Lacommande_numerique

7/31/2019 Lacommande_numerique

1/16

La commande numrique:Gnralit

Ralis par :

-ES-SADKI Mohamed

-EZZOUATI Imane

-OUAADI Hind

-TAKHSSAITI Abdelaziz


2/16

Sommaire :

Introduction :Historique et Dfinition de la commande

numrique & ses domaines dutilisation:

Structure dune machine commande

numrique :

Les diffrentes machines-outils commande

numriques :

Pilotage et programmation des MOCN :

Conclusion :


3/16

Introduction :

Apparue il y a seulement quelques dizaines dannes, la commande

numrique (CN) impose actuellement sa technologie dans le monde de

lusinage. Conue pour piloter le fonctionnement dune machine partir des

instructions dun programme sans intervention directe de loprateur pendant

son excution, elle a, dans un premier temps, permis de franchir un pas

important dans lautomatisation des machines-outils traditionnelles. Tours,

fraiseuses, perceuses sont ainsi devenues capables dassurer, en quantit

comme en qualit, une production peine imaginable quelques annes

auparavant.

Aujourdhui, de plus en plus troitement associe aux progrs de la

microlectronique et de linformatique, la CN voit ses performances et sa

convivialit augmenter rgulirement tandis que, en revanche, son prix et son

encombrement ne cessent de diminuer. Elle pntre, de ce fait, dans les plus

petites entreprises et devient accessible tous les secteurs industriels faisant

appel aux procds de positionnement ou de suivi de trajectoire.


4/16

Historique et dfinition de la commande numrique & ses domainesdutilisation.

1. Dfinition :

Une commande numrique est une technique permettant de contrler une machine ou unprocd l'aide d'instructions codes au format numrique, on parle alors des machines -outil commande numrique (MOCN).

Une Machine-outil Commande Numrique (M.O.C.N.) est une machine d'usinage cycleautomatique programmable.Ce type de machine se compose ainsi de deux parties complmentaires:- la partie oprative- la partie commande

Dans le domaine de la fabrication mcanique, le terme commande dsigne l'ensembledes matriels et logiciels ayant pour fonction de donner les instructions de mouvements tous les lments d'une machine-outil :

l'outil (ou les outils) d'usinage quipant la machine, les tables ou palettes o sont fixes les pices, les systmes de magasinage et de changement d'outil, les dispositifs de changement de pice, les mcanismes connexes, pour le contrle ou la scurit, l'vacuation des

copeaux,

2. Historique

Les premires machines - outil commande numrique (MOCN) ont vu le jour dans ledbut des annes 1950 partir d'un besoin croissant de l'industrie aronautique pourl'usinage en fraisage des pices mcaniques complexes de moteur d'avion. Et Depuis lesannes 1970, elle a remplac progressivement les machines traditionnelles dans tous lessecteurs (bois, plastique, acier).

3. domaine dutilisation

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.

On peut aussi dcouper la famille des commandes numriques en sous familles demachines :

fraisage commande numrique (FCN) ; tournage commande numrique (TCN) ; rectification commande numrique ;

Dans chaque famille, les mthodes de montage et de travail sont totalement diffrentes,mais elles se rejoignent sur le principe de programmation, la grande majorit desmachines utilisant un langage ISO. cela peuvent se rajouter des interfaces ditesconversationnelles ou par apprentissage qui simplifient l'utilisation de la machine.


5/16

Structure dune machine commande numrique :

On reprsente la structure dune machine,

en cours dusinage, par un systme boucl,

chaque lment contribue la ralisation

du contrat fonctionnel. Le rglage

de la machine consiste mettre en position

relativises diffrents lments.

Si on ne sintresse quaux mthodes denlvement de matire par mouvement de rotation(cas classiques du tournage, perage, fraisage), la machine doit avoir la structuresuivante:

-des systmes, autant que ncessaire, assurant la mise en position de loutil par rapport la pice et les mouvements davance. Ce sont les axes de la machine;

-un systme qui ralise le mouvement de coupe par mise en rotation des outils ou dela pice: la broche;

-un systme de contrle-commande, qui permet le suivi automatique du programme decommande de la machine;

-un lment mcanique qui assure le lien entre ces systmes: le bti.

A cela, il faut ajouter des lments dinterfaces spcifiques la production permettant lamise en position les outils et des pices sur la machine.

