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UGV
Trajectoires d’outils et logiciels
UGV
Trajectoires d’outils et logiciels
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CAO
CN
FAO
Post - processeur
Ludovic Pirard
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La FAO vis à vis de l’usinageLa FAO vis à vis de l’usinage
CFAO sont en continuel développement
Pièces toujours plus complexes
Attention : Données technologiques liées au métier Trajectoires
Apprentissage long pour optimisation des programmes
Ludovic Pirard
UGV trajectoires complexes
Pour respecter les impératifs liés au procédé
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Impératifs de programmation en UGVImpératifs de programmation en UGV
• Eviter changements brusques de direction en cours d‘usinage mouvement le plus uniforme possible
Eviter les chocs !! Adapter la programmation
Vitesse élevée
• Section de copeaux constante (fz constant) (erreurs fatales)
Ludovic Pirard
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Trajectoires : potentialités de la machine
Ludovic Pirard
Passage progressif à UGV
Taux horaire Coût machine + accessoires + logiciel performant (testé)
Justifier l’apport de l’UGV
Sécurité de l’opérateur et du matériel • Contrôle des collisions (erreurs fatales)
• Respecter fz (conditions de coupe) logiciel capable de gérer les avances suivant la géométrie
Usure de la fraise
Éventuellement : Contrôle du programme CN par logiciel spécifique
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Eviter les à-coups
Ludovic Pirard
Vitesse d’avance Vf (env 40 m/min en max) Accélération (1,5 à 2 G)
Attention : - Changements de direction et angles aigus (broche !!)
- Trajets courts !!
Optimisation des paramètres
Gamme d’usinage différentePasses Section de copeaux constante continuité des
sollicitations de l’outilPréparation de la finition soignéePréparation de la finition soignée (Ebauche rapide / Semi-
finition)
Eviter les discontinuités : fluidifier la trajectoire (arcs et splines)
CP
C et
Justifier l’utilisation de la grande vitesse
7Ludovic Pirard
Etapes d’usinage
Ebauche : Q
Semi-finition : préparation pour la finition (escaliers)
+ reprise éventuelle
Finition : Obtention du fini souhaité Pas de balayage
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Ébauche de poches ouvertes ou ferméesÉbauche de poches ouvertes ou fermées
Evacuer un max de matière en un min de temps UGR (débit copeaux)
Ludovic Pirard
IMPORTANT : Evacuation des copeaux et de la chaleur !!
Utiliser le minimum d’outils :
• Pas d’avant –trou de perçage Hélice ou ramping
• 1 fraise d’évidemment (voir le plus petit rayon dans la poche)
• 1 de reprise (reprise de crête)
CAR :
• Perte de productivité (chgt d’outil)
• Alésage à la fraise peut être suffisant
Tout dépend des dimensions de la pièce
Lors de la programmation de l’ébauche, on pense déjà à la finition !!
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Plonger dans les poches en hélice ou en rampe
Ludovic Pirard
AVANTAGES :
• L’effort de coupe tend moins vers l’axe de l’outil
• Le copeau s’évacue
• Pas besoin d’avant-trou
(1 outil en moins)
Attention : Respecter la correction d’avance
Diamètre le plus grand possible
10Ludovic Pirard
POCHE OUVERTE POCHE FERMEE
• Point de départ le plus éloigné des contours en hélice ou en rampe
• Balayage divergent du point de départ (sans rainurage)
• Point de départ hors pièce
• Balayage progressif dans la poche
Pas de règle générale : - Optimisation des parcours suivant la logique d’usinage et l’expérimentation
- Choix du type de balayage important (la bonne stratégie)
11Ludovic Pirard
TROCHOIDAL
Hors matière En travail
= Cycle d’usinage
-10,0
-5,0
0,0
5,0
10,0
15,0
0 10 20 30 40 50 60 70
12Ludovic Pirard
TROCHOIDAL
Hors matière En travail
AVANTAGES :
• Outil : pas le temps à l’outil de s’échauffer
• Passes de profondeur (ap) peuvent être plus importantes UGR
• Usure de l’outil
• Temps de fabrication
• Évacuation des copeaux Nbr de dents peut être LOGICIELS :
• Trajectoires trochoïdales dans les options de poches
• Dans toute la poche ou uniquement lors d’une détection d’un travail en rainurage.
• Approche par des interpolations circulaires.
meilleure fluidité dans le parcours.
