Brevet FR2492716A1 — publié le 19820430

La présente invention concerne une machine-outil à commande numérique destinée à déplacer les outils suivant un système de coordonnées déterminé sur une pièce. Dans un tour à commande numérique, un système de coordonnées déterminé sur une pièce est maintenu par le procédé suivant: juste après la sélection ou la spé- cification d'un outil choisi parmi plusieurs qui sont montés sur le chariot, une instruction de "programmation du point zéro absolu", par exemple "G 5 O X(x) Z(z) EOB" est trans- mise par le programme de pièce de manière que, comme indi- qué sur la figure 1 des dessins annexés qui est un schéma d'une telle machine-outil, la position actuelle (x, z) de la partie supérieure du bord de l'outil spécifié est introduite dans un registre de position actuelle destiné à assurer la commande des déplacements d'après la comman- de numérique, si bien qu'un système de coordonnées qu'on veut établir sur une pièce peut être maintenu constant. Sur la figure 1, la référence W désigne une pièce à usiner,la référence WZ le point zéro du système de coordonnées fixé sur la pièce W et les références T1, T2 et T3 les outils dans des positions choisies sur le chariot (non représenté). Cependant, selon ce procédé, l'instruction d'établissement du système de coordonnées "G 5 0" doit être transmise lorsque le chariot occupe une position parti- culière et en conséquence il faut qu'une telle instruction soit transmise de manière que le chariot se déplace dans une position particulière avant la transmission de l'ins- truction de programmation du point de zéro absolu. Selon un autre procédé, les données représentant la distance différence entre le bout d'un outil utilisé comme référence etles bouts d'autres outils sont conservées dans une mémoire de décalage de position d'outil et le positionnement est effectué par addition du contenu de la mémoire correspondant à un outil à utiliser à la po- sition de l'instruction de déplacement d'outil si bien que les différences de distances entre les parties supérieures des bords des outils sont apparemment éliminées. Cependant, le procédé présente aussi des incon- vénients car le contenu du registre de position actuelle est augmenté du contenu de la mémoire de décalage si bien qu'il n'indique pas convenablement la position de la par- tie supérieure du bord. L'invention concerne donc l'élimination des in- convénients précités, présentés par un procédé connu utilisé dans une machine-outil à commande numérique. Plus précisément, l'invention concerne une machine- outil à commande numérique dans laquelle, quelle que soit la position du chariot porte-outi-s les outils peuvent être échangés les uns après les autres sans changement du système de coordonnées établi sur une pièce, et le con- tenu du registre de position actuelle indique la posi- tion de la partie supérieure du bord d'un outil utilisé, avec une grande précision. Plus précisément, l'invention concerne une ma- chine-outil 'à commande numérique ayant plusieurs outils montés sur des montures d'un porte-outil unique ou multi- ple, fixé à un chariot, la machine-outil comprenant selon l'invention une mémoire qui conserve, en combinaison avec des numéros attribués aux outils, des données de distance entre un point d'origine d'un système de coordonnées rap- porté à la pièce, qui est un point fixe déterminé sur une pièce à usiner, et les positions des parties supérieures des bords des outils placés en position choisie, et, lors- qu'un numéro d'outil est spécifié par un programme de piè- ce, les données de distance conservées préalablement et correspondant au numéro d'outil ainsi spécifié sont ajoutées aux données d'un registre de position de référence qui donne la position du chariot, le résultat de l'addition étant établi dans un registre de position actuelle; le chariot est alors déplacé d'une distance correspondant à la différence entre la position de l'outil, indiquée par le programme de pièce, et le contenu du registre de position actuelle qui indique la position actuelle de la partie supérieure du bord de l'outil, par prise en consi- dération du contenu du registre de position actuelle comme position actuelle de la partie supérieure du bord d'un outil ayant le numéro spécifié d'outil. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure1 est un schéma représentant les dif- férents paramètres de position utilisés dans le cadre de l'instruction de programmation du point zéro absolu "G 5 O", habituellement utilisé; la figure 2 est un schéma représentant les pa- ramètres utilisés dans les données de distance d'outil, dans un exemple de machine-outil à commande numérique se- lon l'invention; la figure 3 représente des tableaux montrant le contenu des mémoires des données et des registres de position dans la machineoutil à commande numérique de la figure 2; la figure 4 est un schéma représentant un système de coordonnées déterminé par rapport à une pièce à usiner sur la machine-outil de la figure 2; la figure 5 est un schéma représentant différentes conditions observées lors du changement d'outil dans la machine-outil de la figure 2; et les figures 6, 6A, 7 et 7A sont des schémas illus- trant d'autres exemples de mise en oeuvre d'une machine- outil à commande numérique selon l'invention. On considère d'abord un premier exemple de machine- outil à commande numérique selon l'invention. Sur la