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Royaume du Maroc Ministère de l’Éducation Nationale, du Préscolaire et des Spor

Royaume du Maroc Ministère de l’Éducation Nationale, du Préscolaire et des Sports Centre de Brevet de Technicien Supérieur – LAK Casablanca Option : ESA - Niveau : 2ème année COMMANDE NUMÉRIQUE DES MACHINES OUTILS Année scolaire 2021/2022 Pr : Mr. Radouane NAIM Lycée Technique Al Khawarizmi Casablanca Brevet de Technicien Supérieur Classe: 2ème année BTS ESA Commande Numérique Page : 1/12 Généralité sur la commande numérique des machines outils Mr. NAIM INTRODUCTION Une machine-outil à commande numérique (MOCN), du point de vue fonctionnel, est la même qu'une machine outil conventionnelle. La différence entre une MOCN et une machine outil conventionnelle se situe au niveau du contrôle des fonctions de la machine et des déplacements du support d'outil par rapport à celui de la pièce. Avec les MOCN, les fonctions telles que la rotation de la broche, les déplacements d'outil ou de la pièce ne sont plus attribuées à l'opérateur mais au contrôleur de la machine. Ce contrôleur peut être aussi utilisé pour commander l'arrosage, le changement d'outil, la vitesse de coupe et d'avance. Pour réaliser une pièce sur une MOCN les données doivent être introduites dans le contrôleur de la machine. Ces données sont converties en commandes des organes de la machine (moteur de la broche, pompe d'arrosage,...). L'ensemble des données relatives à la réalisation d'une pièce constituent le programme CN. I. PROGRAMMATION DES MACHINES À COMMANDE NUMÉRIQUE 1. Définition de la MOCN : Une machine outil à commande numérique (MOCN) est une machine outil dotée d’un calculateur ou contrôleur appelée directeur de commande numérique (DCN). Ce DCN assure et contrôle des fonctions telles que la rotation de la broche, l’arrosage, les déplacements de l’outil et de la pièce, etc. 2. Principe général:  Une Machine Outil à Commande Numérique par Calculateur (CNC) est capable de commander ses propres mouvements suivant deux ou trois axes (voire davantage) et de mesurer avec précision les déplacements de ses organes mobiles : porte-pièce et/ou porte-outils. Ces automatismes sont gérés par un système électronique (directeur d commande numérique) qui garde en mémoire la description des opérations à effectuer : le programme. Elle consiste en une suite d'instructions que le calculateur interprète pour commander un usinage sur la machine.  Un centre d’usinage (CU) : machine outil à commande numérique équipée d’un changeur d’outil. On distingue les centres de tournage et les centres de fraisage.  Une cellule flexible d’usinage : centre d’usinage équipé d’un système automatique de chargement et déchargement de pièces. 3. La commande numérique : partie commande et partie opérative:  Une MOCN est composé de deux parties complémentaires, la partie commande et la partie opérative. La partie opérative permet de réaliser mécaniquement les Lycée Technique Al Khawarizmi Casablanca Brevet de Technicien Supérieur Classe: 2ème année BTS ESA Commande Numérique Page : 2/12 Généralité sur la commande numérique des machines outils Mr. NAIM mouvements de coupe et d’avance. Chaque mouvement est obtenu par un axe numérique piloté par la partie commande.  La commande numérique dispose des fonctions suivantes :  Introduction des données numériques.  Stockage de ces données.  Traitement des données pour commander les différents axes de la machine.  Commande des axes, c’est-à-dire mesure des déplacements et des vitesses afin d’exercer en temps réel le contrôle des mouvements demandés.  La commande numérique permet également de communiquer avec d’autres parties commandes par des liaisons appropriées et de gérer au sein même de la machine des automatismes annexes tels que magasin d’outil et la palettisation.  La partie commande après lecture des consignes de travail agit sur la partie opérative (déplacement de la table, rotation de la broche, pompe d’arrosage, ...).  Schéma de principe :  Des logiciels d'aide à la programmation (logiciels de Conception et de Fabrication Assistée par Ordinateur : CFAO) permettent d'éviter de fastidieux calculs de points. A partir de la pièce à usiner et compte tenu du directeur de commande, un post- processeur calcule puis traduit en ordres exécutables les déplacements à réaliser. 4. La commande d’axe:  On appelle axe tout mouvement asservi en position et en vitesse.  On appelle demi-axe tout mouvement asservi en position ou bien en vitesse. Lycée Technique Al Khawarizmi Casablanca Brevet de Technicien Supérieur Classe: 2ème année BTS ESA Commande Numérique Page : 3/12 Généralité sur la commande numérique des machines outils Mr. NAIM  Un axe de machine est constitué de la façon suivante :  Un chariot mobile sur glissières.  