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Finition sur formes complexesFinition sur formes complexes
Ludovic Pirard
Arriver au niveau de qualité souhaité pour la forme à réaliser :
- Tolérances
- État de surface
Finition fonction des ces aspects techniques et du coût
Pas de balayage
14Ludovic Pirard
Parcours d’outils
Vitesse d’avance Pas de balayage faible pour un même temps d’usinage
+ Diminution du polissage jusque 80%
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Exemple :
Fraise diam 8 Fraise diam 6
42
22eaDD
Rth
Surface horizontale
stratégie par pas de balayage
16Ludovic Pirard
Paramètre important : Hauteur de crête
Adapter la hauteur de crête en fonction de la pente de la surface à usiner
Paramètre dans logiciel
2
22
)cos2(42
zDDRth Avec = angle de dépouille
Contour 3D stratégie par Z constant
17Ludovic Pirard
Décomposer son travail
Balayage en parallèle sur l’ensemble (simple mais perte de productivité)
A EVITERSi possible (sauf p-ê en final)
Les zones planes peuvent se faire à la fraise torique
Hauteur de crête plus importante sur les zones les plus horizontales
Tout dépend de la hauteur de crête et donc de l’état de surface souhaité
18Ludovic Pirard
Choix de la stratégie d’usinage
Type de balayage important
Fonction de :
• L’offre du logiciel !!
• La qualité de la pièce en final
Difficulté de la programmation en FAO
Applications métiers spécifiques (aubes, moulistes,…)
19Ludovic Pirard
Evolution des raccordements
Important : Éviter les angles vifs atténuer les chocs dus aux changements de direction.
Raccordement tangentiel
Raccordement tangentiel
Chgt de direction hors matière
20Ludovic Pirard
ATTENTION : Raccordements lors de changements de directions
Evolution des raccordements dans la poche en FAO grande avance
21Ludovic Pirard
Stratégie de coupe en montée ou plongée
Stratégie en Montée (étirage)
Stratégie en Plongée (perçage)
Vérifier la vitesse de coupe effective (Vceff) sur la surface !!
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Transfert de données à la CNTransfert de données à la CN
Ludovic Pirard
Dynamique machine FAO adaptée
CN adaptée
Traitement des infos « programme » : rapidité
Vitesse d’exécution des infos aux axes / Nombre d’infos important
Approche contour !
Erreur Tolérance (facettes)
23Ludovic Pirard
APPROCHE = Interpolation par une fonction mathématique
Compromis
Tolérance fine
Tolérance large Trajet fluidifié
Facettes faibles (meilleure approche dimensionnelle) Nbr blocs
CN
Nbr blocs CN
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Anticipation de la commande (Look ahead)
Temps d’exécution de blocs en UGV peuvent atteindre 1ms
Prévoir les passages et modifier l’avance de l’outil
CN tient compte de la géométrie
Ex : la TNC heidenhain 530 lit 256 blocs CN à l’avance et possède une vitesse d’exécution de 0,5 ms
CN vitesses d’exécution importantes (- de 1 ms) MAIS Mécanique doit suivre
Ludovic Pirard
Problème : Diminution de l’avance
Capacité mémoire des nouvelles CN suffisante (OK)Nbr blocs CN
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ATTENTION : Ne pas confondre !
Logiciel FAO Gérer la Vf dans les courbes convexes ou concaves
CNAdapte la Vf dans les courbes pour éviter les à-coup
Accélérations / décélérations
La pré-analyse des blocs CN se fait en fonction de :
• Rayon de courbure
• Franchissement de points anguleux
Ludovic Pirard
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Adaptation de l’avance
Ludovic Pirard
Gestion de l’accélération (dV/dT)
Déplacement
Avance en fonction du temps ( + pts de passage)
27Ludovic Pirard
Essai sur Mikron HSM 400U : Ebauche et finition d’une pièce 3D (type poche ouverte)
• Type de pièce : poche ouverte Ebauche depuis l’extérieur du brut vers l’intérieur
• + petit rayon : 1,6 mm finition avec fraise boule diam 3 mm
• Ne pas ébaucher avec une fraise diam 3 (temps d’usinage ?)
