Brevet FR2625699A1 — publié le 19890713

La présente invention concerne les procédés de contrôle d'un programme pour l'usinage d'une pièce par un tour à commande numérique, ainsi que les dispositifs qui permettent de mettre en oeuvre ces procédés. Les industries métallurgiques telles que, par exemple, l'aéronautique, l'industrie de l'automobile, etc..., mais aussi les centres de formation comme les lycées techniques ou professionnels, utilisent de nombreux tours à commande numérique. D'une façon générale, un tour à commande numérique comporte un porte-outil qui est fixé sur des moyens lui permettant d'être déplacé suivant deux axes. De plus, le tour à commande numérique comporte un organe de traitement programmable dont les sorties sont aptes à délivrer des signaux de commande pour déplacer le porte-outil afin que celui-ci, tout en commandant le travail de l'outil, suive un profil ou contour bien déterminé.Aussi, l'organe de traitement est-il généralement constitué par un ordinateur du type programmable qui comporte des mémoires pouvant être alimentées à partir de programmes élaborés afin d'obtenir les signaux de commande de déplacement du porte-outil pour réaliser la pièce désirée. Ces programmes sont généralement élaborés par des informaticiens qui transposent des données cotées relevées, par exemple, sur des plans industriels, en données numériques aptes à être fournies à l'organe de traitement, en l'occurrence un ordinateur. Bien que de nombreux procédés permettent actuellement de les simplifier, ces opérations sont relativement compliquées et, malgré tout le soin que les informaticiens mettent à les réaliser, elles peuvent parfois conduire à des erreurs. Pour contrôler une telle élaboration de programme, il n'existe en fait que deux procédés essentiels qui sont une relecture très attentive du programme ou la réalisation d'une pièce en réel par la machine-outil commandée directement par le programme. Une relecture attentive est longue et couteuse et ne peut jamais donner entière satisfaction car il reste, malgré tout, toujours des incertitudes et, pour une sécurité totale, on est obligé de passer au deuxième procédé qui consiste à réaliser une pièce réelle. Cette méthode donne entière satisfaction pour la vérification d'un programme. Elle présente néanmoins l'incontestable inconvénient d'obliger à mettre au rebut la pièce réalisée selon le programme, s'il s'avère que celui-ci comporte des erreurs. On conçoit aisément que, dans certains domaines, par exemple celui de l'aéronautique, ce procédé soit fort coûteux. De plus, les erreurs dans la programmation d'une pièce à usiner peuvent provoquer au moment de la fabrication de cette pièce des accidents plus ou moins graves. Les accidents sans gravité, qui sont les plus fréquents, pénalisent les premières pièces, occasionnant des dépenses coûteuses en matière et en temps de mise au point et de réglage.Les autres accidents, dont certains peuvent être très graves, sont en général ceux qui se produisent quand les éléments mobiles, tels que la tourelle et les outils, viennent en contact avec la pièce ou le mandrin en rotation, entraînant la projection d'éclats de métal, la détérioration de la machine et pouvant aller jusqu'à occasionner des blessures à l'opérateur. Ces risques, dont l'opérateur a connaissance, lui font craindre la mise en route de la machine et surtout dans le cas d'un jeune apprenti, ils peuvent provoquer une appréhension démotivante. Dans tous les cas, l'operateur a tendance à hésiter et il perd beaucoup de temps pour la réalisation des réglages, la mise au point de la première pièce et le lancement de la série des pièces à usiner. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus et de mettre en oeuvre un procédé de contrôle d'un programme d'usinage d'une pièce par tour à commande numérique, qui donne entière satisfaction quant à la vérification et qui, de plus, ait un coût de mise en oeuvre des plus faibles en évitant, notamment, de gaspiller du matériau d'usinage, des outils d'usinage, etc... La présente invention a aussi pour but de réaliser un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de contrôle d'un programme d'usinage d'une pièce par un tour à commande numérique comportant un outil d'usinage, des moyens commandables pour déplacer ledit outil et un organe de traitement électronique programmable apte à élaborer des signaux de commande desdits moyens commandables pour déplacer l'outil, caractérisé par le fait qu'il consiste - à remplacer ledit outil par des moyens de traçage en un point de telle façon que le point de traçage soit confondu avec le point d'usinage, - à disposer solidairement du bâti du tour une table de support pour une feuille de matériau apte à réagir auxdits moyens de traçage, - à programmer ledit organe de traitement avec ledit programme de commande de la pièce à réaliser, - à commander les moyens commandables pour déplacer le moyen de traçage par rapport à ladite table par l'organe de traitement programmé par ledit programme de commande, pour marquer ladite face de la feuille par les moyens de traçage point par point afin d'obtenir une figure