Brevet FR2516827A1 — publié le 19830527

Procédé de commande d'usinage par fraisage. La présente invention se rapporte à un procédé de commande de l'usinage par fraisage effectué par une machine-outil à commande nu- mérique. Jusqu'à présent, pour effectuer un fraisage au moyen d'une ma- chine-outil du type décrit, il fallait que l'on détermine les chemins par- courus par l'outil pour obtenir la forme requise d'usinage, et qu'un pro- gramrmeur expérimenté possédant des connaissances étendues dans le do- mainie concerné établisse un programme et l'introduise dans la machine- outil. Au cours des dernières années, on a proposé un procédé tel que la forme souhaitée d'usinage soit classée et décomposée en plusieurs unités d'usinage afin que l'opérateur puisse, sans aucune aide du pro- grammeur, introduire directement les unités sélectionnées d'usinage dans la machine-outil qui établit et exécute, à son tour, un programme d'usinage conformément aux unités d'usinage introduites Dans ce pro- cédé, cependant, l'opérateur a la tâche excessivement lourde de déterminer les chemins parcourus par l'outil à chaque moment de l'usinage Dans ces conditions, la mise au point d'un procédé de commande d'usinage qui puisse soulager l'opérateur, est de plus en plus nécessaire. En conséquence, l'objet de la présente invention est de fournir un procédé de commande de l'usinage par fraisage effectué par une machine- outil à commande numérique, ce procédé étant perfectionné de manière telle qu'un programmeur ou un opérateur n'ait plus à déter- miner les chemins parcourus par l'outil. A cet effet, suivant la présente invention, le procédé de com- mande de l'usinage par fraisage effectué par une machine-outil à com- mande numérique comprend les stades suivants: classement et décompo- sition du fraisage en plusieurs unités d'usinage conformément à la for- me d'usinage; stockage, dans une mémoire d'enregistrement des mo- dèles d'usinage, des modèles d'usinage correspondant aux unités d'usi- nage; extraction de la mémoire d'enregistrement des modèles d'usina- ge, 4 orsq$tune des unités d'usinagó c irtr-3 duite, du modle du Linage Z qui correspond à l'unité d'usinage introduite; et calcul et détermination du chemin définitif parcouru par l'outil en fonction du-modèle d'usinage extrait. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels la figuré 1 est un schéma fonctionnel de commande d'une machine-outil à commande numérique à laquelle est appliquée la pré- sente invention l O la figure 2 est un tableau représentant la décomposition et la classification de l'usinage enmodes et en unités d'usinage la figure 3 est une illustration de modèles d'usinage corres- pondant aux unités d'usinage; et les figures 4 a et 4 b illustrent un exemple pratique d'usinage. On se reportera maintenant à la figure 1 Une machine-outil à commande numérique 1 comn prend une unité 2 de commande principale à laquelle sont reliés une unité 3 de commande de calcul des chemins parcourus par l'outil, une mémoire fichier 5 des outils, une mémoire 6 d'enregistrement des programmes, une unité 7 de commande d'intro- duction des données, une unité 9 d'affichage et un clavier 10 La mémoi- re fichier 5 des outils stocke diverses données concernant les outils à utiliser telles que les noms des outils, leurs diamètres, leurs longueurs, le nombre de lames, etc Une mémoire 11 d'enregistrement des mo- dèles d'usinage est reliée à l'unité 3 de commande de calcul du cheminparcouru par l'outil Une mémoire 12 d'enregistrement des modes d'usinage, une mémoire 13 d'enregistrement des unités d'usinage et une mémoire 15 d'enregistrement des formes d'usinage sont reliées à l'unité 7 de com- mande d'introduction des données. Dans le fonctionnement de la machine-outil à commande numé- rique