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Commande numérique

Fabrication mécanique
by

Oumaïma Elkadaoui

on 4 January 2013

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Transcript of Commande numérique

Généralités: Historique Anatomie: Analyse fonctionnelle Constitution des MOCN Dialogue Homme-Machine Mise en oeuvre Définition des origines Influence commande numérique sur morphologie Machine-outil à commande numérique Plan Contexte général

1. Généralités
a.Historique
b.Définition
c.Justification de la CN
d.Domaine d’utilisation et coût
e.Classification

2. Constitution machines à outils à CN
a.Influence de la CN sur la morphologie des machines
b.Configuration des MOCN
c.Principe d'asservissement de la CN
d.Entrainement d'un organe mobile suivant un axe

3. Anatomie de la CN
a.Analyse fonctionnelle
b.Architecture de l'équipement
c.Réalisation technologique

4.Dialogue en machine
a.Définition des origines
b.Intervention de l'opérateur pendant l'usinage

5.Mise en oeuvre des MOCN
a.Critères du choix du matériel
b.Préparation de l'E/se

Conclusion XVIIIe siècle: possibilité de commander une machine à partir d’informations transmises par un carton perforé.

1805: le premier équipement:"Ancêtre de la commande numérique.

1947: John Parsons utilise une méthode pour percer une centaine de trous calculés avec précision par un ordinateur.

1954: Bendix fabrique la première CN industrielle.

1955: le constructeur américain Giddins & Lewis commercialise la première MOCN.

1959 : Apparition de la CN en Europe.

1968 : La CN adopte les circuits intégrés.

1972 : Les mini-calculateurs remplacent les logiques câblées ; la CN devient CNC.

1984 : Apparition de fonctions graphiques évoluées et du mode de programmation conversationnel.

1990 : Développement des CN à microprocesseurs 32 bits. Définition La MOCN est un système automatisé composé d’un ordinateur relié à une machine-outil.

L’ordinateur est capable de traiter les données et de les stocker en vue de piloter la MO qui usine les pièces. La MOCN se décompose en deux parties élémentaires:

Partie opérative: agit directement sur le produit, c'est la machine outil.

Partie commande: élabore des ordres en fonctions des consignes. Domaine d’utilisation et coût Le système de fabrication le plus rentable est celui qui engendre le coût d’une pièce le plus bas. Ce coût est calculé par cette formule :

C=Cu+Cr/L+Cp/ZL Justification de la CN Automaticité Fléxibilité Sécurité Nécessités économiques et techniques Intervention de l'opérateur pour la production des pièces réduite voire supprimée. Changement aisé du programme d’usinage.

Gain sur les surfaces au sol occupées dans l’atelier.

Gestion des déplacements simultanés sur plusieurs axes pour la réalisation des pièces complexes.
Vérification et détection des risques éventuels de collision.


La CN peut décider d’interrompre le déroulement et d’alerter l’opérateur en cas d’incident . précision,
répétabilité,
fiabilité,
flexibilité. Evolution de la CN de 1952 à 1995 Systèmes de commande point à point:

-Pilotage des opérations d’usinage ne demandant qu’un simple positionnement outil/pièce.

-Aucun contrôle sur la trajectoire.

-Seule importe la position de l’outil par rapport à la pièce en fin de déplacement. Classification des CN Systèmes de commande paraxiale :

- Ils font parcourir à l’outil (ou à la pièce) une trajectoire constituée de segments parallèles aux axes de translation de la machine.

-Vitesse de déplacement étant programmable. Systèmes de contournage :

-Ils font parcourir à l’outil (ou à la pièce) une trajectoire définie très précisément.

-Quantité importante d’informations en temps réel

-Comparaison instantanée: valeurs de consigne de chaque axe en mouvement; valeurs instantanées des coordonnées et des vitesses. succession de déplacements élémentaires de très petite amplitude. Fonctions d'une CN: Architecture de l’équipement Réalisation technologique Avant Après
Logique câblée Architecture à base de microprocesseurs.
Les structures classiques Miniaturisation des automatismes comme des Type modulaire extensible. composants électroniques. liaison série ou par fibre optique. Le bac électronique :
Sous-ensembles électroniques sous forme de cartes enfichables. Elément de dialogue homme-machine.
Un pupitre opérateur est un terminal à partir duquel s’effectue l’exploitation de la CN. •introduction manuelle du programme pièce ;
•introduction et modification des correcteurs d’outils;
•localisation de la pièce dans le système de coordonnées de la machine ;
•localisation du point d’origine programme ;
•introduction des décalages d’origine ;
•choix du mode de conduite de la machine Les principales informations d’affichage sur écran :
•le programme courant ;
•la position du mobile;
•les décalages ;
•les jauges et correcteurs d’outils ;
•l’état des variables et des paramètres;
•les entrées/sorties CN ; Choix du matériel Choix machine •morphologie des pièces à usiner ;
•dimensions et poids des pièces à usiner ;
•précisions d’usinage demandées ;
•quantités de pièces à usiner par lancement;
•nature des matériaux usinés par l’entreprise ;
•diversité et complexité des usinages ;
•encombrement au sol, compte tenu de l’espace disponible dans l’atelier. Choix du système niveau de performances,
ergonomie,
prix,
qualité des prestations offertes par son fournisseur. Environnement Les critères de choix technologique du matériel ne doivent pas occulter les investissements annexes nécessaires au bon fonctionnement de la MOCN. Ils concernent notamment :
•le matériel de programmation ;
•les outils et les outillages (§ 2.1.2 et 2.6.2) ;
•l’implantation ou la réorganisation du magasin d’outillage et du service contrôle métrologie ;
•la maintenance générale de la machine ;
•l’aménagement des locaux de production (optimisation de flux). Analyse de
rentabilité Préparation de l'E/se Moyens humains Conséquence sur les services -Sélection et formation du personnel concerné par l’utilisation du matériel : maîtrise, opérateur, programmeur, personnel de maintenance, etc.).
- Travail en plusieurs équipes. •Organisation des ateliers •Gestion de production :