Ebauche avec fraise de + gros diam / Reprise dans les coins / Finition du fond et du bossage
Rem : Il faut créer des géométries limites, … et exécuter des stratégies d’usinage adaptées à chaque partie de la pièce
28Ludovic Pirard
Ebauche
Fraise 2T (ou torique) diam 8 – 2 dents
Ebauche partie supérieure Ebauche partie inférieure
Usinage en parallèle de l’extérieur vers l’intérieur (2 poches ouvertes)
Usinage en contournage descendant
29Ludovic Pirard
Finition des parties horizontales et verticales
Pas de problèmes de variation des hauteurs de crête comme sur les surfaces complexes
Partie horizontale Partie verticale
Fraise 2T (ou torique) diam 8 – 2 dents
Usinage en parallèle de l’extérieur vers l’intérieur (2 poches ouvertes)
Usinage en contournage descendant
30Ludovic Pirard
Semi-finition et finition de la partie arrondie du contour
Fraise hémisphérique diam 6
Semi-finition et finition par contournage descendant
Hauteur de crête constante – plus faible en finition
31Ludovic Pirard
Semi-finition bossage et reprise dans les coins
Fraise torique diam 4
Semi-finition
Semi-finition en Z constant avec boucles tangentes entre passes
finition
Fraise boule diam 3
Finition à hauteur de crête constante en montant
32Ludovic Pirard
Solution de facilité !
Ebauche avec petite fraise Finition sur toutes les surfaces
• (+) Temps de programmation + court
• ( - )Temps d’usinage + long
• ( - ) Etat de surface mauvais
• ( - ) Usure d’outil + rapide
Trouver un juste milieu en fonction du type de pièce (petite, moyenne ou grande série)Trouver un juste milieu en fonction du type de pièce (petite, moyenne ou grande série)
l’état de surface et la précision demandéel’état de surface et la précision demandée
33Ludovic Pirard
Usinage en 5 axes
X
C
B
Z
Y
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Cinématiques des machines
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• Sans débrider
• Attention précision
Usinage en 5 axes positionnements
36Ludovic Pirard
Usinage en 5 axes simultanés
Intérêt : inclinaison de la fraise pour atteindre la vitesse de coupe souhaitée
Difficulté : - contrôle des collisions
- éviter la rotation de l’axe rotatif sans déplacement linéaire (talonnement d’outil !!)
Faire tourner les 5 axes en même temps, le moins possible ! (voir avantages et inconvénients)
(-) Perte de précision
(-) Difficulté de programmation
(-) Risque accru de collisions
(-) Coûts machine, opérateurs, périphériques (FAO, …)
(-) Coûts pièces
(-) Anticipation plus difficile (Look Ahead)
Gestion de l’avance difficile
(+) Amélioration de l’état de surface (bonnes conditions)
(+) Pièces impossibles en 3 axes (contre-dépouilles)
(+) Peut diminuer les longueurs d’outils
(+) Diminution des retournements de pièces
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Angle frontal Angle latéral
Angles d’inclinaisons
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1 point 1 courbe 1 surface
Il faut sélectionner la surface à usiner mais également comment guider l’outil pour donner un angle frontal et latéral
Guidage de l’outil
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Roulant Circulaire Canaux intérieurs
Exemples de stratégies 5 axes
40Ludovic Pirard
Exemple : Usinage en Roulant
Usinage de surfaces en contre-dépouilles Usinage en roulant
41Ludovic Pirard
Usinage en roulant
Attention aux angles vifs (différent si poche intérieure ou contour extérieur)
Guide :
Surface pilote
Trajectoire suivant la courbe de fond
Outil tangent à la surface
42Ludovic Pirard
Exemple : Projection de courbe sur surface
Retouches, gravures …
Guide :
Surface pilote
Trajectoire suivant la courbe
Outil normal à la surface
+ Angle frontal ou latéral
43Ludovic Pirard
Rayons faibles : Avances en fonction du ap
L’avance calculée au centre de l’outil est différente suivant la prise de passe en profondeur (ap) Contrôle des angles max en
fonctions des capacités de la machine et le contrôle des collisions
Problème des angles max
44Ludovic Pirard
Usinage en roulant : Rattrapage angulaire
Rattrapageangulaire
Outil droitContournement de l’angle vif
Vf >>
Vf
Attention au contrôle de Vf pour des ap >>, lors du déplacement angulaire
L’outil se prépare angulairement pour la direction suivante
Déplacement linéaire en même temps que angulaire
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Usinage circulaire
• Déplacement de l’outil + Rotation de la pièce autour d’un axe
• On peut ajouter un angle frontal et latéral
Ex : Aube
Guide :
Surface pilote ou axe défini
Trajectoire autour d’un axe
Outil normal à la surface
Attention : si la pièce présente des coins vifs (Avance)
Pièces longues avec outil fin
46Ludovic Pirard
Usinage canaux intérieurs
Guide :
Point
Trajectoire : sur la surface autour du point
Gestion des collisions difficile