Brevet FR2567440A1 — publié le 19860117

-1 L'invention concerne un procédé de reproduction de pièces mécaniques complexes par une machine-outil équipée d'un palpeur et fonctionnant en temps réel. Pour la reproduction de telles pièces, on utilise souvent la tech- nique du fraisage par copiage. Dans ce cas, le palpeur est guidé de façon à suivre le profil d'un modèle. La broche de la machine-outil est asservie au mouvement du palpeur de sorte que l'outil usinera la pièce à l'identique du modèle. Ce procédé présente l'inconvénient de donner lieu à des erreurs importantes dans la mesure o l'inertie de la machine empêche celle-ci de suivre exactement le mouvement du palpeur notamment dans les petits rayons de courbure parcourus à vitesse élevée. On peut aussi procéder par enregistrement du mouvement du palpeur sur support magnétique ou bande perforée. Dans ce cas, la vitesse de la broche de la machine outil peut être adaptée aux rayons de courbure du trajet de l'outil et par suite, la précision de restitution sera meilleure. Mais ce procédé nécessite d'utiliser la machine-outil deux fois: une fois pour le palpage et une fois pour l'usinage. La présente invention concerne un procédé permettant de réalaier un usinage en temps réel sans avoir les inconvénients des erreurs dues aux temps de réponse de la machine-outil. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description qui va suivre d'une machi- ne susceptible d'exécuter le procédé de l'invention. La figure 1 représente schématiquement les éléments essentiels d'une machine conforme à l'invention. On voit que la mise en oeuvre du procédé concerne une machine outil comportant une broche porte-outil (1) mobile suivant 3 axes XYZ perpendiculaires entre eux. Sous le support 2 de la broche, est monté un boitier mécanique (3) supportant lui-même le palpeur (4). Le boîtier mécanique est détaillé suivant la figure 2. Il est constitué de deux glissières horizontales à mouvement croisé (5) et (6). Sur la glissière (6) est montée une équerre (7) et une autre glissière à mouvement vertical (8). Le palpeur (4) est fixé sur une autre équerre solidaire de la glissière (8). Chacune des glissières comporte une partie fixe et une partie mobile, le mouvement relatif de ces éléments est assuré par un moteur avec une transmission mécanique assurant le déplacement linéaire. Le débat- tement de chacune des glissières est faible et de l'ordre de 20 à 50 mm. Ainsi, le boitier mécanique peut être compact et de poids modéré. Le déplacement relatif de chacun des éléments des glissières est mesuré par les moyens habituellement utilisés dans la technique de la machineoutil, soit par des règles optiques, par des codeurs optiques ou par le comptage des pas des moteurs si ceux-ci fonctionnent en pas à pas o éventuellement par tout autre moyen connu. On voit donc que la position du palpeur (4) pourra, à tout mo- ment, être définie par rapport au support mobile (2) au moyen de trois cotes X1 YI Z1 délivrées par les moyens de mesure du boitier mécanique porte-parpeur (3). La position du support (2) pourra, elle aussi, être définie par rapport à la partie fixe de la machine outil par trois cotes X2 Y2 Z2 obtenues à partir des moyens de mesure dont dispose la machine suivant ses trois axes d'usinage. Par conséquent, la position du palpeur sera définie intrinsèque- ment, à tout moment, par la somme des coordonnées X1 + X2, YI + Y2, Z1 +Z2. L'appareillage de commande de déplacement de la machine outil dispose de deux calculateurs et d'une mémoire M, le premier calculateur Cl est analogue à celui utilisé habituellement pour le déplacement des palpeurs de fraiseuses à copier. La mémoire M est utilisée pour stocker les coordonnées des cotes du palpeur (4) par rapport à la partie fixe de la machine outil. Le calculateur C2 est analogue à ceux utilisés pour déterminer la restitution d'un mouvement continu d'un outil à partir de cotes repré- sentatives de la forme d'un modèle. On va décrire maintenant le mode de progression habituel du palpeur et de l'outil. Au début de l'usinage, la fraise et le palpeur se trouvent au - repos, les trois glissières du boitier mécanique étant à leur calage d'ori- gine. Le calculateur CI communique au palpeur (4) ses ordres de dé- placement par lesquels celui-ci va suivre le profil du modèle. Les deux façons les