construite comme on l'a décrit ci-dessus, l'unité Z de commande principale extrait le MODE d'usinage de la mémoire 12 d'enregistre- ment des modes d'usinage par l'intermédiaire de l'unité 7 de commande d'introduction des données et le MODE d'usinage extrait est affiché sur l'unité 9 d'affichage. Plus précisément, le fraisage est décomposé, conformément à la forme d'usinage, en un mode d'usinage linéaire dans lequel est uti- lisée une fraise en bout ou un outil analogue, et en un mode d'usinage de surfaçage que l'on réalise au moyen d'une fraise cylindrique ou un outil analogue comme le représente la figure 2 En consultant les dessins d'usinage, l'opérateur décide auquel de ces deux modes appartient l'usi- nage à effectuer et il introduit le MODE d'usinage sélectionné par l'in- termédiaire du clavier 10 Lorsqu'elle reçoit le MODE d'usinage, l'uni- té 7 de commande d'introduction des données extrait du contenu de la mémoire 13 d'enregistrement des unités d'usinage, les unités d'usinage appartenant au MODE d'usinage introduit Les unités d'usinage extrai- tes sont affichées sur l'unité 9 d'affichage La mémoire 13 d'enregis- trement des unites d'usinage mémorise les noms des unités d'usinage appartenant à chaque MODE d'usinage de manière correspondant à cha- que forme d'usinage, comme le représente la figure 2 Chaque unité d'usinage est prévue pour effectuer une opération élémentaire d'usinage, comme le représente la figure 3. L'opérateur sélectionne ensuite, parmi les noms affichés sur l'unité 9 d'affichage, les noms des unités d'affichage correspondant aux opérations d'usinage à effectuer, en se référant aux dessins d'usinage et il introduit, par l'intermédiaire du clavier 10, les unités d'usinage sélectionnées L'unité 7 de commande d'introduction des données extrait ensuite du contenu de la mémoire 15 d'enregistrement des formes d'usi- nage, les facteurs KJ conditionnant l'usinage tels que la course de l'ou- til, la profondeur de coupe ou pénétration, la quantité de matière à en- lever par chanfreinage, le degré de finition, etc Ces facteurs KJ sont affichés sur l'unité 9 d'affichage pour permettre à l'opérateur de sé- lectionner et d'introduire les DONNEES nécessaires d'usinage La mé- moire 15 d'enregistrement des formes d'usinage mémorise les facteurs KJ conditionnant l'usinage afin de permettre la détermination de la nature de chaque unité d'usinage La disposition est telle que, dès qu'une unité d'usinage a été désignée, les facteurs KJ conditionnant l'usinage et né- cessaires à l'unité d'usinage désignée, sont extraits sans tarder L'opé- rateur introduit ensuite successivement sur l'unité 9 d'affichage les 16827 DONNEES d'usinage telles que les valeurs numériques réelles ou d'au- tres conditions'pour chacun des facteurs KJ, après avoir consulté les dessins d'usinage. Par ailleurs, l'unité 3 de commande de calcul des chemins par- courus par l'outil recherche dans la mémoire 11 d'enregistrement des modèles d'usinage le nom des unités d'usinage afin de déterminer les chemins parcourus par l'outil nécessaires pour exécuter cette unité d'usinage Comme on le verra d'après la figure 3, la mémoire il d'en- registrement des modèles d'usinage mémorise les MODELES d'usinage correspondant aux unités respectives d'usinage Par exemple, une unité (AI) d'usinage linéaire au centre est un modèle PAT d'usinage dans le- quel l'outil se déplace de telle manière que son axe CR parcourt un che- min PASS reliant un point de départ SPT à un point d'arrivée FPT qui sont introduits par l'opérateur De même, une unité (A 2) d'usinage li- néaire à droite et -une unité (A 3) d'usinage linéaire à gauche sont-des mo- dèles PAT d'usinage dans lesquels l'outil parcourt le chemin PASS intro- duit par l'opérateur, l'axe CR de l'outil étant