Un système de transmission vis-écrou.  Un moteur et un réducteur.  Un dispositif de mesure de position et de vitesse.  Les déplacements élémentaires sont donnés sous forme d’incréments sur l’axe x, très fin (1 micron). Le codeur rotatif de position, monté sur la deuxième extrémité de l’arbre de sortie du réducteur, délivre une information numérique sur la position angulaire de cet arbre, un pas angulaire correspond à une variation de position de un micromètre pour le chariot..  La comparaison entre la position commandée et celle qui est mesurée est faite à l’aide d’un compteur-décompteur dont l’état correspond à la valeur numérique de l’écart de position Ex (appelé écart de poursuite). Cet écart sert à élaborer le signal de commande du moteur d’entrainement par la consigne Va qui est comparée au signal de retour donnée par une génératrice tachymétrique. La précision de la trajectoire va donc dépendre de la qualité de l’asservissement (rapidité, stabilité, …).  Chaque axe est donc asservi en position et en vitesse par la commande numérique afin de réaliser un profil avec la meilleure précision, d’obtenir un bon état de surface, d’effectuer l’usinage le plus rapidement possible. Citons quelques ordres de grandeur :  Course des axes : 1 m à 10 m, vitesse de déplacement de travail de 1 à 5 m/mn, vitesse rapide 15 m/mn, accélération 1 m/s2, résolution de la mesure de position 10-3 mm.  Schéma de principe : Lycée Technique Al Khawarizmi Casablanca Brevet de Technicien Supérieur Classe: 2ème année BTS ESA Commande Numérique Page : 4/12 Généralité sur la commande numérique des machines outils Mr. NAIM 5. Mode de fonctionnement des CN: 5.1 Le point à point : On ne peut pas usiner pendant le déplacement des tables. Le travail s’effectue lorsque la position est atteinte. 5.2 Le paraxial : Un seul déplacement parallèle à un axe (X, Y ou Z) est possible. On peut usiner pendant un déplacement parallèle à un axe. On peut effectuer du point à point. 5.3 Le contournage : Grace à l’interpolateur il est possible d’obtenir un déplacement de la table sur plusieurs axes à la fois. La commande numérique permet de coordonner les mouvements des axes de la machine, de façon à reconstituer la trajectoire programmée. La fonction de l’interpolateur est d’élaborer cette trajectoire en respectant la vitesse programmée. Elle peut être linéaire ou circulaire, dans le plan ou dans l’espace. L’interpolateur calcule à chaque instant les projections du point courant sur chacun des axes. Les cotes ainsi calculées servent de référence de position aux asservissements (machine avec calculateur). A. Interpolateur linéaire : Pour obtenir un segment de droite, on programme le point de départ et le point d’arrivée, l’interpolateur calculera les positions intermédiaires. Lycée Technique Al Khawarizmi Casablanca Brevet de Technicien Supérieur Classe: 2ème année BTS ESA Commande Numérique Page : 5/12 Généralité sur la commande numérique des machines outils Mr. NAIM B. Interpolateur circulaire : Pour obtenir un arc de cercle, on programme le point de départ, le point d’arrivée et le centre de l’arc ou bien le rayon du cercle. 6. Référentiel de programmation : Le système normal de coordonnées est un trièdre orthonormé direct (X, Y, Z). Le sens positif est celui qui provoque un accroissement de dimension.  l'axe Z est celui de la broche ;  l'axe X est le déplacement ayant la plus grande amplitude ;  l'axe Y forme avec les deux autres axes le trièdre de sens direct. 7. Les origines : Dès la mise sous tension de la machine, avant chaque travail, le système doit connaître diverses positions. Trois origines (origine mesure, origine pièce et origine programme) sont nécessaires pour définir les différentes positions des outils par rapport à la pièce au cours de l’exécution d’un programme CN.  Origine mesure (OM) : C'est l'origine physique des axes de la machine représentée par une butée détectée par un capteur électrique lors de l'initialisation ou prise d'origine machine (POM).  Origine machine (Om) : C'est la référence des déplacements de la machine. C'est un point défini (sur chaque axe) par le constructeur qui permet de définir l'origine absolue de la machine. OM et Om peuvent être confondues. Lycée Technique Al Khawarizmi Casablanca Brevet de Technicien Supérieur Classe: 2ème année BTS ESA Commande Numérique Page : 6/12 Généralité sur la commande numérique des machines outils Mr. NAIM  Origine programme (OP) : Indépendante du système de mesure, l'OP est l'origine du trièdre de référence qui sert à établir le programme. C'est généralement un point de départ de cotation du dessin de la pièce.  Origine pièce (Op) : uploads/Industriel/ rappel-mocn.pdf