Brevet FR2101232A1 — publié le 19720331

La présente invention est relative à la commande numérique des machines-outils et concerne plus particulièrement une commande numérique de vitesse de déplacement perfectionnée. Avec une commande numériaue le mouvement d'un outil par 5 rapport à un ouvrage est commandé par des signaux qui sont engendrés à partir de données emmagasinées sur une bande ou tout autre milieu équivalent. Ces données qui sont en général" désignées comme étant la partie programme, définissent tyDiquernent non seulement la trajectoire désirée de l'outil, et par conséquent la forme de l'élé-10 ment qu'il y a lieu d'exécuter, mais aussi la vitesse à laquelle il y a lieu de déplacer l'outil par rapport à l'ouvrage. L'information concernant la vitesse de déplacement est sélectionnée et programmée non seulement pour maintenir l'effort exercé sur l'outil à l'intérieur de limites raisonnables, mais aussi, comme c'est le 15 cas pour l'exécution d'un filetage, afin de choisir la géométrie de la partie travaillée. La vitesse de déplacement est sélectionnée habituellement en enregistrant un nombre de vitesse de déplacement (FRN) sur la bande programme. Ce nombre est lu sur la bande et placé dans 20 un interpolateur où il est traité par un procédé d'itération a une vitesse déterminée pour engendrer des impulsions de commande à une cadence correspondant au nombre FRN. Pour une opération type l'opérateur doit exécuter certains calculs préliminaires pour déterminer le nombre FRN approprié qu'il y a lieu d'inscrire sur le pro-25 gramme. Dans le cas d'une coupe en biseau, ces calculs comprennent la détermination de quantités vectorielles qui à moins d'être exécutés par un opérateur habile, peuvent mener à des erreurs. Il résulte de ces erreurs une production réduite, une vie de l'outil abrégée et une mise au rebut excessive. 20 Lorsque la machine-outil fonctionne dans le mode "centi mètres par révolution" (IPR) dans lequel la vitesse de déplacement _est asservie à la vitesse de rotation de la broche, le rythme d'itération des interpolateurs est imposé non par un oscillateur indépendant ou une base de temps mais par des impulsions émises par le 35 transducteur de broche. Un transducteur de broche est un dispositif bien connu qui engendre un nombre déterminé d'impulsions pour chaque tour de broche. En fonctionnement dans le mode IPR un accroissement d'allure manuel n'est généralement pas possible dans les systèmes classiques puisque des impulsions isolées sait transmises directement aux interpolateurs d'axes pour régler le rythme des ité- 71 26970 2101232 rations. En général c'est satisfaisant pour les opérations de coupe de filetages mais cela présente de nombreux inconvénients pour les autres travaux. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. 5 Suivant l'invention une machine-outil à commande numé rique, telle qu'un tour peut fonctionner dans le mode IPR avec ou sans accroissement d'allure par rapport aux nombres de vitesse de déplacement qui ont été emmagasinés dans le programme de la machine, ainsi que dans le mode correspondant à la coupe d'un filetage» 10 On parvient à ce résultat au moyen de deux interpolateurs supplémentaires qui sont ajoutés à 1'interpolateur d'axe ; les impulsions du transducteur de broche ainsi qu'une commande d'accroissement d'allure sont appliquées à un des interpolateurs ; les impulsions du transducteur de broche ainsi que les impulsions de dé-1S bordement du premier interpolateur sont appliquées alternativement au second interpolateur, en même temps qu'un nombre de vitesse de déplacement, et les impulsions de débordement du second interpolateur sont appliquées aux interpolateurs de commande d'axes pour provoquer une commande de vitesse de déplacement totale qui peut 20 être asservie à une vitesse de rotation de broche mais qui est sujette à une accélération d'allure dans des proportions variables. Suivant un mode de réalisation préféré, l'invention permet aussi l'application d'impulsions de cadence fixe au premier interpolateur de préférence aux impulsions du transducteur de bro-25 che, ce qui rend l'appareil ç te à fonctionnner directement dans le mode "centimètres par minute" (IPM). D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet on se reportera à la figure unique ci-jointe illustrant un mode de 30 réalisation non limitatif de l'invention. Suivant la figure, un tour à deux axes comprend un moteur d'entrâinement 10 relié a une broche 12 qui porte un ouvrage 14. Suivant la représentation l'ouvrage 14 est entrain d'être taillé et mis en forme par un outil 16. L'outil est supporté par un tour-35 révolver 18 ayant diverses positions lui permettant de recevoir d'autres outils. Le tour révolver est monté sur une coulisse 20 qui peut se déplacer le long de deux axes perpendiculaires X et Z de manière habituelle au moyen de circuits de commande en boucle indépendants à contre réaction et vérins à vis ou au moyen de dis-40 positifs équivalents. 