visualisable, et, - à comparer ladite figure visualisable à un dessin prédéterminé de définition de la pièce à obtenir pour en déduire la qualité de la définition dudit programme. La présente invention a aussi pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus pour le contrôle d'un programme d'usinage d'une pièce par un tour à commande numérique, comportant un outil d'usinage, des moyens commandables pour déplacer ledit outil et un organe de traitement électronique programmable apte à élaborer des signaux de commande desdits moyens commandables pour déplacer l'outil, caractérisé par le fait qu'il comporte - des moyens pour interchanger ledit outil d'usinage avec un moyen de traçage, de façon que le point de traçage soit en coïncidence avec le point d'usinage, - une table de support solidaire du bâti du tour ; et - des moyens pour positionner sur ladite table, par rapport à un référentiel donné, au moins une feuille de matériau apte à réagir audit moyen de traçage. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables; La figure 1 représente, vu en perspective, un mode de réalisation d'un dispositif de contrôle d'un programme d'usinage selon l'invention. La figure 2 représente le bloc diagramme fonctionnel du mode de réalisation du dispositif selon la figure 1. La figure 3 est, vue de côté, une représentation du mode de réalisation selon la figure 1 illustrant plus particulièrement le moyen d'alimentation d'un outil de traçage, et, La figure 4 représente une vue permettant d'expliciter le résultat qui peut être obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. L'invention concerne un procédé de contrôle d'un programme d'usinage d'une pièce par un tour à commande numérique. Un tel tour comporte un porte-outil associé à des moyens commandables pour déplacer l'outil, en permettant à l'outil de décrire une courbe prédéterminée tout en travaillant le matériau à usiner, de façon à réaliser ainsi automatiquement la pièce voulue. Le porte-outil est généralement disposé sur des moyens du type glissières, par exemple à- crémaillère, pour obtenir un déplacement de l'outil dans un référentiel à deux dimensions x,z. Pour obtenir le déplacement du porte-outil suivant une courbe bien déterminée, le tour comporte généralement un organe de traitement électronique programmable apte à élaborer des signaux de commande pour déplacer l'outil. Le procédé selon l'invention consiste alors, tout d'abord, à associer au bâti du tour une table de traçage et à remplacer l'outil sur le porte-outil par un moyen de traçage ponctuel, de telle façon que le point de traçage soit confondu avec le point d'usinage quand l'outil est sur son porte-outil. Sur la table est ensuite disposée solidairement une feuille de matériau apte à réagir au moyen de traçage. Quand ces opérations préliminaires sont terminées, l'organe de traitement est programmé avec le programme de commande d'usinage qui correspond à la définition de la pièce. Les moyens commandables pour déplacer le moyen de traçage sont alors alimentés à partir des signaux élaborés par l'organe de commande programmé avec le programme tel que défini ci-dessus. De cette façon, le moyen de traçage parcourt la face de la feuille de matériau pour la marquer d'une figure visualisable qui est, en fait, une représentation matérialisée de l'exécution du profil que devrait suivre l'outil s'il était commandé par le programme défini ci-dessus. Quand l'ensemble des ordres émis par le programme a été élaboré, la feuille est marquée de la figure complète représentative de l'élaboration des ordres donnés par ce programme et cette figure peut alors être comparée#, par exemple, à un dessin ou gabarit prédéterminé représentant le tracé qui devrait être réellement obtenu par le programme élaboré de façon correcte. Dans un mode avantageux de mise en oeuvre du procédé, le matériau de la feuille destinée à être marquée par le moyen de traçage est choisi transparent, ce qui permet de comparer facilement, en la superposant, la figure tracée sur la feuille à celle reproduite sur le dessin, ce dessin pouvant être, par exemple, la coupe d'un dessin industriel. Si les deux figures se superposent parfaitement, ce qui est très facilement vérifiable à l'oeil, on peut en déduire que le programme de commande du tour est correct. L'avantage d'un tel procédé est de matérialiser très facilement la vérification de la qualité d'un programme de travail pour un tour, avec un coût de revient très faible, sans avoir à gaspiller du matériau et des outils d'usinage, ni à craindre d'accidents. Les figures 1 à 3 représentent un mode de réalisation d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, pour la vérification ou le contrôle de la qualité d'un programme d'usinage d'une pièce au moyen d'un tour 1 à commande numérique. Au tour 1 représenté est associée de façon amovible une table de traçage 2, par exemple montée par l'intermédiaire d'embases 3 et d'une crémaillère 4, schématiquement représentées. Le tour 1 comporte en outre, un porte-outil 5 monté, par exemple, sur des glissières de déplacement 6,7 dans un plan suivant deux directions perpendiculaires x,z, ce plan étant