figure 2, la référence CH désigne un man- drin monté sur une broche et destiné à retenir une pièce W, et laréférence TS désigne un chariot porte-outils qu'un dispositif à commande numérique déplace dans les directions des axes X et Z. Plusieurs outils T1, T2,... Tn sont dispo- sés à des emplacements éventuels sur des montures TP d'ou- til d'un porte-outils unique ou multiple TH (sous forme d'un porte-outils rotatif représenté à titre illustratif sur la figure 2), disposé sur le chariot TS. (1) D'abord, le chariot TS est déplacé vers une position RZ qui se trouve à une distance prédéterminée du mandrin CH et à laquelle le chariot peut être déplacé de façon répétée et avec commodité. L'opération peut être réalisée par utilisation de la fonction généralement con- nue sous le nom de "fonction de retour à un point de réfé- rence", ou par réglage du chariot TS à un point de réfé- rence avec un calibre ou analogue. (2) Des mémoires MT1, MT2,. MTn qui peuvent conserver des données de distance comprises entre un point d'origine WZ d'un système de coordonnées, sous forme d'un point fixe sur la pièce W, et les parties supérieures des bords des outils qui se trouvent dans les positions choî- sies par un mécanisme sélecteur d'outil ou analogue, sont transmises comme indiqué sur la figure 3. Les données de distance AX1, LZ1, LX2, AZ2, . AXn,- àZn qui sont les composantes suivant l'axe X et l'axe Z, sont conservées dans les mémoires. Les positions des outils de la figure..DTD: 2 sont conservées comme indiqué sur la figure 3. (3) En outre, un registre BR de position de ré- férence est destiné à déterminer la position du chariot TS (figure 3). Dans les conditions indiquées sur la figure 2, une position XBO de composante d'axe X et une position ZBO de composante d'axe Z, dans le registre de position de base BR, sont remises à zéro. Ensuite, lorsque le cha- riot TS se déplace dans la direction X ou Z, les données de position dans le registre BR de position de base sont renouvelées. Ainsi, l'opération préparatoire a été effectuée. Cette opération doit être effectuée chaque fois que le commutateur de mise sous tension de la machine-outil à commande numérique est fermée. (4) Le chariot TS est déplacé à une position voulue. On suppose que le contenu du registre BR de po- sition de base est renouvelé et devient XB et ZB, à la suite du déplacement. (5) Lorsqu'un numéro d'outil Tn est spécifié dans cette condition par un programme de pièce, l'outil Tn est choisi. Simultanément,le contenu de la mémoire MTn de données de distance d'outil correspondant au numéro d'outil Tn et le contenu du registre de position de base BR sont soumis à une addition, et le résultat de celle- ci est introduit dans le registre PR de position actuelle. En d'autres termes, les calculs suivants sont exécutés et les données résultantes sont introduites dans le re- gistre PR de position actuelle. (MTn) (BR) (PR) ya.Xn + XB. Xp t àZn + ZB. Zp Ainsi, les contenus Xp et Zp établis dans le registre PR de position actuelle indiquent convenable- ment la distance entre le point d'origine WZ du système de coordonnées fixé sur la pièce W et la partie supérieure du bord de l'outil Tn comme indiqué sur la figure 4. Sur cette dernière, la position d'un point Tn est la même que celle du point Tn de la figure 2. Ainsi, un système de coordonnées de la pièce a été établi pour l'outil Tn, le point WZ constituant le point d'origine des coordonnées. (6) Le contenu du registre PR de position ac- tuelle constituant la position de la partie supérieure de l'outil Tn, le mouvement de cet outil est commandé, c'est-à-dire que la pièce est usinée avec l'outil Tn. La commande du mouvement de l'outil Tn est telle que le cha- riot TS se déplace d'une distance correspondant à la dif- férence entre la position de l'outil donnée par l'instruc- tion de programme de pièce et le contenu du registre de position actuelle PR qui indique la position actuelle de la partie supérieure du bord. (7) Lorsque la pièce a été usinée avec l'outil Tn, d'autres outils Tl, T2, . sont commandés exactement de la même manière que décrit dans les paragraphes (4),..DTD: (5) et (6) qui précèdent. Ainsi, on obtient les effets suivants. Quel que soit l'emplacement du chariot TS, le simple fait que le programme de pièce peut spécifier les numéros d'outil assure les échanges des outils les uns après les autres en vue de l'usinage de la pièce pendant que le système de coordonnées par rapport à la pièce, ayant comme point d'origine le point WZ, reste inchangé. Pen- dant cette opération, le contenu du registre PR de posi- tion actuelle indique la position de la partie supérieure du bord d'un outil utilisé actuellement, avec une préci- sion élevée. On décrit concrêtement ces caractéristiques en référence à la figure 5 sur laquelle l'outil Tn est rempla- cée par l'outil Tl. Sur la figure 5, les positions des points Pl et Pn sont les mêmes que celles des points Pl et Pn de la figure 2. Lorsque, après la fin de l'usinage effectué avec l'outil Tn, la partie supérieure du bord de l'outil Tn est une position distante de X'B, Z'B du point Pn, l'ou- til T1 est spécifié par le programme de pièce. En consé- quence, l'opération de calcul et d'établissement des données est exécutée comme décrit dans le paragraphe (5) qui pré- cède. Dans ce cas, la position de la partie supérieure de l'outil T1 est distante de X'BI Z'B du point