7i 26970 3 2101232 Le déplacement de la coulisse 20 le long de l'axe des X est commandé par une unité 22 qui reçoit les impulsions de commande d'un interpolateur d'axe 24. L'interpolateur d'axe reçoit des signaux de commande d'un lecteur de bande 26 qi lit un nombre de 5 vitesse de déplacement sur une bande 28 en accord avec le programme partiel. Le nombre de vitesse de déplacement est lû sur la bande 28, placé dans une unité_d'emmagasinage tampon 30 puis transmise à un interpolateur de vitesse de déplacement 34. Les impulsions de débordement de 1'interpolateur 34 sont transmises à 1'interpolateur 10 de commande d'axe 24 cjj i exécute des itérations à une vitesse déterminée par une unité de commande de vitesse d'itération 36. Suivant l'invention la commande IPR s'exécute au moyen d'un transducteur de broche 38 qui produit un nombre déterminé d'impulsions pour chaque révolution de lâ broche 12 et de l'ouvra-15 ge 14. Ces impulsions sont transmises par un conducteur 40 a la première borne 42 d'un commutateur 44. Supposant que le commutateur 44 a fermé son contact 42, les impulsions sont transmises à une entrée d'un interpolateur 32 d'accroissement d'allure. L'interpolateur 32 produit des impulsions de sortie à une vitesse qui est 20 normalement contrôlée par un sélecteur 46 d'accroissement de vitesse de déplacement ayant un bouton de commande 48 qui est déplaça-ble entre les positions zéro et 100 %. L'unité d'accélération de vitesse de déplacement 46 introduit un nombre de vitesse de dépla- ~ cernent dans 11interpolateur d'accélération 32 qui subit une ité-25 ration à la cadence des impulsions en provenance du transducteur 38. Les impulsions de débordement de 1'interpolateur 32 sont appliquées à l'entrée de 1*interpolateur de vitesse de déplacement 34 pour provoquer l'itération du nombre de vitesse de déplacement reçu de la bande 28 par l'intermédiaire de la mémoire tampon 30. 30 La totalité du signal de sortie de 1'interpolateur 34 de vitesse de déplacement est comme on l'a déjà dit, appliquée à l'interpola-teur de commande d'axe 24. . Les interpolateurs 24, 32 et 34 sont tous de préférence des analyseurs numériques différentiels (DDA) qu i fonctionnent de 35 façon connue pour engendrer des impulsions de débordement à une cadence déterminée par leur longueur, par le nombre de vitesse de déplacement emmagasiné et la vitesse à laquelle un processus d'addition itérative du nombre de vitesse de déplacement est contraint de se développer. 40 La seconde borne 50 du commutateur 44 est reliée à un 71 26970 4 2101232 oscillateur 52 de commande de vitesse de déplacément, si bien que le bras mobile du commutateur 44 peut être placé sur l'une ou l'autre de ses bornes, la première permettant un mode de fonctionne-ment IPR, la seconde fournissant un mode de fonctionnement IPM. 5 L?interpolateur 32 d'accroissement d'allure est en outre relié à un générateur d'impulsions 54 de secousses légères à fonctionnement manuel pour provoquer le mouvement de la coulisse 20 lorsque la broche 12 ne tourne pas. Pour réaliser la coupe d'un filetage le conducteur 40 10 est relié en dérivation par rapport à 1'interpolateur d'accélération d'allure 32 au moyen d'une porte ET58 ayant un conducteur de sortie 60 relié directement à 1'interpolateur de vitesse de déplacement 34. La porte 58 est qualifiée au moyen d'un générateur 56 de signal de coupe de filetage à faible tension qui est mis en 15 fonctionnement soit à la main soit à partir de la bande programme lorsque la coupe d'un filetage doit être entreprise. Lorsque le générateur 56 est en fonctionnement, les impulsions en provenance du tranducteur de broche 38 évitent 1'interpolateur 32 et sont appliquées directement à 1'interpolateur de vitesse de déplacement 20 34 pour provoquer l'itération du nombre de vitesse de déplacement en provenance de la mémoire tampon 30 proportionnellement aux révolutions de broche. Ce dispositif fonctionne comme suit : Supposant que l'on désire exécuter une opération dans le mode direct