1. Le bti :

Le bti assure le guidage des axes de mouvements, et lagencement des autres organes

de la machine. Pour assurer une gomtrie correcte, et encaisser les actions mcaniquesdues aux acclrations leves des mobiles, le bti doit tre rigide et limiter lesdformations dues la chaleur. Les nouvelles machines intgrent de nouveaux matriauxde construction (bton), et la rpartition des masses est optimise. La liaison au sol dubti est galement importante. Pour augmenter la rigidit des machines, on a recours des liaisons hyperstatiques au sol, ce qui pose des problmes de dformation du bti. Parcontre, les machines actuelles, plus rigides, permettent la ralisation de liaisonsisostatiques sur trois points, qui limitent les dformations du bti. Cette rigidit importantepose des problmes de dissipation nergtique lors des chocs .En plus de ces fonctionsessentielles, le bti remplit aussi des fonctions auxiliaires importantes, comme la gestiondes copeaux, et la protection des oprateurs.

2. Les axes de dplacement :

Modle de la structure dune machine-outil


6/16

Les axes de dplacement mettent en mouvement les parties mobiles des machines avecde fortes acclrations. Les axes sont constitus dun guidage, dun systmedentranement, dune motorisation et dun systme de mesure. Le guidage positionneprcisment des solides. Il est assur par des glissires, qui sont de plus en plus ralisesau moyen de rouleaux prcontraints, afin de limiter les frottements, et de supporter descharges plus leves. Pour la motorisation, dans les cas de grande productivit

(tournage), on cherche minimiser les temps hors matire et on demande des vitesses deretour rapide importantes. Le mobile doit atteindre rapidement ces vitesses, do desacclrations importantes. En tournage, les efforts de pntration dvelopps par lesoprations de perage exigent des couples moteurs importants pour faire avancer le foret.En fraisage, laugmentation de la frquence de rotation entrane une augmentation desvitesses davance.

La transmission du mouvement se fait encore beaucoup au moyen de vis billesprcontraintes. On assiste larrive de moteurs dit linaires, qui liminent les jeux et lesfrottements de lentranementLe systme de mesure transmet la position du solide la commande numrique. Deux

technologies so nt ut il i s es:-les systmes de mesure, qui comptent les nombres de tours de vis et laposition angulaire dans le tour. Ils ont pour capteurs des codeurs incrmentaux semi-absolus;-des systmes, qui mesurent la position effective du mobile. Ils ontpour capteurs des rgles incrmentales, plus chre cette technologie a tendance sedvelopper sur des machines de production qui doivent avoir des asservissements prcis(fraisage);La commande daxe permet dasservir en position et en vitesse le dplacement desmobiles.

3. La broche :La broche cre le mouvement de coupe ncessaire lusinage. Elle assure donc la miseen rotation de la pice ou de loutil. Ces deux cas posent des contraintes fonctionnellesdiffrentes. Cinmatiquement, la broche est en liaison pivot avec le bti ou un chariot.Dynamiquement, elle doit tre trs rigide, et stable thermiquement de faon garantir laposition relative de loutil par rapport la pice durant lusinage. Laugmentation desvitesses de coupe impose une augmentation des frquences de rotation et des couplesadmissibles au niveau des broches. A ces frquences de rotation, les effets dynamiquessont importants et lquilibrage des parties tournantes est vital. Les hautes frquences derotation imposent des modifications technologiques. La liaison pivot est, le plus souvent

assure par des roulements billes (85% du march 1996). Les roulements mtalliquesont tendance laisser la place aux roulements dits hybrides, dont les billes sont encramique. Dautres technologies sont mises en uvre, comme les paliers air (8%), lespaliers hydrostatiques et hydrodynamiques (5%), et les paliers magntiques (2%).Du point de vue de la motorisation, on cherche obtenir des broches capables de fournirun couple important bas rgime (bauche), et pouvant atteindre des grandes vitesses derotation. Les lectro-broches ont aussi fait leur apparition car elles suppriment lesproblmes de la liaison entre le moteur et la broche. Les broches ayant des faiblesfrquences de rotation (cas des tours), emploient des moteurs courant continu. Lesbroches grandes frquences de rotation emploient des moteurs asynchrones hautefrquence, voire des moteurs asynchrones haute frquence et contrle vectoriel (par

mesure de la vitesse). Il sagit alors dun vritable asservissement numrique de la rotationde la broche.