Pl, comme dans le cas de l'outil Tn. En conséquence, les opérations suivantes de calcul et d'établissement de données sont exécutées: (MT1). (BR) (PR) AXi + XI B = Xp AZi + Z' B Ainsi, pour l'outil T1, la position du point d'origine WZ du système de coordonnées de la pièce est conservée correctement. On décrit maintenant un second exemple d'une machine-outil à commande numérique selon l'invention en référence à la figure 6. Comme l'indique la figure 6, deux systèmes de coordonnées ou plus peuvent être fixés pour une pièce W. Sur la figure 6, un premier point d'origine 1WZ de système de coordonnées est établi, et les données de distance des outils Tol, T02... utilisées dans ce système *- de coordonnées sont conservées dans les mémoires MT01, MT02, etc., comme indiqué sur la figure 6A. En outre, un second point d'origine 2WZ de sys- tème de coordonnées est établi et les données de distance des outils Tii, T12,... utilisées dans ce système sont conservées dans des mémoires MT11, MT12,... respective- ment. En conséquence, une partie de la pièce W pour laquelle des dimensions d'usinage sont spécifiées par rap- port au point 1WZ d'origine peut être usinée avec les outils T01, T02,..., et une autre partie de la pièce W pour la- quelle les dimensions d'usinage sont spécifiées au point 2WZ d'origine de coordonnées peut être usinée avec les outils Tii, T12,... Ainsi, la pièce peut être usinée avec une série de programmes de partie de pièce. En d'au- tres termes, l'opération ennuyeuse de changement de sys- tème de coordonnées après déplacement du chariot TS en position particulière peut être éliminée. Un troisième exemple de machine-outil à commande numérique selon l'invention est décrit en référence aux figures 7 et 7A. Le principe technique du second exemple (figures 6 et 6A) selon lequel plusieurs systèmes de co- ordonnées sont établis pour l'usinage d'une pièce s'ap- plique à une machine-outil à commande numérique ayant plu- sieurs broches. Dans ce cas, une pièce peut être usinée librement par réglage du système de coordonnées de la pièce pour chacune des broches. Ainsi, ce troisième exemple est un perfectionnement du second exemple. Des mandrins sont montés sur deux broches et portent des pièces AW et BW respectivement. Un chariot TS a une course efficace suffisante pour qu'il usine les deuxpièces AW et BW. Chacune des mémoires MT1, MT2,... conservant des données de distance transmises respective- ment pour les outils Pl, P2,... ont des zones A et B dans lesquelles des données différentes sont conservées. Les données de distance des outils Tl, T2,...par rapport au point d'origine AWZ du système de coordonnées correspon- dant à la pièce AW sont conservées dans les zones A alors que les données de distance pour les outils Tl, T2, correspondant au point d'origine BWZ du système de coor- données établi pour la pièce BW sont conservées dans les zones B. Dans ces conditions, avant qu'un programme de partie ou de pièce-spécifie un numéro d'outil (Tl, T2, ), une instruction de code (tel qu'un code M ou G) est transmise afin que les données soient choisies dans la zone A ou dans la zone B. Ainsi, toute pièce peut être usinée avec un outil quelconque de manière que, par exemple, juste après usinage de la pièce W avec l'outil Tl, la pièce AW soit usinée avec l'outil T2. Ainsi, les combinaisons de pièces et d'ou- tils d'usinage peuvent être choisies à volonté à l'aide du programme de pièce. Ainsi, quelle que soit la position du chariot porte-outils, les outils peuvent être changés librement les uns après les autres, alors que le ou les systèmes de coordonnées utilisés restent inchangés. Il est bien entendu que l'invention n'a été dé- crite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Machine-outil à commande numérique ayant plu- sieurs outils montés sur des montures d'un porte-outils unique ou multiple fixé à un chariot (TS), ladite ma- chine-outil étant caractérisée en ce qu'elle comprend une mémoire (MT1,.. MTn) qui conserve, en com- binaison avec des numéros attribués aux outils (Tl, T2, Tn) des données de distance entre un point d'origine (WZ) d'un système de coordonnées qui est un point fixé sur une pièce à usiner, et les positions des parties su- périeures des bords des outils placés en position choisie, et lorsqu'un numéro d'outil est spécifié par un programme de pièce, les données de distance conservées au préalable et correspondant au numéro d'outil ainsi spé- cifié sont ajoutées aux données présentes dans un registre de position de base (BR) qui donne la position du chariot (TS), le résultat de cette addition est introduit dans un registre de position actuelle (PR), et à l'aide du contenu du registre de position ac- tuelle (PR) et de la position actuelle de la partie supé- rieure du bord d'un outil ayant le numéro d'outil spécifié par le programme de pièce, le chariot (TS) est déplacé d'une distance correspondant à la différence entre la po- sition d'outil indiquée par le programme de pièce et le contenu du registre de position actuelle (PR) qui indique la position actuelle de la partie supérieure du bord de l'outil. 2. Machine-outil à commande numérique selon la re- vendication 1,caractérisée en ce que plusieurs systèmes de coordonnées sont fixés pour une pièce (W). 3. Machine-outil à commande numérique selon la re- vendication 2, caractérisée en ce que l'outil peut coopé- rer avec plusieurs broches.