IPR avec accrois-25 sement d'allure, les impulsions en provenance du transducteur de broche 38 sont appliquées par l'intermédiaire du commutateur 44 à 1'interpolateur 32 d'accroissement d'allure pour provoquer l'itération d'un nombre de vitesse de déplacement introduit dans l'inter-polateur au moyen du sélecteur 46-48 d'accroissement d'allure de la 30 vitesse de déplacement. Les impulsions de débordement résultantes sont appliquées à 1'interpolateur 34 pour provoquer l'itération du nombre de vitesse de déplacement du programme à la cadence à laquelle les impulsions de débordement surviennent. Les impulsions de débordement de 1'interpolateur 34 sont appliquées directement à l'inter-35 polateur de commande d'axe 24 dont les impulsions de débordement sont appliquées directement à l'unité de commande de déplacement 22 de la coulisse. Un exemple numérique spécifique peut être le suivant : le transducteur de broche 38 engendre 10.000 impulsions par tour de la 40 broche 12. Le sélecteur d'accroissement d'allure de la vitesse de 71 26970 5 2101232 déplacement 46-48 est supposé mis sur la position 80 %. La réso- -4 lution du système est de 2„10 cm par impulsion. La vitesse de 2 déplacement programmée sur la bande 28 est de 2.10— cm par tour„ La vitesse de rotation de la broche est de 500 tours par minute ; 5 par conséquent la cadence d'émission des impulsions de broche est de 5 millions par minute. L'interpolateur d'accélération-d'allure 32 produit 80 % de la cadence d'émission précédente soit 4 millions d'impulsions par minute. Le signal à la sortie de 1'interpolateur _2 34 est de 4 millions d'impulsions par minute multiplié par 2.10 cm 10 par tour soit 80.000 impulsions par minute ; par conséquent le vecteur vitesse de déplacement en centimètres par minute est de 80.000 impulsions par minute multiplié par la résolution du syatà-•"4 me soit 2.10 soit 1 6 cm par minuteo Le dispositif représenté peut fonctionner dans le mode 15 IPM direct en commutant l'interrupteur 44 de sa borne 42 à sa borne 50. L'oscillateur 52 produit alors des impulsions à une caden- 2 ce correspondant à un déplacement de 2,54.10 cm par minute pour permettre de programne r directement la vitesse de déplacement en cm par minute avec une gamme allant de 2,54.10 à 2,54.10 cm 20 par minute. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui ne l'a été qu'à titre d'exemple. Il appartiendrait au technicien d'y apporter de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 71 26970 6 2101232 REVENDICATIONS 1 )Commande numérique de vitesse de déplacement pour ir.achi-ne-outil qui comprend : un ouvrage entraîné en rotation par une 5 broche ; un dispositif physiquement relié à la broche tournante et capable d'engendrer un nombre déterminé d'impulsions pour chaque tour de la broche ; un interpolateur de vitesse de déplacement connecté de façon à pouvoir recevoir un nombre de vitesse de déplacement d'un programme et un interpolateur de commande d'axe relié de 10 façon à recevoir les impulsions de débordement de 1'interpolateur de vitesse de déplacement et a exécuter l'itération d' un nombre prédéterminé qu'il contient à la cadence à laquelle les impulsions de débordement surviennent, la sortie de 1'interpolateur de commande d'axe étant reliée directement pour commander la vitesse a la-15 quelle un outil de la machine est déplacé par rapport à la broche, caractérisée en ce qu'elle œmprend un troisième interpolateur relié de façon à recevoir les impulsions de broche et à exécuter l'itération d'une quantité d'accélération d'allure à la cadence d'apparition de ces impulsions et en ce que la sortie de ce troisième in-2© terpolateur est reliée à une entrée de 1'interpolateur de vitesse de déplacement de façon que ce dernier interpolateur exécute l'itération du nombre de vitesse de déplacement lu sur le programme à la cadence à laquelle les impulsions de débordement sont émises par le troisième interpolateur. 25 2) Commande numérique suivant la revendication 1, caracté risée en ce qu'elle comprend un oscillateur de commande de vitesse de déplacement et un commutateur à deux bornes fixes entre le générateur d'impulsions de rotation de broche et le troisième interpolateur. 30 3) Commande numérique suivant la revendication 1 ou 2, ca ractérisé par une connexion en dérivation entre le générateur d'impulsions de rotation de broche et le troisième interpolateur et en ce que cette connexion en dérivation comprend une porte ET et un générateur de coupe de filetage. 35