avantageusement horizontal. Le déplacement du porte-outil 5 par rapport à la glissière 7 est généralement obtenu par des moteurs du type pas-à-pas aptes à être alimentés par des signaux, par exemple, du type numérique. Le porte-outil 5 comporte des moyens de fixation rapide 8,9,10,11 pour solidariser ou désolidariser un outil, par exemple un outil à charioter, à dresser, à fileter, etc... Dans ce mode de réalisation, un moyen de traçage 12 est disposé et coincé dans un support d'embase 14 solidaire de la patte 11. L'ensemble formé de l'élément de traçage 13, de l'embase 14 et de la patte 11 est maintenu par lesdits moyens de fixation rapide de façon que le point de traçage 15 de l'élément 13 soit situé, par rapport au porte-outil, au même endroit que le point d'usinage qui serait effectué par l'outil si celui-ci était fixé sur le porte-outil. Selon l'invention, à la table de traçage 2, sont associés des moyens pour positionner sur celle-ci au moins une feuille 76 de matériau apte à être marqué par l'extrémité 15 de l'élément de traçage 13. A titre d'exemple, cette feuille de matériau 16 peut être constituée par une feuille de papier transparent apte à pouvoir être marquée, par exemple, par un stylographe du type à encre. La feuille 16 est maintenue sur la surface de la table 2, de façon que sa face 17 tournée vers la pointe 15 de l'élément de traçage 13 soit#située dans un plan de référence dont les paramètres de positionnement sont parfaitement définis. A titre d'exemple de réalisation, la feuille 16 est maintenue solidaire de la surface de la table 2 par des pattes de fixation 18,19 pinçant deux de ses bords latéraux opposés 20,21 avec la table 2, ces deux pattes de fixation 18,19 étant solidarisées à la table au moyen de vis molletées 22. Dans un mode de réalisation avantageux et simple, la feuille de matériau est constituée par une feuille de papier transparent et les moyens de traçage 12 ponctuels sont du type stylographe. Cependant, il peut aussi être prévu que la feuille de matériau soit constituée d'une feuille de matériau photosensible, le moyen de traçage 12 étant alors constitué par un générateur de faisceau lumineux, par exemple un générateur laser et par des moyens de focal isat ion du faisceau émis par le générateur au point d'usinage. Avantageusement, la feuille 16 est contenue dans une réserve 23 constituée, par exemple, d'un rouleau 24 associé à la table 2 par des moyens de paliers 25 de façon que le rouleau puisse pivoter autour d'un axe 26 parallèle au plan de la table, la feuille pouvant se dévider de ce rouleau 24 en étant guidée par exemple, au moyen d'un rouleau secondaire presseur 27 qui permet d'amener l'extrémité 28 de la feuille 16 en regard de l'espace 29 qui peut être réalisé entre les deux pattes 18,19 et la surface de travail de la table, quand les vis molletées 22 sont légèrement dévissées. A la machine 1, est généralement associé un organe de traitement électronique 30 schématiquement représenté sur la figure 2 tel que, par exemple, un micro-ordinateur 30 apte à être programmé à son entrée 31, par exemple, au moyen de données pré-enregistrées sur des moyens 32, tels que disquette, bande perforée, bande magnétique, et capable d'élaborer et de délivrer des signaux de commande sur les sorties 33 et 35, par exemple pour obtenir respectivement la commande du déplacement du chariot porte-outil par rapport à la table 2 suivant la direction z par des signaux de commande appliqués à l'entrée 36, et un déplacement en x par des signaux de commande appliqués à l'entrée 38. L'ensemble des moyens permettant d'obtenir le déplacement suivant ces deux directions tels que décrits précédemment et comprenant l'ensemble des moteurs pas-à-pas a été représenté schématiquement par le bloc 40 qui permet d'obtenir le déplacement de l'élément de traçage 13 sur la feuille 16 qui, dans l'exemple représenté, est disposée dans le plan de référence défini par les deux axes ox, oz (figure 2). Le dispositif tel que décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante Lorsqu'un programme d'usinage a été élaboré pour la réalisation d'une pièce par le tour à commande numérique décrit ci-dessus, pour en vérifier la bonne élaboration, on positionne l'extrémité 28 de la feuille 16 entre la table 2 et les deux pattes de fixation 18,19, en la bloquant en agissant sur les vis molletées 22. A la place de l'outil sur le porte-outil 5, on place l'élément de traçage 13, par exemple, un stylographe. Le programme est bloqué de telle façon que-la pointe 15 de l'élément de traçage 13 se trouve au contact de la face 17 de las feuille 16, par exemple, une feuille de papier transparent. Ensuite, les deux moyens 7,6 de translation du porte-outil 5 respectivement suivant les deux directions ox et oz sont commandés par le programme à partir de l'organe de commande 30 qui' alimente en signaux adaptés les deux entrées 36 et 38. Sous l'action de commande par ces signaux, le porte-outil va être déplacé de façon que la pointe 15 décrive une courbe en marquant d'une empreinte visible la surface 17 de la feuille 16. Lorsque l'ensemble du programme a été déroulé, on doit donc