décalé respectivement vers la droite et vers là gauche, d'une distance prédéterminée par rapport au chemin PASS. Une unité (A 4) d'usinage linéaire à l'extérieur est un modèle PAT d'usinage dans lequel le chemin parcouru par l'outil est déterminé en conformité avec la forme SHP de la pièce introduite par l'opérateur, de sorte que l'outil 16 se déplace le long de la surface extérieure de la pièce pour usiner celle-ci. Par contre, une unité (A 5) d'usinage linéaire à l'intérieur est un modèle d'usinage dans lequel le chemin parcouru par l'outil est déter- miné en conformité avec la forme SHP de la pièce introduite par l'opéra- teur comme dans le cas de l'unité (A 4) d'usinage linéaire à l'extérieur, mais l'outil se déplace le long de la surface périphérique intérieure de la pièce. Une unité (A 6) d'usinage de chanfreinage à droite est un modèle d'usinage dans lequel la partie de la pièce située à droite d'un chemin PASS introduit par l'opérateur est-chanfreinée, tandis que la partie située à gauche de ce chemin PASS demeure non chanfreinée En effectuant ce 16827 modèle d'usinage, t O'*tl 6 se déplace avec un décalage prédéterminé vers la droite par rapro:t zu chemin parcouru PASS. Par contre, uile unité (A-7) d'usinage de chanfreinage à gauche est un modèle d'usinage dans lequel la partie de la pièce située à gauche du chemninr PASS est chanfreinée, tandis que la partie située à droite de ce clher;r demeure non chanfreinée A cet effet, l'outil se déplace avec un décalage prédéterminé vers la gauche par rapport au chemin parcou- ru PASS, Une unité (A 8) d'usinage de chanfreinage à l'extérieur est un Xi C r-odèle PAT d'usinage dans lequel le chemin PASS parcouru par l'outil est déterminé en conformité avec la forme SHP de la pièce introduite par l'opérateur de manière à déplacer l'outil 16 le long de la surface extérieure de la pièce afin de la chanfreiner. Par contre, une unité (A 9) d'usinage de chanfreinage à l'inté- rieur est un modèle PAT d'usinage dans lequel le chemin PASS parcouru par l'outil est déterminé en conformité avec la forme SHP de la pièce intro- duite par l'opérateur comme dans le cas de l'unité (A 8) d'usinage de chanfreinage à l'extérieur, mais de manière à déplacer l'outil 16 le long- de la surface intérieure de la pièce afin de la chanfreiner. Une unité (B 10) d'usinage de fraisage cylindrique, une unité (BI l d'usinage des surfaces planes par fraisage en bout et une unité ( 313) d'usinage par fraisage en bout des creux sont des modèles d'usi- nage dans lesquels l'outil 16 se déplace en suivant de près des modèles respectifs CPT de coupe en conformité avec la forme SHP de la pièce (coordonnées) introduite par l'opérateur, ce qui permet d'enlever la ma- tière comme le représentent les parties hachurées. Une unité (B 12) d'usinage des crêtes par fraisage en bout, une unité (B 14) d'usinage des crêtes par fraisage en bout des creux et une unité (B 15) d'usinage des vallées par fraisage en bout des creux sont des modèles PAT d'usinage dans lesquels l'outil 16 se déplace en suivant des modèles prédéterminés CPT de coupe en conformité avec la forme SHP de la pièce introduite par l'opérateur, ce qui permet d'enlever la ma- tière comnme le reprësentent les deux parties hachurées sur les croquis res pc Ctif s. Une unité (B 16) d'usinage des rainures par fraisage en bout est un modèle d'usinage dans lequel l'outil 16 se déplace en suivant de près un modèle prédéterminé CPT de coupe en conformité avec la forme SHP de la pièce introduite par l'opérateur, ce qui permet d'enlever la ma- tière de la partie entourée d'une ellipse sur le croquis. Les facteurs KJ conditionnant l'usinage et qui sont introduits par l'opérateur en même temps que les unités d'usinage, comprennent la course H 1 de l'outil, la