7/16

4. Le directeur de commande numrique

La commande numrique assure lasservissement en position et en vitesse desdplacements des mobiles. Cest purement de la commande daxe, avec un traitementnumrique pour laborer les consignes de commande en temps rel en fonction desparamtres de la trajectoire et de ltat de la chane daction. On peut citer les fonctions

suivantes:-interprtation du programme dapplication.

-dtermination des phases de travail (blocs excutables).

-calcul des consignes successives sur la trajectoire.

-laboration de lcart de poursuite et des corrections ncessaires.

-gestion des donnes et des mesures.

-surveillance des erreurs.

De plus, elle gre lensemble des fonctions squentielles associes la machine, soitdirectement, soit travers un automate programmable. Citons les actions suivantes:

-commande des actionneurs auxiliaires.

-modes de marche et darrt.

-commande de distribution dnergie.

-traitement des informations de scurit.

Enfin elle assure une fonction dialogue avec loprateur. Outre sa fonction de base, ondemande la commande numrique de rpondre des exigences technico-conomiques supplmentaires:

-faible cot de fonctionnement.

-confort de mise en uvre et de programmation.

-exploitation conviviale.

-sret de fonctionnement matrielle et logicielle.

-intgration dans un environnement productique.Le fonctionnement temporel de la CN peut tre dcompos en deux phases:

-phase de prparation des donnes: Interprtation du programme, vrification de lacohrence, dcomposition ventuelle de la trajectoire, calcul ventuel des corrections etdcalages, dtermination des paramtres de rglage et de surveillance de laxe,structuration des donnes, et formation de la file dattente des blocs.

-phase dexcution en temps rel: calcul des consignes respectant la fois la trajectoire etlvolution temporelle (interpolation),calcul ventuel des consignes articulaires partransformation de coordonnes, traitement au niveau des axes, dialogue au niveau

trajectoire, lecture de la mesure, calcul de la commande et affichage.


8/16

Lensemble des traitements temps rel est effectu en une priode dchantillonnageactuellement de lordre de quelques millisecondes. La valeur de cette priode conditionnela qualit de la discrtisation des trajectoires. Par exemple, pour une vitesse davance de1500mm.mn-1, la distance parcourue en une milliseconde et de 25m. Les oprations deprparation peuvent tre traites soit en temps rel par un processeur parallle, soit aupralable avec mmorisation dans un fichier liste de blocs excutables.

5. Les porte-outils

Les porte-outils ont pour fonction dassurer la liaison entre loutil et la machine. Suivant lemode dusinage, ils supportent des sollicitations dynamiques diffrentes. Dans le cadre dutournage, le porte-outil doit essentiellement supporter un effort de coupe important, lessurfaces dappui doivent tre tendues. Dans le cadre du fraisage, les porte-outilsassurent la liaison au moyen dun cne normalis. Laugmentation des frquences derotation impose des contraintes dynamiques plus importantes. A grande vitesse, le contactentre les parties male femelle de la liaison nest plus assur. Pour y remdier on assure

un effort de tirage important sur le cne, ce qui a tendance modifier la position delextrmit de loutil.

Les diffrentes machines-outils commande numriques :

1. Tournage

Le tournage est un procd d'usinage par enlvement de copeaux qui consiste l'obtention de pices de forme cylindrique ou/et conique l'aide d'outils coupants sur desmachines appeles tours. La pice usiner est fixe dans une pince, dans un mandrin, ouentre pointes. Il est galement possible de percer sur un tour, mme si ce n'est pas sa

fonction premire.

Tour conventionnel

En tournage, le mouvement de coupe est obtenu par rotation de la pice serre entre lesmors d'un mandrin ou dans une pince spcifique, tandis que le mouvement d'avance estobtenu par le dplacement de l'outil coupant. La combinaison de ces deux mouvementspermet l'enlvement de matire sous forme de copeaux.

Un tour permet de fabriquer principalement des pices de rvolution mme si certainesmachines peuvent raliser des formes trs complexes.

Ces pices peuvent tre :

mtalliques ou en plastique (tour mcanique) ;en bois (tour bois) ;


9/16

en terre.

