REPUBLIQUE TUNISIENNEMINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR,

DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET DE LA TECHNOLOGIEUNIVERSITE DE TUNIS EL MANAR

ECOLE NATIONALE D’INGENIEURS DE TUNIS

COMPTE RENDU DU TP :

USINAGE SUR UN TOUR A COMMANDES NUMERIQUES

Préparé par : Guitouni Mohamed Arbi

Gdoura Mohamed Najib

Yahyaoui Mahdi

Trabelsi Houssem

Groupe : 2GM1

Enseignant: NASRI Abdallah

Slama Salma

Année universitaire 2010-2011

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Avant-propos

On appelle «commande numérique» l'armoire de commande recevant le programme d'usinage sous forme d'un ruban perforé, d'une bande magnétique, ou de données issues d'un ordinateur. On désigne parfois ainsi la machine complète équipée d'un tel dispositif. On parle d'un tour à commande numérique, ou d'une fraiseuse à commande numérique, par opposition à un tour conventionnel ou une fraiseuse conventionnelle, dont les mouvements sont commandés manuellement ou par un dispositif automatisé d'une façon figée.

Les machines-outils spécialisées (aléseuses-perceuses, fraiseuses) à commande numérique ont évolué en centres d'usinage à commande numérique permettant d'usiner des formes complexes sans démontage de la pièce. Ces centres d'usinage sont généralement équipés de magasins d'outils (tourelles, tables, chaînes) sur lesquels sont disposés les différents outils. Les changements d'outils équipant la (ou les) tête(s) d'usinage sont programmés en fonction de la définition numérique de la pièce.

Le fichier de définition numérique (qu'on appelle aussi "DFN", définition numérique, numérisation ou même tout simplement "num") est un fichier informatique généré par CAO, qui remplace de plus en plus le plan sur la traditionnelle planche à dessin.

CATIA est actuellement l'un des logiciels les plus utilisés pour établir les DFN dans les domaines de l'automobile et de l'aéronautique.

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Partie théorique

I) Introduction   :

Dans le domaine de la fabrication mécanique, la commande numérique désigne l'ensemble des matériels et logiciels ayant pour fonction de donner les instructions de mouvements à tous les organes d'une machine-outil :

l'outil (ou les outils) d'usinage équipant la machine, les organes où sont fixées les pièces, les systèmes de magasinage et de changement d'outil, les dispositifs de changement de pièce, les mécanismes connexes, pour le contrôle ou la sécurité, l'évacuation des copeaux,etc.

On peut aussi découper la famille des commandes numériques en quatre sous familles de machines :

tournage à commande numérique (TCN) usinage à commande numérique (CUCN) rectification à commande numérique électro-érosion à commande numérique

Dans chaque famille, les méthodes de montage et de travail sont totalement différentes, mais elles se rejoignent sur le principe de programmation, la grande majorité des machines utilisant un langage ISO. À cela peuvent se rajouter des interfaces dites conversationnelles ou par apprentissage qui simplifient l'utilisation de la machine.

Dans ce TP on s’intéressera au tournage à commande numérique (TCN)

II. Généralité   :

La CN est une technique utilisant des données composées de codes alphanumériques

pour représenter les instructions géométriques et technologiques nécessaires à la

conduite d’une machine ou d’un procédé.

C’est également une méthode d’automatisation des fonctions des machines

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ayant pour caractéristique principale une très grande facilité d’adaptation à des travaux

différents. À ce titre, la CN constitue l’un des meilleurs exemples de pénétration du

traitement de l’information dans les activités de production.

Exploitant au maximum les possibilités de la micro-informatique, toutes les données

sont traitées en temps réel , c’est-à-dire au moment où elles sont générées, de manière

à ce que les résultats du traitement contribuent également à piloter le processus.

Après une première génération de CN à logique câblée sont apparues les

commandes numériques par calculateur (CNC), ou par ordinateur, qui intègrent un

ou plusieurs ordinateurs spécifiques pour réaliser tout ou partie des fonctions de

commande.

Tous les systèmes de CN commercialisés actuellement contenant au moins un

microprocesseur, les termes CN et CNC peuvent être considérés comme des

synonymes.