le service lancement-ordonnancement assure le pilotage de l’unité de production avec le maximum de fluidité, tout en vérifiant que la production réelle de la machine est conforme aux prévisions. •Bureau d’études : il doit connaître les possibilités et les limites de la MOCN et en tenir compte dans la conception des futures pièces. Des modifications de produits existants peuvent être envisagées. •Bureau des méthodes : chargé de la préparation des programmes d’usinage, il s’efforce de standardiser les outils et les outillages et de recourir aux multiples possibilités de la programmation pour alléger au maximum le volume des programmes •Services commerciaux : de nouvelles recherches quantitatives et qualitatives peuvent être envisagées dans le domaine de la sous-traitance, de même que l’étude de nouveaux produits adaptés à de la CN. Mouvement d'avance Les moteurs à faible inertie et fort couple, des vis à billes précontraintes sont les solutions retenues pour la réalisation des déplacements. Approvisionnement en outils Des mécanismes de changement automatique de leurs outils
-> une très grande souplesse d’utilisation en permettant la réalisation d’opérations variées sans la présence d’un opérateur. Le choix d’un changeur d’outils est lié à plusieurs facteurs:
- le temps de changement d’outil de copeau à copeau;
- la possibilité d’extension du magasin d’outils;
- la facilité de rechargement du magasin. Il existe plusieurs sortes de magasins d’outils:
- circulaire (à disque ou à tambour) ;
- à chaîne (simple, double ou triple) dont la capacité peu dépasser 100 outils ;
- à cartouche, comportant plusieurs emplacements (ou cases). Approvisionnement en pièces Les temps de montage et de démontage de la pièce revêtent souvent une importance non négligeable dans la productivité d’une MOCN. Approvisionnement de pièces par palettisation Changement automatique d’outil sur centre d’usinage Sur les machines à pièces tournantes, les solutions retenues sont les suivantes :
•bras manipulateurs situés à l’extérieur de la machine ;
•robots au sol pouvant desservir plusieurs machines ;
•portiques conçus pour le transfert de pièces par la partie supérieure du poste de travail.
•les systèmes à palettes sur les machines à outils tournants Précision et contrôle But du contrôle de la précision de positionnement :
Vérifier la qualité de la CN et les performances des asservissements sur les axes leur précision de mise en position et leur précision géométrique.
(suivant des normes françaises et internationales) L’interféromètre laser : Compte tenu de la longueur d’onde de son rayon lumineux (laser hélium-néon), ce système offre, par sa résolution de 0,16 μm, une possibilité de mesure de longueur d’une très grande précision. Ball-bar (tige instrumentée à boules) Capable de fournir des indications précieuses sur la géométrie de la machine et sur la capacité de réaction de ses asservissements,
Un ball-bar est constitué d’une tige télescopique contenant un capteur qui mesure ses variations de longueur avec une précision de 1μm. Configuration des MOCN CN : pilotage des mouvements et gestion les outils de pratiquement tous les types de machines-outils travaillant Domaine de formage Machine oxy-découpage
ou Plasma-coupage Machine de découpe-Laser Presse plieuse Par enlèvement de matière Centre de tournage Rectifieuse plane Tournage Tailleuse Centre d'usinage vertical Perceuse Usine de fabrication éléctronique Machine d'enrobage de cables Machine d’électroérosion Machine de perçage des circuits imprimés Principe d’asservissement de la CN Chaque axe de déplacement est donc assujetti à un asservissement en boucle fermée. Principe : Mesurer continuellement la position réelle du mobile et à la comparer avec la grandeur d’entrée, ou position de consigne, que délivre la CN pour atteindre la nouvelle position programmée. Dès que l’écart entre les deux mesures s’annule, le mobile s’arrête.
Le déplacement de la table ou de l’outil d’un point à un autre implique la connaissance :
•de l’axe (X,Y,Z, ... ) sur lequel le déplacement doit s’effectuer ;
•des coordonnées du point à atteindre;
•du sens de déplacement (+ ou –) ;
•de la vitesse de déplacement de la table ou de l’outil. Principe d'asservissement d'un organe mobile Entrainement d’un organe mobile sur un axe L’utilisation des MOCN se caractérise au niveau de l’entrainement d’un organe par les propriétés et les fonctionnalités suivantes :
•commande individuelle de chaque axe ;
•couples disponibles sur l’axe moteur compris entre 1 et 100 Nm ;
•possibilités de surcharges importantes pendant les périodes d’accélération et de freinage ;
•réponse à des demandes de déplacement très faible (< 1 m) ;
•grande qualité d’accélération/décélération (temps de démarrage 10 à 50 ms) ;
•grande stabilité de vitesse ;
•dynamique élevée surtout lors d’avances faibles ;
•déplacements rapide de l’ordre de plusieurs dizaines de mètres par minute. Proposé par:
Mr. SEFIANI Réalisé par:
El Mehdi OUALJI
Oumaïma ELKADAOUI
Soukaïna KOUMAA Contexte général CN
=
Traitement de tous les déplacements demandés dans le programme d’usinage à partir d’un point fixe qui définit le référentiel de la machine. Ce point appelé origine mesure (Om) est déterminé par le constructeur sur chacun des axes. C’est le point de coordonnées absolues (0,0, 0). L’origine pièce (Op) est un point de la pièce qui permet de la situer facilement dans le référentiel de la machine, soit à l’aide d’un montage approprié, soit à l’aide de cales et de comparateurs. L’origine programme (OP) est le point de la pièce choisi par l’opérateur pour établir sa cotation. Elle est indépendante du système de mesure de la machine. L’initialisation des axes = une opération préliminaire à l’exécution de tout déplacement programmé, systématiquement effectuée par l’opérateur à l’aide d’une procédure d’origine machine (POM) obtenue par accostage du mobile sur une butée mécanique.