Tour commande numrique Tournage commande numrique

a).Tournage extrieur

b).Tournage intrieur

c).Tournage de pices mtalliques

Le chariotage d'une pice mtallique brute en tournage conventionnel se fait typiquementen cinq oprations :

Usinage interne sur tour

Alsage.dressage.tournage intrieur par contournage.tournage de dgagement, gorges.

taraudage, ralisation d'un filetageintrieur.Chambrage.

Usinage externe sur tour

Tournage longitudinal (chariotage, axe z),ralisation d'un diamtre .

tournage transversal (dressage, axe x),ralisation d'une face, d'un paulement.tournage par profilage ou contournage,ralis par copiage ou utilisation d'unecommande numrique.

tournage de gorges, dgagements.filetage, ralisation d'un pas de vis.trononnage.


10/16

crotage du brut : on enlve la couche extrieure, qui a un mauvais tat desurface et contient de nombreux dfauts (calamine, corrosion, fissures,inclusions, crouissage important, ) ; il s'agit d'une passe d'environ 0,5 1 mmContrle du diamtre obtenu (au pied coulisse voire au micromtre), ce quipermet de dterminer combien il faut enlever de matire pour arriver la

cote vise.Passes d'bauche d'une profondeur de plusieurs mm, pour enlever lamatire.Contrle du diamtre avant finition.Passe de finition, d'une profondeur infrieure 0,5 mm mais suprieure aucopeauminimum, afin d'avoir une bonne tolrance dimensionnelle et un bontat de surface.

Si l'on doit raliser un paulement, on chariote en laissant une surpaisseur de 0,5 mm ;celle-ci est enleve en dgageant l'outil lors de la passe de finition. On assure ainsi laplanit et la perpendicularit de la surface par rapport l'axe, puisque la surface finale

est ralise en une seule passe.

Chariotage:Opration qui consiste usiner une surfacecylindrique ou conique extrieure.Alsage:Opration qui consiste usiner une surfacecylindrique ou conique intrieure.Dressage:Opration qui consiste usiner une surfaceplane perpendiculaire laxe de la brocheextrieure ou intrieure.Perage:Opration qui consiste usiner un trou laidedun fort.Rainurage:Opration qui consiste usiner une rainureintrieure ou extrieure pour le logementdun circlips ou dun joint torique par exemple.Chanfreinage:Opration qui consiste usiner un cne

de petite dimension de faon supprimerun angle vif.Trononnage:Opration qui consiste usiner une rainurejusqu laxe de la pice afin den dtacherun tronon.Filetage:Opration qui consiste raliser un filetageextrieur ou intrieur.

2. Fraisage


11/16

Le fraisage, comme son nom l'indique, regroupe les oprations d'usinage pouvant treeffectues sur une fraiseuse. Ces oprations aboutissent l'obtention d'une gomtriequelconque gnralement une forme prismatique.

Dans le cas du fraisage c'est l'outil qui tourne, la pice restant fixe (sauf dans le cas desplateaux mobiles).

On peut distinguer 2 types d'usinage en fraisage :

les oprations axiales (l'outil se dplace uniquement le long de son axe)

les oprations de fraisage (l'outil se dplace dans l'espace, essentiellement dans leplan normal l'axe de la broche)

a).Les oprations axiales regroupent :

le perage (avec ou sans dbourrage, avec ou sans arrt brise-copeau), pourl'obtention d'un trou sans grande prcisionl'alsage ( l'alsoir monobloc ou au grain), trajectoire sans aucun arrt pour lamise au diamtre prcis d'un troule taraudage (ne concerne pas nos commandes numriques car il ncessite deconnatre la position angulaire de la broche tout instant)le lamage (perage la fraise pour noyer des ttes de vis)le trflage (perage la fraise o la fraise n'est pas en pleine matire), stratgietrs particulire et exigeante pour les roulements de la broche.

b).Les oprations de fraisage regroupent :

Les oprations "en bout" :

La surface usine est sous la fraise. Cette catgorie regroupe le surfaage et l'usinage 3D la fraise boule ou torique. Le perage la fraise avec trajectoire en hlice est une

application "en bout" trs intressante.Les oprations "en roulant" :

La surface usine est tangente la gnratrice de la fraise. C'est donc le profil de la fraisequi va dterminer la forme. Le profilage, le dtourage, l'usinage de poche, le contournagesont des oprations "en roulant".