III) Historique   :

C’est en 1942 aux États-Unis que la C.N. (commande numérique) a commencé

à être exploitée, pour permettre l’usinage de pompes à injection pour moteurs

d’avions. Il s’agissait en fait de cames, dont le profil complexe était irréalisable

au moyen d’une machine traditionnelle

IV) La structure d'une machine à commande numérique   :

Les programmes d'usinage sont réalisés à partir d'une origine appelée Origine Programme (OP) positionnée par le programmeur. Le programme commande les déplacements relatifs entre le brut et les outils dans le but de réaliser l'usinage de la pièce finale. Ces déplacements

sont réalisés dans un repère orthonormé normalisé basé sur la structure de la machine.

L'axe de ce repère est un axe confondu avec celui de la broche de la machine. Le sens positif de de cet axe est donné par le sens d'éloignement de l'outil par rapport à la pièce. La détermination de l'axe entre les 2 axes restants se fait en identifiant celui qui permet le plus grand déplacement. Le sens positif de est déterminé par le sens logique d'éloignement de l'outil par rapport à la pièce.

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L'axe est déterminé à partir de et grâce à la règle du trièdre direct.

V. Sécurité   :

La commande numérique a beaucoup contribué à améliorer la sécurité des machines :

— en premier lieu, parce qu’elle connaît très précisément l’enveloppe de travail dans

laquelle doivent évoluer les outils (possibilité de mémorisation des courses maximales

des organes mobiles) ;

— ensuite, parce qu’elle permet une simulation graphique hors usinage des

programmes nouvellement créés pour vérification et détection des risques éventuels de

collision ;

— enfin, parce qu’en exerçant une surveillance permanente de l’usinage en cours, elle

peut décider d’en interrompre le déroulement et d’alerter l’opérateur en cas d’incident

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Partie pratique

I) But de la manipulation :

On se propose dans ce TP de réalisation une pièce avec une tour à commande numérique. On

introduira les différents origines de la machine, on définira les contours et les principaux

points qui le définissent ainsi que leurs cordonnées . En dernière étape, on va construira

l’algorithme du programme .

II) Les origines :

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a. Origine Programme (OP)

L’origine programme de la pièce détermine tous les déplacements de l’outil et

correspond à l’origine du trièdre qui a servi à la cotation du dessin de définition de la

pièce.il faut la choisir de manière à avoir le maximum possible de déplacements en

positif pour éviter les signes négatifs avec le moins de transfert des cotes possible.

En pratique, c’est l’origine du trièdre de référence qui a servi pour établir le

programme.

b. Origine pièce (Op)

C’est un point appelé aussi point de buté.il déclare la position de l’origine programme

(Op) et il est arbitrairement choisi sur la surface ou la pièce vient se positionner

directement ou par l’intermédiaire de cales. Sur un tour, par exemple, Op se trouve sur

la face du mandrin de serrage.

c. Origine machine (OM)

L’origine machine M est l’origine du système de coordonnées de la machine. C’est un

point fixe déterminé par le fabricant de la machine. Sur les tours, elle est situé au point

d’intersection de l’axe de rotation de l’axe de rotation avec la surface transversale de

l’arbre moteur. Sur les fraiseuses, elle se situe sur la surface d’ablocage(table de la

machine)

d. Origine mesure (Om)

L’origine mesure (Om) est une position prédéterminée, généralement située aux

extrémités positives des axes. Elle permet au contrôleur d’établir un point de départ à

partir duquel il peut déplacer l’outil dans l’espace de travail de la machine.

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III) Pièce à réaliser et contour final : 

1) Pièce à réaliser :

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2) Contour final et repérage des points :

Voici les points que va parcourir l’outil à travers son déplacement :

Point X Z

0 0 0

A 5 0

B 7 -1

C 7 -8

D 15 -26

E 17 -26

F 17 -30

G 32 -30

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IV) Manipulation :

Il y a 3 origines déjà prédéfinies par le constructeur de la machine : il s’agit de

l’origine mesure, l’origine machine et l’origine outil.

Sur l’écran de la machine s’affichent les coordonnées X et Z de l’origine tourelle par

rapport à l’origine machine.

L’utilisateur vient ensuite définir l’origine programme Opr , l’origine pièce Op et le bec

de l’outil P. Ainsi l’utilisateur peut piloter P par rapport Opr .

Ainsi il y a décalage d’Om vers Opr qu’on doit définir. Donc il va falloir introduire L1

et L2 et introduire d’autre part les jauges de l’outil Jx et Jz qui traduisent le décalage

de P par rapport à OT.

Ainsi,  les étapes qu’on devrait suivre au cours de notre manipulation :

Mise en marche avec Aux.

Initialisation de la machine

Définition des Décalage d’origine (L1,L2).