profondeur de coupe ou pénétration t 1, t 2, et la quantité de matière C 1 à enleîer par chanfreinage représentées à la figure 3 Dès qu'elle a reçu ces données d'usinage, l'unité 2 de comman- sélectionne, de principale/dans la mémoire fichier 5 des outils, l'outil optimum à utiliser pour l'usinage L'unité 2 de commande principale informe ensui- te l'unité 3 de commande de calcul du chemin parcouru par l'outil, de l'outil sélectionné L'unité 3 de commande calcule ensuite et détermine les chemins parcourus par les outils 16 à partir des données d'usinage, ainsi que les diamètres et les longueurs de ces outils 16, de manière à corriger le modèle PAT d'usinage extrait de la mémoire 11 d'enregis- trement des modèles d'usinage,et le chemin parcouru par l'outil, ainsi calculé, est stocké sous la forme d'un programme PRO d'usinage, dans la mémoire 6 d'enregistrement des programmes. L'usinage est effectué en pratique en conformité avec le pro- gramme PRO d'usinage stocké dans la mémoire 6 d'enregistrement des programmnes Par exernple, pour fornier par enlèvement de matière un creux 17 b présentant une partie saillante centrale 17 a à partir d'une pièce 17 en forme de table comme le représente la figure 4 a, l'opéra- teur sélectionne, par l'intermédiaire du clavier 10, l'unité B 14 d'usina- ge des cretes par fraisage en bout des creux et, en même temps, il in- troduit les formes du creux 17 b et de la partie saillante 17 a, sous la forme de valeurs de coordonnées, ainsi que la course H de l'outil et la profondeur t 1 de coupe En réponse à ces introductions de données, l'unité 2 de commande principale sélectionne, parmi les outils enre- gistrés dans la mémnoire fichier 5 des outils, une fraise en bout dont le nombre de lames, le diamètre et la longueur sont le mieux approprieés lusi'nage en question, et elle in Dorme l'unité 3 de commande de calculs de la nature de ce fraisage en bout Après avoir reçu ces informations relatives au fraisage en bout, l'unité 3 de commande de calcul calcule le chemin définitif K parcouru par l'outil en tenant compte, à la fois, du modèle CPT de coupe constituant le modèle PAT d'usinage extrait de la mémoire 11 d'enregistrement des modèles d'usinage, et des formes du creux 17 b et de la partie saillante 17 a introduites par l'opérateur, ainsi que d'autres facteurs nécessaires L'usinage effectué par l'outil 16 com- mence au point Pl représenté à la figure 4 a et il se continue ensuite en conformité avec le modèle CPT de coupe L'outil 16 se-déplace d'abord pour usiner la zone comprise entre la paroi du creux 17 b et la partie saillante 17 a A cet effet, l'outil 16 parcourt des chemins K analogues au profil du creux 17 b tout en glissant progressivement vers la ligne ex- térieure du creux 17 b de manière à usiner et former le creux 17 b L'ou- til revient ensuite au point Pl pour effectuer l'usinage de la partie sail- lante 17 a Comme le représente la figure 4 b, l'outil 16 parcourt des chemins analogues au profil de la partie saillante 17 a tout en glissant progressivement vers cette dernière afin de terminer l'usinage du creux 17 b avec en son centre la partie saillante 17 a. On peut imaginer qulun usinage incomplet de la paroi du creux a lieu lorsque l'outil passe de l'usinage du creux 17 b à l'usinage de la partie saillante 17 a Afin d'éviter cet inconvénient, on effectue une opé- ration de correction pendant quelques instants après que l'outil est re- parti du point Pl, c'est-à-dire après le début de l'usinage de la partie saillante 17 a, en modifiant le chemin K analogue au profil de la partie 17 a pour le rendre analogue à la forme du creux 17 b Plus précisément, cette correction s'effectue comme on va le décrire Supposons qu'il y a deux chemins parcourus par l'outil: un chemin intérieur