Programmation des MOCN

1. Principe de Fonctionnement


12/16

La partie Commande aprs lecture des consignes de travail agit sur la partie oprative(dplacement de la table, rotation de la broche, pompe darrosage, ...).

Schma de principe

2. Langage de programmation des MOCN

La programmation consiste dcrire les oprations dusinage dans un langage cod(appel code G) assimilable par le calculateur de la machine. Cest le langagede programmation des MOCN. Ce langage est normalis (Norme ISO 1056) o certainscodes utiliss ont les mmes fonctionnalits pour diffrents contrleurs de machines-outils

(NUM, FANUC, SIEMENS...). Les autres codes peuvent avoir une interprtation diffrentedun contrleur un autre. Le langage de programmation des MOCN possde lescaractristiques suivantes : la chronologie des actions, lappel des outils, la slection des vitesses de coupe et davance, la formulation des trajectoires, la dfinition des coordonnes de fin de trajectoire et les mises en ou hors fonction dorganes de la machine.Lensemble des instructions ncessaire pour lusinage dune pice constitue le programmeCN. Ce programme est un ensemble de blocs ou lignes de programme. Chaque bloc est

compos de mots (les mots clefs du langage CN).Programme CN :

1 Format dun mot

Un mot du langage CN est constitu dune lettre appele adresse et dun certain nombrede chiffres (de 0 9) avec ventuellement un signe + ou - ainsi quun point dcimal. Leformat de chaque mot est lune des caractristiques des directeurs de commande. Il fautdonc consulter le manuel pour respecter le format autoris.

Exemple :


13/16

N340 le mot ladresse N peut prendre les valeurs de N0 N9999X-23.659 le mot ladresse X peut prendre les valeurs de -9999.999 9999.999

2 Principales Adresses

%...dsigne le numro de programme

N...numro de ligne : reprage chronologique en dbut de ligneG...fonctions prparatoires dfinissant la forme et les conditions de dplacementM...Fonctions auxiliaires donnent le changement dtat de la machineX... Y... Z...axes principaux dsignant les coordonnes des point darrivI... J... K...paramtres dfinissant les trajectoires circulaires (position du centre)R...paramtres dfinissant les trajectoires circulaires (rayon)S...prcise la vitesse de rotation de la brocheF...prcise la vitesse davanceT...symbole du numro doutilD...correcteur doutil (Dimension)3 Structure dun Programme CN

Pour raliser les diffrentes oprations ncessaires lusinage dune pice un programmeCN peut tre crit de diffrentes manires. Selon la nature de la pice usiner et sacomplexit diffrentes structures de programme CN peuvent tre proposes :

un programme principal, un programme principal contenant des appels de squences internes, un programme principal et des sous programmes structurs surdeux ou trois niveau.Pour lusinage dune pice simple ne ncessitant pas des cycles dbauche,un programme CN peut tre structur de la manire suivante :

4 Systme de cotation

Les cotes programmes peuvent exprimes dans les formes suivantes :Programmation absolu (G90) : la cote est repre par rapport lorigine programmeProgrammation relative (G91) : la cote est repre par rapport la position prcdente.Programmation absolu en cote mesure (G52) : la cote est repre par rapport loriginemesure.

Exemple :


14/16

5 Dcalage dorigine (G59)

Cest un dcalage programm qui peut tre utilis pour dterminer les originesde plusieurs parties de pice (exemple : formes rptitives) ou de plusieurs picesmontes sur une mme porte pice. Pour annuler la ou les dcalages appliqus en G59,en programmation absolue, il faut programmer G59 X0 Y0 Z0. En programmation relative,il est conseill de repasser en programmation absolue G90 et de programmer G59 X0 Y0Z0.

Exemple

Les tableaux suivants prsentent les fonctions du code G qui peuvent tre programmeset interprtes par les directeurs de commande numrique (DCN) du NUM-760T et NUM-760F.

Liste des principales fonctions prparatoires :


15/16

Liste des principales fonctions auxiliaires


16/16

Conclusion :

En C.F.A.O., les informations du fichier, qui sont sous forme de donnesnumriques sont traites directement depuis la conception (dessin de lapice) jusqu la ralisation (usinage de la pice). Il y a donc continuit dansle traitement de linformation.

Dans lindustrie, les machines commande numrique sont essentiellementutilises pour la production de pices en moyenne ou grande srie car le cotde mise en uvre et de programmation est lev.

Documents

Lacommande_numerique