Jauges de l’outil (Jx,Jz).

Ecriture du programme CN

Exécution du programme et usinage de la pièce.

A. Mise en marche :

B. Initialisation de la machine :

On sélectionne variation de le vitesse : dans le mode REF

Appuyez , afin d’activer le variateur de vitesse pour déplacer les

axes et assurer leur retour vers l’origine mesure.

Dans la machine il y a plusieurs modes comme le mode automatique, le mode Jog

(manuel) et le mode Mda (mode de programmation) .

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On a utilisé ce dernier mode en introduisant un petit programme qui fait tourner la

broche à 500tr/min (S500) dans le sens horaire (M04).Ensuite on a appelé la position

l’outil (T1). On a appuyé sur départ cycle et on a ouvert le variateur de vitesse.

C. Décalage d’origine   :

On a DECZ=L1+L2=213.1mm

Pour pouvoir introduire ces valeurs dans la machine on suit les étapes suivants :

{Menu principal} Paramètres décalage d’origine.

On remarque l’affichage d’un tableau à deux colonnes avec des cases suivent Z

sont vides. On introduit respectivement L1 dans la case 1 et L2 dans la case 2

Ensuite on mémorise les résultats avec le bouton Mémoriser

il faut écrire la commande G54 au sein du programme principale pour que la

machine en tiendra car sinon elle fonctionnera en se basant sur l’origine machine.

D. Jauges de l’outil   :

Pour cela il existe plusieurs méthodes parmi elle celle qui nécessite une

option de plus dans la machine mais la méthode la moins couteuse qu’on

va l’utiliser est la méthode de la tangente.

Jx =Xtg - Xréf avec Xréf=D2

Jz=Ztg – Zréf avec Zréf = L1 + L2

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Afin d’effectuer la correction de l’outil on suit les étapes suivants :

Paramètres Correcteur outil T1

On voit s’afficher Un tableau de deux lignes :

( Longeur 1 qui désigne Jx) ,( Longueur 2 qui désigne Jz )

Xtg = 122.85mm ; Xréf =0.22 mm Jx = 122.63 mm

Ztg =247.34 mm ; Zréf = 203.1 mm Jz = 71.24 mm

On exécute ce programme, et on observe que l’outil reste à une certaine distance. On

introduit une cale pour vérifier OK.

E. Programmation CN   :

Programme

On remarque l’existence de plusieurs répertoires .Il existe aussi deux extensions

différentes des fichier : MPF (programme principal) et SPF (sous-programme) }

On définit le sous-programme  :

Sous-programme Hassen.SPF

menu principal Programme nouveau SPF Editeur de programme XXXX assistance Nouveau contour

On trace le contour et après on confirme, enfin :

Fin de sous-programme Fermer déblocage

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N.B. Cette machine nous donne la possibilité de définir directement le contour et

elle fait aussi une reconnaissance du parcours.

On définit le programme principal   :

N10 G54N20 FREEN30 T2 D14N40 G0 X32 Z24N50 G97 S 500 M04 F0.1

On appui maintenant sur :

assistance tournage usiner

Une fenêtre apparait :

TP2011Profondeur de passe : 2

Surépaisseur d’usinage en z : 0Surépaisseur d’usinage en x : 0.5

Avance :F1=0.1F2=0.01F3=0.1

Type d’usinage : 1Retraie : 0.2

OK

N60 CYCLE 95(‘TP’, 1.5, 0.5,0.5, 0, 0.1, 0.1, 0.1,,,0.2)N70 G97 S 600 M04 F 0.05N80 CYCLE 95(‘TP’, 0.5,,,,, 0.1, 0.1, 0.1, 5,,,0.2)N90 FREEN100 T10 D 1N110 G00 X34 Z -33N120 G97 S 260 M03 F0.05N130 G01 X-34N140 G00 X40N150 FREEN160 M05

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N170 M30

Et finalement on appui sur :

Fin programme Débloquer Mode automatique

En dernière étape, on effectue l’usinage de la pièce suivant ces étapes

Auto

Sélection programme

pour éditer le programme

Simulation

Départ cycle + variateur de vitesse.

Conclusion   :

Dans ce TP on a eu l’occasion de travailler un usinage en machine à commande

numérique qui est utilisé dans différentes sociétés pour ses critères de précision et de

fiabilités ainsi que la rapidité surtout pour de grands fabricants en grande séries. Ainsi

on a pu voir les avantages de la commande numérique.

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