - tourelles voluables Inconvnient : nombre d'outils limits. - magasins chanes Avantage : nombre d'outils important. Inconvnient : peu rapide. q Machines de fraisage : - chargeurs plateaux : Inconvnient : capacit limite mais les plateaux peuvent tre interchangeables automatiquement. - changeurs chanes : Grande capacit - Rechargement par un robot outil par outil. Capacit encore accrue en utilisant 2 chanes.

1.3.4. Chargement-dchargement de la M.O.

Les machines de tournage sont gnralement couples un robot. Les machines de fraisage sont quipes gnralement d'un carrousel de palettes ou d'un systme linaire de palettisation. Dans ce cas, les pices sont stockes avec leurs montages et celles-ci peuvent tre identifies par un codage des palettes (code binaire par bute, par proximtrie, code barres, codage par pistes magntiques, codage par tiquettes lectroniques).



1.4. Les commandes numriques (C.N.) A partir d'un programme d'usinage tabli par un oprateur, le directeur de commande numrique (D.C.N.) fournit des ordres aux servocommandes des axes de la machine. Le systme comprend un ou plusieurs microprocesseurs prprogramms pour lexcution des fonctions de la C.N. Le parcours de la trajectoire programme s'effectue en dplaant l'outil par rapport la pice. Outre le calcul des trajectoires des outils, la plupart des D.C.N. permettent de tenir compte des vnements extrieurs (prise en charge de la synchronisation d'un robot de chargement-dchargement des pices, contrle des outils, contrle des cotes...). q La commande numrique par calculateur intgr : Les machines commande numrique disposent d'un calculateur intgr. Ainsi le programme peut y tre charg en mmoire. Aprs l'laboration ou le tlchargement du programme, la C.N travaille en autonomie. Ce type de C.N. permet : - l'laboration et la modification des programmes sur site; - la gestion de programmes chargs en mmoire; - la mmorisation des donnes de la machine; q La commande numrique directe : La C.N. utilise une ligne de tlcommunication pour changer des donnes (programmes, messages...) entre le calculateur intgr et un quipement informatique externe (serveur ou ordinateur). Son utilisation permet : - de s'affranchir des capacits mmoire du calculateur intgr. - de transmettre rapidement des donnes ou programmes. - de grer de manire centralise les programmes.



1.4.1. Les types de trajectoires

q Positionnement point point Le passage d'un point un autre s'effectue en programmant la position finale et le trajet parcouru pour atteindre cette position n'est pas contrle par le directeur de commande numrique. Par exemple, les trajectoires planes d'un point A vers un point B peuvent sexcuter de manires diffrentes schmatises Figure 1-3 : Y

X

Y

X

Y

X

Y

X

Y

X

A

BB

AA

B

A

B

A

B

Figure 1-3 Trajectoires en positionnement point point

q Dplacement en paraxial Les trajectoires sont parallles aux axes de dplacement (Figure 1-4) et la vitesse de dplacement (programmable) est contrle. Ce type de dplacement permet par exemple des fraisages prcis vitesses imposes.

Y

X1

2 3

4 5

6 7

89

10

Figure 1-4 Trajectoires en dplacement paraxial

q Dplacement en continu (trajectoires de contournage) Des interpolateurs linaires et circulaires permettent de raliser des trajectoires linaires et circulaires dans le plan ou dans l'espace (1). Les diffrents axes excutant la trajectoire sont contrls en vitesse et en position pour assurer une synchronisation permanente des mouvements. (1) Certains D.C.N. n'autorisent pas l'interpolation circulaire dans l'espace.



1.5. Les diffrents modes de programmation Quel que soit le langage de programmation utilis pour le dveloppement des programmes pices, le seul langage comprhensible par la machine est le langage ISO. Le passage d'un langage de haut niveau au langage ISO est possible en utilisant un logiciel de traduction. q Le langage ISO Sur pupitre de la C.N. : Cette solution mobilise la machine, la majorit des systme offrent par ailleurs un interface peu convivial. Sur poste de programmation + tlchargement sur la C.N. : Le poste de programmation peut tre soit : Une console spcialise reproduisant l'interface utilisateur de la C.N. Un ordinateur standard utilisant un logiciel spcialis ou un diteur de texte. L'criture du programme s'effectue en temps masqu, mais les tests syntaxiques et la simulation graphique doivent se faire sur la M.O.C.N. ou ncessite alors l'utilisation d'un logiciel de simulation. q Le langage conversationnel sur pupitre de la C.N. : Logiciel rsident dans la CN qui permet la cration, la modification, la visualisation, la simulation d'un ou plusieurs programmes pices crits en conversationnel pendant que la machine usine une pice dfinie par un autre programme en mmoire. Aide la programmation (fichiers divers) - Programmation en temps masqu mais utilisation du pupitre de la machine (prsence d'un programmeur sur le site en cours de production).

q Les langages de haut niveau (APT - PROMO) Ces langages normaliss facilitent la programmation, il prsente l'avantage d'tre indpendants de la C.N qui sera utilise pour l'usinage. Un post-processeur (logiciel de traduction) spcifiquement dvelopp pour chaque directeur de commande numrique permet la traduction en langage ISO. Ces langages sont galement utiliss comme interface entre les systmes de F.A.O (voir point suivant) et le langage I.S.O utilis par la C.N.



q Programmation automatique par une F.A.O.

Les logiciels de F.A.O utilisent la gomtrie de la pice usine gnre en C.A.O. Sur ces logiciels une session d'usinage consiste pour l'essentiel en la slection des surfaces usiner, le choix des outils, la dfinition de la mthode d'usinage et des paramtres de coupe. Les risques d'erreurs de report de donnes sont limins, le gain de temps est important particulirement pour les pices complexes.