obtenir une figure visualisable 50, dont un exemple a été représenté sur la. figure 4. La figure visualisable ainsi réalisée doit théoriquement, si le programme a été correctement élaboré, représenter le déplacement de l'outil. Comme, généralement, cette pièce a été précédemment élaborée et exécutée sur dessin industriel, il est alors très facile de comparer le résultat obtenu sur la feuille 16 avec le tour à commande numérique et le dessin préélaboré qui constitue en fait un gabarit de comparaison. Pour effectuer cette comparaison, il suffit de désolidariser la partie de la feuille comprenant l'ensemble de la figure 50 tracée par les moyens de traçage 12 et de la superposer au dessin 51 de la pièce à réaliser, tel que défini ci-dessus, comme représenté sur la figure 4. Il est alors possible, même visuellement, de déterminer rapidement s'il y a, ou non, une complète coïncidence du contour 50 (en trait épais) tracé par le tour à commande numérique et de celui du dessin 51. A titre d'exemple, sur la figure Lt, on a fait sciemment apparaître un tracé erroné 52, représenté en traits interrompus et dû à une erreur de programmation, et qui, théoriquement, aurait dû être confondu avec la figure obtenue 50 par le tour à commande numérique. Dans cet exemple, il s'en déduit immédiatement que la programmation comporte une erreur d'élaboration. La programmation doit être revue pour que le tracé 52 en pointillés soit superposable au tracé 50 en trait plein. Bien entendu, si aucune non-coincidence n'était apparue, il en aurait été déduit que la partie du programme d'usinage était correcte. REVENDICATIONS 1 - Procédé de contrôle d'un programme d'usinage d'une pièce par un tour (1) à commande numérique comportant un outil d'usinage, des moyens commandables pour déplacer ledit outil, et un organe de traitement électronique (30) programmable apte à élaborer des signaux de commande desdits moyens commandables pour déplacer l'outil, caractérisé par le fait qu'il consiste - à remplacer ledit outil par un moyen de traçage (12) en un point (15), de telle façon que le point de traçage (15) soit confondu avec le point d'usinage, - à disposer solidairement du bâti du tour une table de support (2) pour une feuille (16) de matériau apte à réagir audit moyen de traçage, - à programmer ledit organe de traitement (30) ledit programme de commande de la pièce à réaliser, - à commander les moyens commandables (5) pour déplacer. le moyen de traçage (12) par rapport à ladite table (2) par l'organe de traitement programmé par ledit programme pour marquer ladite face de la feuille par le moyen de traçage (12) par point afin d'obtenir une figure visualisable, et, - à comparer ladite figure visualisable à un dessin prédéterminé de définition de la figure à obtenir pour en déduire la qualité de la définition dudit programme. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite feuille est en un matériau transparent et que la comparaison entre ladite figure visualisable et un gabarit est effectuée par superposition de ladite figure sur le gabarit, des non-colncidences étant représentatives d'une mauvaise qualité de la définition dudit programme. 3 - Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes pour le contrôle d'un programme d'usinage d'une pièce par un tour (1) à commande numérique comportant un outil d'usinage, des moyens commandables (5) pour déplacer ledit outil et un organe de traitement électronique (30) programmable apte à élaborer des signaux de commande desdits moyens commandables (40) pour déplacer l'outil, caractérisé par le fait qu'il comporte - des moyens pour interchanger ledit outil d'usinage avec un moyen de traçage (12), de façon que le point de traçage (15) soit en coincidence avec le point d'usinage - une table de support (2) solidaire du bâti du tour ; et - des moyens pour positionner sur ladite table (2) au moins une feuille de matériau (16) apte à réagir audit moyen de traçage. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour positionner sur ladite table au moins une feuille de matériau comportent une réserve (23) de ladite feuille et des moyens pour maintenir (18,19,22) l'extrémité (28) de ladite feuille plaquée sur ladite table (2). 5 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite réserve est constituée par un rouleau (24) sur lequel est enroulée ladite feuille de matériau, des moyens de paliers (25) pour positionner ledit rouleau par rapport à ladite table (2), et des moyens pour commander la rotation dudit rouleau afin d'en dévider une partie de ladite feuille. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que ladite feuille de matériau est constituée par une feuille de papier transparent. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le moyen de traçage ponctuel (12) est du type stylographe. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que ladite feuille de matériau est constituée par une feuille de matériau photosensible. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit moyen de traçage (12) est constitué par un générateur de faisceaux lumineux et par des moyens de focalisation dudit faisceau au point d'usinage.