Brevet FR2515378A1 — publié le 19830429

Procédé de commande de sélection d'outils d'un centre d'usinage. La présente invention se rapporte à un procédé de commande de sélection d'outils d'un centre d'usinage. Jusqu'à présent, pour qu'un usinage prédéterminé puisse être effectué par un centre d'usinage, il fallait donner à la machine, à chaque moment de l'usinage, des instructions concernant l'outil à utiliser selon la forme d'usinage C'est pourquoi le programmeur établit ordinairement un programme d'usinage qui sera exécuté par le centre d'usinage, en détermi- nant le genre d'outils à utiliser et la séquence d'utilisation optimum de ces outils afin d'obtenir la forme finale représentée sur les dessins. Cette programmation demande cependant beaucoup de travail et de temps et exige, en outre, un programmeur expérimenté qui possède des connaissances étendues dans le domaine concerné, en plus de l'opérateur qui conduit ef- fectivement la machine, afin d'obtenir un fonctionnement satisfaisant de cette dernière Ces exigences réduisent le développement ou la popularisa- tion du centre d'usinage et le rendent peu pratique. Dans ces conditions, on a proposé un procédé dans lequel l'usina- ge est classé, selon la forme d'usinage, dans l'un des trois modes sui- vants: mode d'usinage ponctuel, mode d'usinage linéaire et mode d'usinage de surfaçage, et dans lequel, lorsque l'opérateur a introduit la forme d'usinage représentée sur les dessins, en fonction de ces trois modes, le programme d'usinage est établi automatiquement sur le côté de la machine, cette dernière effectuant l'usinage conformément au programme ainsi établi de sorte que la nécessité de la programmation par un programmeurest éli- minée, ce qui permet d'éviter l'inconvénient de l'art antérieur, mentionné ci-dessus Au stade actuel du développement, cependant, aucun procédé n'a été mis au point pour sélectionner automatiquement les outils d'usinage et pour déterminer la séquence d'utilisation des outils à partir du mode d'u- sinage introduit par l'opérateur La mise au point d'un tel procédé fait l'objet d'une demande croissante. En conséquence, l'objet principal de la présente invention est de fournir un procédé de commande de sélection des outils d'un centre d'usi- nage, dans lequel, lorsque l'opérateur donne simplement une instruction relative aux unités d'usinage conformément aux modes d'usinage, les types d'outils à utiliser dans les unités d'usinage ainsi que la séquence d'uti- lisation de ces outils sont déterminés automatiquement. A cet effet, le procédé de commande de sélection d'outils d'un centre d'usinage suivant la présente invention comprend les stades sui- vants: classement de l'usinage requis dans le mode d'usinage ponctuel, le mode d'usinage linéaire ou le mode d'usinage de surfaçage, conformément à la forme d'usinage; introduction de chacun de ces modes d'usinage dans plusieurs unités d'usinage; stockage, dans une mémoire de combinaison d'outils, des lignes de combinaison d'outils contenant les noms des outils de la séquence d'utilisation pour chaque unité respective d'usinage; dési- gnation d'une des unités d'usinage pour extraire de la mémoire la ligne de combinaison d'outils, sous formed'un bloc;et exécution de l'unité d'usi- nage désignée conformément aux types d'outils et à la séquence d'utilisa- tion des outils présentés par la ligne de combinaison d'outils. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la des- cription suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans les- quels: la figure 1 est une vue en élévation d'un exemple de centre d'usinage auquel est appliqué le procédé qui fait l'objet de la présente invention; la figure 2 est une vue de côté du centre d'usinage représenté à la figure 1; la figure 3 est un schéma fonctionnel de commande du centre d'usinage représenté à la figure 1, la figure 4 est une illustration des unités d'usinage pour dif- férents modes d'usinage, la figure 5 est une vue de face représentant les formes d'usi- nage des unités d'usinage constituant un mode d'usinage ponctuel; la figure 6 représente les formes d'usinage de diverses unités d'usinage incluses dans un mode d'usinage linéaire, dans lesquelles les parties (a) sont des vues en plan tandis que les parties (b) sont des vues de face; la figure 7 représente les formes