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1.6. Axes et repres Les dplacements de l'outil ou du porte-pice s'effectuent par combinaisons de translations et/ou de rotations. Chaque mouvement lmentaire (axe) est repr par une lettre affecte du signe + ou - indiquant le sens du dplacement. Les translations primaires s'effectuent suivant les axes X, Y, Z formant ainsi le tridre de rfrence. Les rotations primaires sont les trois rotations A, B, C autour de ces trois axes.

Axes primaires.

Les axes additionnels prsents sur certains centres d'usinages sont reprs :

Axes primaires et secondaires.

IMPORTANT : reprage sur la machine + L'axe Z est parallle la broche principale (tour, fraiseuse) ou perpendiculaire la table (raboteuse)

; + L'axe X est celui dfinissant le plus grand dplacement ; + Un dplacement de sens positif loigne l'outil de la pice ; + Pour la programmation, on considre toujours que la pice est fixe et que l'outil possde tous les

degrs de libert.

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1.7. Les rfrentiels A la mise sous tension de la machine, si les capteurs de position des organes mobiles ne sont pas des systmes de mesures absolus, la CN ne connat pas la position courante de ces diffrents lments par rapport un repre fixe. Il faut alors effectuer une procdure d'initialisation pour connatre l'Origine absolue de la mesure (Om). Cette opration consiste dfinir le point du rfrentiel mesure (Prise d'Origine mesure : POm) par dtection de l'impulsion zro du capteur de mesure sur chaque axe. L'Origine Machine (OM) et l'Origine mesure (Om) sont confondus par les paramtres machine (cotes X, Y, Z de Om/OM). A ce stade, les coordonnes d'un point fixe du mobile par rapport Om (OT : Origine Tourelle sur tour ou OB : Origine Broche sur fraiseuse) sont connues de la CN. Le programmeur tablit le programme d'usinage par rapport un repre li la pice (dpart de cotation). L'origine de ce repre est appele Origine de Programmation ou Origine Programme (OP). Les projections

du vecteur OMOP

, sur les axes X, Y, Z, reprsentant les Prises de REFrences (PREF), sont introduits sur la C.N. pour indiquer au systme la position de l'Origine de Programmation (OP) par rapport l'origine mesure (Om). Lorsque la prise d'origine ne peut pas s'effectuer directement sur l'origine programme (OP inaccessible), l'oprateur se sert d'un point de la pice ou du montage d'usinage sur lequel il peut se mettre en position rfrentielle, soit directement, soit en se servant de cales talon et/ou d'un comparateur. Ce point est appel origine pice ou plus couramment Prise d'Origine (PO). Lorsque OP et PO ne sont pas confondus, l'oprateur entre au clavier les valeurs en X,Y,Z de ce dcalage. Ce dcalage est appel DEC 1. Dans ce

cas, OMOP

= OMPO

+POOP

= PREF

+ DEC

.



1.7.1. Reprsentation des origines en tournage

1.7.2. Reprsentation des origines en fraisage

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1.8. Programmation

1.8.1. Syntaxe

La programmation s'effectue suivant le code ISO (NF Z 68-010). Un programme est constitu de lignes appeles "blocs". Un bloc correspond aux instructions relatives une squence d'usinage. Chaque bloc est constitu d'un groupe de mots. Un mot est un ensemble de caractres compos d'une adresse suivie de chiffre constituant une information. Exemple :

BLOC

MOT

ADRESSE

N100 G1 X100 Z200 F.2

Un mot peut tre une fonction ou un dplacement suivant un axe : G... : fonctions prparatoires F... : fonctions vitesse d'avance ("Fedrat" = avance) S... : fonctions vitesse de broche ("Speed" = vitesse) T... : fonctions outils ("Tools" = outils) M... : fonctions auxiliaires ("Miscellaneous" = vari, divers) X... : mouvement suivant l'axe X Y... : mouvement suivant l'axe Y ... Fonctions prparatoires G : fonctions qui prparent la logique une action donne ou un type de

calcul. Fonctions auxiliaires M : fonctions qui dterminent les mouvements, la slection de vitesse, l'arrosage,

etc. Toutes fonctions M dcodes sont modales sauf M6. Une seule fonction M code par le constructeur peut tre programm par bloc. IMPORTANT : P Une fonction est dite "modale" lorsqu'elle reste active (mmorise) aprs le bloc o elle est crite

jusqu' sa rvocation.



P Plusieurs fonctions peuvent tre crite dans un mme bloc condition qu'elles ne se rvoquent pas mutuellement.

1.8.2. Format

Les blocs sont formats variables et adresses. Les espaces et les zros de tte avant le point dcimal peuvent tre supprims. Pour les dplacements, l'unit est le millimtre : .01 signifie 0.01 mm. Le signe + est pris par dfaut pour les cotes.

1.8.3. Dbut de programme pice

Un programme commence par le caractre "%" suivi d'un numro de programme (de 1 8999) et ventuellement d'un commentaire entre parenthses (40 caractres max.). Exemple : %250 ( CARTER AU5GT REF. 79-80100 )

1.8.4. Numrotation des blocs

La numrotation s'effectue de 5 en 5 ou de 10 en 10 pour permettre une insertion ventuelle de blocs.

ADRESSE : N FORMAT : 5 (de 1 32767) Exemple : %1700

N5 ........ N10 ...... N15 ...... ...

1.8.5. Fin de programme pice

Un programme principal se termine obligatoirement par la fonction auxiliaire M2 qui permet une remise zro (RAZ) du systme. Exemple : %1700 N5 ........ N10 ...... ... N645 M2

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