plus connues pour déplacer un palpeur de reproduction consis- tent soit à imposer à celui-ci une déflexion constante si le palpeur est analogique et dans ce cas le rayon de l'outil tient compte de cette dé- flexion soit à imposer une suite de créneaux dont les segments sont sensi- blement parallèles et perpendiculaires au modèle si le palpeur est in c rémenta I. Tout autre procédé pourrait être utilisé sans sortir du cadre de Il'invention. Quand le palpeur s'est déplacé de quelques millimètres, I'outil étant jusque là resté fixe, la mémoire M a stocké un certain nombre de points ccractéristiques de la forme du modèle dans les limites de déplace- ment du palpeur. Dès que la mémoire M dispose d'un nombre de points caractéris- tiques suffisants, le calculateur C2 peut déterminer les ordres qu'il est nécessaire de donner soit à la commande numérique de la machine si celleci en est équipée, soit directement aux moteurs des axes d'usinage de la machine-outil, pour reproduire le trajet déjà parcouru par le palpeur. L'outil se déplacera donc de façon continue et commencera à reproduire sur la pièce le mouvement que le palpeur a parcouru immédia- tement avant, sur le modèle. Pendant le mouvement de la broche, le calculateur CI continuera à donner les ordres de déplacement au palpeur (4) par l'intermédiaire des 3 moteurs du boitier mécanique suivant les mêmes principes que précé- demment, c'est à dire que la déflexion sera gardée constante si le palpeur est du type analogique, ou bien le palpeur se déplacera suivant une suite de créneaux si le palpeur est incrémental. Dans ce dernier cas, les ins- tructions de déplacement correspondant à une suite de segments, la défi- nition de ceux-ci tiendra compte du vecteur vitesse de l'outil puisque la vitesse réelle du palpeur est la somme de deux vitesses, celle de l'outil d'une part et celle du palpeur (4) par rapport à l'outil, d'autre part. Dans le cas o on utilise un palpeur analogique, même si le boitier mécanique a une inertie telle qu'il y a eu une surdéflexion du pal- peur, celle ci pourra être mesurée de façon à en tenir compte et à ne mémoriser que des valeurs exactes des pôles représentatifs de la géométrie du modèle. Le calculateur C2 ou la commande numérique si la machine en est équipée pourra moduler la vitesse d'avance de l'outil(1)pour que le mouvement de(1)ne s'éloigne pas de sa trajectoire idéale au-delà d'une valer de référence définie à priori. En d'autres termes, les problèmes d'erreurs habituellement ren- contrés dans les fraises à reproduire conventionnelles à palpeur analogique fonctionnant en temps réel connus sous le nom d"'overshoot" et dos à à l'inertie mécanique de la machine outil seront éliminés. Bien entendu, à la fin du palpage la mémorisation de tous les pôles représentatifs de la géométrie du modèle pourra permettre une autre reproduction intégrale du modèle en fonctionnant en usinage en temps totalement différé, donc sans qu'il soit nécessaire de repalper le modèle. Par ailleurs, aussi bien en usinage en temps réel qu'en temps totalement différé, le calculateur C2 pourra tenir compte de certains pa- ramètres (modification d'échelle - correction de rayon d'outil) pour défi- nir le programme de restitution du mouvement de l'outil, ceci dans la limite o l'écart relatif entre le palpeur et l'outil ne dépasse pas le débattement possible du boitier mécanique. À8 2567440 REVEND ICATIONS 1) Procédé de reproduction de pièces complexes par palpage en temps réel caractérisé en ce que l'on rend mobile le palpeur par rapport à l'outil suivant trois mouvements motorisés, mesurables et perpendiculai- res entre eux. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on associe au palpeur un calculateur C1 permettant le pilotage du palpeur par action sur les moteurs du palpeur, une mémoire M permettant le stockage des coordonnées des points caractéristiques du modèle, un calcu- lateur C2 permettant de déterminer le mouvement de l'outil indépendam- ment de celui du palpeur soit par action sur les moteurs d'usinage, soit par action sur la commande numérique si la machine outil en est équipée. 3) Procédé selon les revendications précédentes consistant à faire anticiper le mouvement du palpeur sur celui de l'outil de façon que la vitesse de l'outil soit modulée en fonction des rayons de courbure du modèle.