d'usinage de diverses unités d'usinage incluses dans un mode d'usinage de surfaçage, dans les- quelles les parties (a) sont des vues en plan tandis que les parties (b) sont'des vues de face; et la figure 8 est une illustration schématique du contenu d'une mémoire de combinaison d'outils. Comme le représentent les figures 1 et 2, le centre 1 d'usinage auquel est appliqué le procédé qui fait l'objet de la présente invention, comprend un corps -principal 2 et une table 3 qui est mobile dans le plan horizontal suivant deux axes orthogonaux X-Y par rapport au corps prin- cipal 2 La table 3 mobile suivant les axes X-Y peut supporter une pièce à usiner Un magasin 5 ayant sensiblement la forme d'un disque, est monté de manière à pouvoir tourner sur le corps principal 2 Ce magasin 5 est pourvu, à sa périphérie extérieure, de plusieurs alvéoles 5 a disposées à intervalles circonférentiels constants Chaque alvéole, repérée par un numéro d'identification propre, est prévue pour recevoir un outil 6 Une broche 7, montée de manière à pouvoir tourner, est supportée par une par- tie du corps principal 2 au-dessus de la table 3 mobile suivant les axes X-Y Un changeur 9 d'outils, disposé sur le côté gauche de la broche 7 comme le représente la figure 1, est prévu pour extraire du magasin 5 l'outil nécessaire à l'exécution de l'opération suivante du processus d'u- sinage et pour monter cet outil sur la broche 7, après avoir retiré de cet- te dernière l'outil 6 précédemment utilisé et l'avoir ramené dans le ma- gasin 5 Un clavier 11 et un dispositif d'affichage 12, qui seront décrits plus loin, sont prévus sur un pupitre de commande 10 qui est supporté, à son tour, par le corps principal 2 du centre d'usinage Comme on peut le voir à la figure 3, le clavier 11 et le dispositif d'affichage 12 sont connectés à une unité 13 de commande principale à laquelle sont également reliées une mémoire 15 d'enregistrement des matériaux constituant la pièce, une mémoire 16 d'enregistrement des modes d'usinage, une mémoire 17 d'en- registrement des unités d'usinage, une unité 19 de calcul des conditions de coupe, une mémoire 20 d'enregistrement des programmes d'usinage, une unité 21 de conversion des programmes et une unité 22 de commande des for- mes d'usinage Une unité 26 de calcul d'usinage ponctuel, une unité 27 de calcul d'usinage linéaire et une unité 29 de calcul d'usinage de surfa- çage sont connectées à une mémoire 30 d'enregistrement des combinaisons d'outils Plus précisément, l'unité 26 de calcul d'usinage ponctuel com- prend, sous la forme d'un montage en série, un organe 31 de calcul d'usi- nage de l'avant-trou relié à une mémoire 30 d'enregistrement des combinai- sons d'outils, un organe intermédiaire 32 de calcul d'usinage et un organe 33 de calcul d'usinage par chanfreinage relié à l'unité 13 de commande principale Une mémoire tampon 35 d'enregistrement des programmes d'exé- cution est connectée à l'unité 13 de commande principale Une unité 36 de commandes auxiliaires, une unité 37 de commande de la broche et une unité 39 de commande des arbres sont connectées à la mémoire tampon 35 L'unité 36 de commandes auxiliaires est prévue pour remplir diverses fonctions auxiliaires de commande telles que la commande de l'entraînement du maga- sin 5 et du changeur 9 d'outils, l'ouverture et la fermeture de la condui- te d'alimentation en eau d'arrosage, etc L'unité 37 de commande de la broche et l'unité 39 de commande des arbres sont connectées respectivement à un moteur 40 d'entraînement de la broche et à plusieurs moteurs 41 d'en- trainement des arbres afin d'effectuer la commande de l'entraînement de cette broche et de ces arbres. Pour effectuer l'usinage d'une pièce au moyen du centre 1 d'usi- nage construit comme on vient de le décrire, l'unité 13 de commande principale extrait de la mémoire 15 la table des matériaux et la présente sur le dispositif d'affichage 12 pour permettre à l'opérateur d'introduire, par l'intermédiaire du clavier 11, le genre de matériau constituant la pièce L'unité 13 de commande principale extrait ensuite de la mémoire 16 le mode d'usinage à effectuer et le présente à l'opérateur Comme le re- présente la figure 4, les différents modes d'usinage sont classés dans trois genres possibles, c'est-à-dire: le mode d'usinage ponctuel qui uti- lise un foret ou