(Une prise d’origine automatique peut être effectuée en lançant l’exécution d’un programme écrit à cet effet.) La correspondance entre les différents repères précédemment définis ==> Mode PREF (Point de Référence) les valeurs sont introduites par le clavier de la CN, puis mémorisées pour chacun des axes concernés. Intervention de l’opérateur pendant l’usinage Bien qu’elle fonctionne normalement de façon automatique, la CN laisse à l’opérateur la possibilité d’intervenir sur le déroulement et sur les paramètres de l’usinage. Interventions spontanées :

Centralisées sur des touches du pupitre CN ou du pupitre machine, elles concernent essentiellement :

•la suspension de l’usinage, qui a pour but d’interrompre les déplacements en cours sur tous les axes en réponse à un incident (bris d’outil, par exemple) ;

•l’introduction manuelle des données (IMD) utilisée pour interrompre le déroulement d’un programme;

•la modulation des vitesses des avances et de la broche par potentiomètres ;

•le rappel des axes, qui est le complément de la suspension d’usinage. Il est utilisé pour ramener le mobile à la position qu’il occupait lors de la suspension d’usinage, après un dégagement manuel des axes ;

•l’entrée des correcteurs dynamiques d’outils ;

•l’arrêt d’urgence. Intervention programmées :

Prévues à l’intérieur du programme, elles demandent une action de l’opérateur :

•arrêt d’usinage systématique ou optionnel permettant à l’opérateur de réaliser une intervention prévue (mesure, par exemple) et de relancer l’exécution par la touche de départ cycle ;

•forçage d’une interruption;

•attente de compte rendu, lorsque certaines opérations demandent des interventions manuelles (changement d’outil, par exemple). Conclusion Signaux électriques de mesure de vitesse et de position
+
Signaux logiques d'état des équipements périphériques •le changement d’outil automatique et l’indexation de la tourelle ;
•le pilotage du magasin d’outils;
•la commande de l’arrosage ;
•la gestion des gammes de vitesses de broche ;
•la mise en rotation et l’arrêt de la broche ;
•la commande des dispositifs de chargement et de déchargement des pièces ;
•la surveillance des conditions de sécurité de la machine (avec possibilité d’émission d’un signal d’alarme). L’unité mémoire stocke :
•le logiciel du système sur des mémoires mortes (non volatiles) de type ROM.
•les programmes pièce, les variables et les corrections d’outils dans des mémoires vives (volatiles) de type RAM Le pupitre opérateur Dialogue entre l’homme et la machine et la mise au point des programmes pièce à l’aide du système clavier-écran. Modulation de certains paramètres tels que la vitesse d’avance ou la vitesse de broche Les unités de commande d’axes : Pilotage des axes de la machine, en boucle fermée, sous le contrôle de l’unité centrale. cartes entrées/sorties : la communication avec le monde extérieur. Les claviers, capteurs et lecteurs sont des dispositifs d’entrée, tandis que les imprimantes et les afficheurs se classent dans les dispositifs de sortie. L’automate programmable (API), ou processeur machine : Interface entre la CN et la machine. Gestion de la logique de la machine par programme, L’UC : Recherche, Décodage et Exécution des instructions du programme stocké en mémoire. Génération et Gestion des signaux, Commande de la circulation des instructions du programme et des données de l’UAL.
L’UAL : Opérations sur les données qui la traversent (additions, soustractions, ET,
OU, NON logiques, opérations de décalage, etc.). 1 2 3 4 5 7 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 29 Merci
pour votre attention :)
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