KI analogue au creux 17 b et un chemin K 2 analogue au profil de la partie saillante 17 a. L'outil 16 parcourt le chemin K 2 uniquement dans la partie de ce chemin K 2 qui ne passe pas à l'extérieur du chemin Ki; dans les autres régions, c'est-à-dire pour la partie du chemin K 2 qui passe à l'extérieur du chemin Ki, l'outil parcourt le chemin KI On peut imaginer des modèles CPT de coupe constituant les modèles PAT d'usinage, autres que ceux qui ont été mentionnés ci-dessus Il doit être bien clair pour l'homme de l'art que la présente invention peut être réalisée avec n'importe quel modèle PAT d'usinage déterminé de manière à correspondre à chaque unité d'usinage, quel que soit le genre de modèle CPT de coupe consti- tuant le modèle PAT d'usinage. Comme on vient de le décrire, suivant la présente invention, des modèles PAT d'usinage correspondant aux unités respectives d'usinage sont stockés dans la mémoire ll d'enregistrement des modèles d'usina- ge et, lorsqu'une unité d'usinage est introduite, le modèle PAT d'usina- ge correspond à l'unité d'usinage introduite, est extrait et, ensuite, le chemin définitif K parcouru par l'outil est déterminé en conformité avec le modèle PAT d'usinage ainsi extrait Le chemin parcouru par l'outil est donc déterminé automatiquement et simplement par l'introduction, par l'opérateur,des données nécessaires d'usinage, etc en m e temps que de l'unité sélectionnée d'usinage. On peut donc obtenir un procédé perfectionné de commande d'usinage par fraisage, qui élimine la nécessité, pour le programmeur ou l'opérateur, de déterminer les chemins parcourus par l'outil. La présente invention n'est pas limitée-aux exemples de réali- sation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaftront à l'homme de l'art. RE VE DICAT IONS 1 Procédé de commande de l'usinage par fraisage effectué par un:nachine-outil cornirmande numérique, caractérisé en ce qu'il com- pre -d les stades de classement et décomposition du fraisage en plusieurs unités lduiv'nage conformérnent à la forme d'usinage; stockage, dans une rnàûoi'oe d'enregistrement des modèles d'usinage, des modèles d'usina- ge corre ipondant aux unites d'usinage; extraction de la mémoire d'en- regis Zrement des modèles d'usinage, lorsqu'une des unités d'usinage -:st intrz,duite, du modèle d'usinage qui correspond à l'unité d'usinage introduite; et calcul et détermination du chemin définitif parcouru par l'outil en fonction du modèle d'usinage extrait. 2 Procédé de commande de l'usinage par fraisage effectué par une machine-outil à commande numérique suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le fraisage est décomposé en un mode d'usinage li- néaire et un mode d'usinage de surfaçage, chacun de ces modes compor- tant plusieurs unités d'usinage. 3 Procédé de commande de l'usinage par fraisage effectué par une machineoutil à commande numérique suivant la revendication Z, caractérisé en ce que le mode d'usinage linéaire 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'usinage linéaire à l'exté- rieur; une unité d'usinage linéaire à l'intérieur; une unité d'usinage de chanfreinage à droite; une unité d'usinage de chanfreinage à gauche; une unitéd'usinage de chanfreinage à l'extérieur; et une unité d'usinage de chanfreinage à llitérieur. 4 Procédé de commande de l'usinage par fraisage effectué par une machineoutil à commande numérique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le mode d'usinage de surfaçage comprend une uni- té d'usinage de fraisage cylindrique; une unité d'usinage des surfaces planes par fraisage en bout; une unité d'usinage des crêtes par fraisa- ge 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 valles par fraisage en bout des creux; et une unité dusi- nag dek rainurez par fraisage en bou k