un outil analogue, le mode d'usinage linéaire qui utilise une fraise en bout ou un outil analogue, et le mode d'usinage de surfaçage qui utilise une fraise cylindrique ou un outil analogue L'opérateur exa- mine ensuite la forme finale de la pièce représentée sur le dessin, décide auquel de ces trois modes d'usinage appartient l'usinage à effectuer en premier et introduit le mode d'usinage sélectionné par l'intermédiaire du clavier 11 En conséquence, l'unité 13 de commande principale affiche sur le dispositif d'affichage 12 les unités d'usinage correspondant au mode d'usinage sélectionné, de sorte que l'opérateur peut juger à laquelle des unités d'usinage affichées appartient la forme d'usinage représentée sur le dessin, et désigne et introduit l'unité d'usinage appropriée Ceci re- vient à dire que la mémoire 17 enregistre, comme le représente la figure 4, plusieurs unités d'usinage l A à 1 H, 2 A à 2 I, et 3 A à 3 G pour chaque mode d'usinage Les formes d'usinage correspondant aux unités respectives d'usi- nage l A à 1 H du mode d'usinage ponctuel sont illustrées à la figure 5 De même, les formes d'usinage correspondant aux unités d'usinage 2 A à 2 I du mode d'usinage linéaire sont représentées à la figure 6, tandis que les formes d'usinage 3 A à 3 G correspondant aux unités d'usinage appartenant au mode d'usinage de surfaçage sont représentées à la figure 7 Sur les des- sins, la référence 6 désigne un outil tandis que les symboles W et K re- présentent respectivement la pièce et le lieu géométrique des points par- courus par l'axe de l'outil Du fait que presque tous les modèles d'usi- nage réalisables par le centre 1 d'usinage sont prévus, l'opérateur peut sélectionner et introduire immédiatement l'unité d'usinage appropriée en comparant la forme finale de la pièce représentée sur le dessin, aux for- mes d'usinage affichées sur le dispositif d'affichage Lorsque l'unité d'usinage a été introduite dans l'unité 13 de commande principale, cette dernière unité extrait de la mémoire 30 une ligne de combinaison d'outils LCO correspondant à l'unité d'usinage sélectionnée, et envoie sélective- ment cette ligne à l'une des unités 26, 27 ou 29 de calcul d'usinage quia été sélectionnée précédemment. Plus précisément, la mémoire 30 d'enregistrement des combinaisons d'outils stocke, comme le représente la figure 8, les noms des outils à utiliser pour exécuter chaque unité d'usinage, ces noms étant rangés de la gauche vers la droite, dans chaque adresse ADS, de manière à former une ligne de combinaison d'outils LCO Cet arrangement est tel que, lorsqu'une unité d'usinage a été désignée, la ligne de combinaison d'outils LCO cor- respondant à l'unité d'usinage désignée est envoyée à l'unité de calcul 26, 27 ou 29 correspondante Supposons que l'opérateur a introduit une unité d'usinage d'un trou de perçage qui appartient au mode d'usinage ponctuel, l'unité 13 de commande principale extrait de la rangée 001 de l'adresse ADS stockée dans la mémoire 30 une série d'outils, c'est-à-dire la ligne de combinaison d'outils LCO, composée d'un foret de perçage de l'avant- trou, d'un foret et d'une fraise à chanfreiner qui sont utilisés pour le perçage, et la ligne de combinaison d'outils LCO ainsi extraite est en- voyée en bloc à l'unité 26 de calcul d'usinage ponctuel Ensuite, l'organe 31 de calcul d'usinage de l'avant-trou calcule le diamètre du foret de per- çage de l'avant-trou à utiliser d'abord, à partir de données d'usinage telles que le diamètre du trou qui a été introduit par l'opérateur au moyen du clavier 11 L'organe 31 de calcul détermine également si le chan- frein peut être exécuté en même temps que le perçage de l'avant-trou, en comparant le diamètre du trou et le diamètre du foret de perçage de l'avant- trou Si le diamètre du foret de perçage de l'avant-trou est supérieur au diamètre du trou à percer, il est possible d'usiner la partie chanfreinée 42 en même temps que l'usinage de l'avant-trou, voir figure 5, au moyen du foret de perçage de l'avant-trou Ensuite, l'organe intermédiaire 32 de calcul d'usinage calcule le diamètre du foret à utiliser à la suite du fo- ret de perçage de l'avant-trou et le mode d'utilisation du foret, c'est-à- dire la pénétration par tour, la pénétration totale, etc Pendant ce temps-là, l'organe 33 de calcul d'usinage par chanfreinage calcule les dia- mètres de la fraise à chanfreiner qu'il faut utiliser pour les parties chanfreinées 42 des trous autres que le trou dont le chanfreinage est exé- cuté au moyen du foret de perçage de l'avant-trou Le résultat de ce cal- cul est transmis, par l'intermédiaire de l'unité 13 de commande principale, à l'unité 19 de calcul des conditions de coupe qui calcule à son tour et détermine les conditions de coupe telles que l'avance et la vitesse péri- phérique de chaque outil Ces données, ainsi-que la ligne de combinaison d'outils LC O fournie par l'unité 26 de calcul d'usinage ponctuel et conte- nant le détail des données telles que les diamètres des outils, sont stoc- -kées dans la mémoire 20 d'enregistrement des programmes-d'usinage Les données ainsi mémorisées forment avec la ligne de combinaison d'outils LC O un programme d'usinage PROI Une demande d'introduction de données de posi- tion d'usinage est affichée ensuite sur le dispositif d'affichage 12 par l'intermédiaire de l'unité 22 de commande des formes En réponse à cette demande, l'opérateur introduit les données demandées par l'intermédiaire du clavier 11 Les valeurs introduites sont enregistrées sous la forme de données de position d'usinage dans le programme d'usinage PRO 1 L'opéra- teur désigne alors et introduit l'unité d'usinage pour chaque mode d'usi- nage et, à chaque moment de l'introduction, la ligne de combinaison d'ou- tils LCO correspondant à l'unité désignée est extraite de la mémoire 30 d'enregistrement des combinaisons d'outils Les diamètres des outils et les conditions de coupe sont ensuite déterminés en conformité avec les ou- tils et avec la séquence d'utilisation des outils présentés par la ligne de combinaison d'outils LCO, et ils sont stockés dans la mémoire 20 d'en- registrement des programmes d'usinage, en même temps que les données de position d'usinage Pour les autres unités d'usinage, l'organe intermédiai- re 32 de calcul d'usinage détermine les diamètres d'outils tels qu'une fraise en bout, un foret, un taraud, un alésoir, etc présentés par la ligne de combinaison d'outils LCO ainsi que le mode d'utilisation de ces outils, pour l'usinage des trous autres que l'avant-trou à percer et à chanfreiner L'unité 27 de calcul-d'usinage linéaire et l'unité 29 de cal cul d'usinage de surfaçage déterminent, à partir de la ligne de combinaison d'outils LC O extraite de la mémoire 30 d'enregistrement des combinaisons d'outils (la ligne de combinaison d'outils LCO peut ne contenir qu'un outil), le nombre de lames et de formes d'outil correspondant au degré de finition qui est indiqué par l'opérateur au moyen du clavier 11 En outre, l'unité 29 de calcul d'usinage de surfaçage détermine le détail des données concer- nant les outils, en tenant compte également du sens d'usinage Conformément à ces données, l'unité 19 de calcul des conditions de coupe calcule les conditions de coupe et stocke dans la mémoire 20 les conditions ainsi dé- terminées, sous la forme du programme d'usinage PROI L'introduction d'une série d'unités d'usinage pour une pièce est donc termihée L'unité 13 de commande principale extrait ensuite de la mémoire 20 le programme d'usina- ge PR Ol et ce programme extrait est converti par l'unité 21 de conversion. des programmes en un programme d'exécution PRO 2 exprimé en code machine. Ce programme d'exécution PRO 2 est ensuite stocké dans la mémoire tampon 35 d'enregistrement des programmes d'exécution L'opérateur pose ensuite la pièce W sur la table 3 mobile suivant les axes X-Y et envoie à l'unité 13 de commande principale, par l'intermédiaire du pupitre de commande 10, l'instruction de commencement de l'usinage En réponse à cette instruction, l'unité 13 de commande principale commande l'unité 36 de commandes auxi- liaires, l'unité 37 de commande de la broche et l'unité 39 de commande des arbres, de sorte que l'usinage demandé est exécuté conformément au program- me d'exécution PRO 2 Il est inutile de dire, cependant, que l'usinage est conduit conformément au programme d'usinage PROI Pour l'exécution de cha- que unité d'usinage, les outils 6 sont pris dans le magasin 5 et montés sur la broche 7 par le changeur 9 d'outils de manière à exécuter l'usinage con- formément à la séquence d'utilisation des outils présentés par la ligne de combinaison d'outils LCO qui est extraite de la mémoire 30 d'enregistrement des combinaisons d'outils. Par ailleurs, pendant l'usinage de la pièce W, l'opérateur prend le dessin de la pièce W à usiner à la suite de la pièce en cours d'usinage et établit de la même manière le nouveau programme d'usinage PRO 1 par l'inter- médiaire du clavier 11 La mémoire 20 d'enregistrement des programmes d'usi- nage a généralement une capacité suffisante pour contenir plusieurs pro- grammes d'usinage courant de pièce W, de sorte qu'on peut introduire dans cette mémoire un nouveau programme d'usinage PRO 1 de la nouvelle pièce W, même lorsque la machine est en train d'effectuer l'usinage d'une pièce W. On doit bien noter que l'opérateur peut établir le programme en utilisant efficacement le temps d'usinage. Comme on l'a décrit, conformément à la présente invention, la li- gne de combinaison d'outils LCO dans laquelle les outils à utiliser sont disposés dans l'ordre d'utilisation, est stockée, pour chaque unité d'usi- nage, dans la mémoire 30 d'enregistrement des combinaisons d'outils, de sorte que les données concernant une série d'outils constituant la ligne de combinaison d'outils LCO, sont extraites en bloc de la mémoire 30 par la désignation de l'unité d'usinage Par conséquent, les genres d'outils nécessaires pour effectuer chaque unité d'usinage sont déterminés dans la séquence d'utilisation simplement par une désignation de l'unité d'usinage faite par l'opérateur conformément au mode d'usinage - On doit bien noter que, d'après la description qui précède, la présente invention contribue largement à l'automatisation du travail de programmage dans le centre 1 d'usinage. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisa- tion qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de va- 3 riantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé de commande de sélection d'outils d'un centre-d'usina- ge, caractérisé en ce qu'il comprend les stades de classement de l'usinage requis dans le mode d'usinage ponctuel, le mode d'usinage linéaire et le mode d'usinage de surfaçage, conformément à la forme d'usinage; introduction de chacun de ces modes d'usinage dans plusieurs unités d'usinage; stockage, dans une mémoire de combinaison d'outils, des lignes de combi- naison d'outils contenant les noms des outils de la séquence d'utilisation pour chaque unité respective d'usinage; désignation d'une des unités d'usinage pour extraire de la mémoire la ligne de combinaison d'outils, sous forme d'un bloc; et exécution de l'unité d'usinage désignée confor- mément aux-types d'outils et à la séquence d'utilisation des outils pré- sentés par la ligne de combinaison d'outils. 2 Procédé de commande de sélection d'outils d'un centre d'usina- ge suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mode d'usinage ponctuel comprend une unité d'usinage de perçage d'un avant-trou; une unité d'usinage de surfaçage d'un trou; une unité-d'usinage de surfaçage de la face arrière d'un trou; une unité d'usinage d'alésage d'un trou; une unité d'usinage de taraudage d'un trou; une unité d'usinage de per- çage d'un trou; une unité d'usinage de perçage arrière d'un trou; et une unité d'usinage circulaire d'un trou. 3 Procédé de commande de sélection d'outils d'un centre d'usinage suivent la revendication 1, caractérisé en ce que le mode d'usinage linéai- re comprend une unité d'usinage linéaire au centre; une unité d'usinage linéaire à droite; une unité d'usinage linéaire à gauche; une unité d'usi- nage linéaire à l'extérieur; une-unité d'usinage linéaire à l'intérieur; une unité d'usinage de chanfreinage à droite; une unité d'usinage de chan- freinage à gauche; une unité d'usinage de chanfreinage à l'extérieur; et une unité d'usinage de chanfreinage à l'intérieur. 4 Procédé de commande de sélection d'outils d' un centre d'usina- ge suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mode d'usinage de surfaçage comprend une unité d'usinage de fraisage cylindrique; une unité d'usinage des surfaces planes par fraisage en bout; une unité d'usinage des crêtes par fraisage en bout; une unité d'usinage par fraisage en bout des creux; une-unité d'usinage des crêtes par fraisage en bout des creux; une unité d'usinage des vallées par fraisage en bout des creux; et une unité d'usinage des rainures par fraisage en bout.