La composition de base d’une machine-outil à commande numérique (CNC) comprend un porte-programme d’usinage, un dispositif CNC, un servomoteur, le bâti principal et d’autres dispositifs auxiliaires. Le principe de fonctionnement de chaque composant est résumé ci-dessous.
Programme de traitement des transporteurs
Lorsqu’une machine-outil à commande numérique (CNC) est en fonctionnement, les opérateurs n’ont pas besoin de la piloter directement. Pour la contrôler, il est nécessaire de compiler un programme d’usinage. Ce programme comprend la trajectoire relative de l’outil et de la pièce sur la machine, les paramètres d’usinage (avance, vitesse de broche, etc.) et les mouvements auxiliaires. Le programme est enregistré sur un support de stockage spécifique, tel qu’une bande perforée, une cassette audio ou une disquette, selon un format et un codage précis. Les informations du programme sont ensuite transmises à l’unité CNC via le dispositif d’entrée de la machine-outil.
Dispositif CNC
Le dispositif de commande numérique est l’élément central de la machine-outil à commande numérique. Les dispositifs de commande numérique modernes sont tous de type CNC (Commande Numérique par Calculateur). Ce type de dispositif utilise généralement plusieurs microprocesseurs pour réaliser les fonctions de commande numérique grâce à un logiciel programmé ; on l’appelle donc également commande numérique par logiciel (CN logicielle). Le système CNC est un système de contrôle de position qui interpole la trajectoire de mouvement idéale à partir des données d’entrée, puis la transmet à l’unité d’exécution pour usiner les pièces requises. Ainsi, le dispositif de commande numérique se compose principalement de trois parties : entrée, traitement et sortie. Toutes ces tâches sont organisées de manière optimale par le programme informatique, permettant ainsi un fonctionnement coordonné de l’ensemble du système.
périphérique d’entrée
Les instructions de commande numérique sont saisies dans le dispositif de commande numérique. Différents dispositifs de saisie existent selon le support du programme : clavier, disque, communication directe avec le système CAO/FAO et commande numérique directe (DNC) connectée à un ordinateur central. De nombreux systèmes utilisent encore des lecteurs photoélectriques sur bande perforée.
(1) Méthode d’entrée sur bande de papier. Le programme de pièce peut être lu à l’aide d’un lecteur photoélectrique de bande de papier pour contrôler directement le mouvement de la machine-outil, ou le contenu de la bande de papier peut être lu dans la mémoire, et le programme de pièce stocké dans la mémoire peut être utilisé pour contrôler le mouvement de la machine-outil.
(2) Mode de saisie manuelle des données MDI. L’opérateur peut utiliser le clavier du panneau de commande pour saisir les instructions du programme de traitement, ce qui convient aux programmes relativement courts. En mode édition (EDIT) de l’appareil de commande, le logiciel permet de saisir le programme de traitement et de l’enregistrer dans la mémoire de l’appareil. Ce mode de saisie permet la réutilisation du programme. Il est généralement utilisé pour la programmation manuelle. Sur les appareils à commande numérique dotés d’une fonction de programmation conversationnelle, il est possible de sélectionner différents menus en fonction des questions affichées à l’écran, d’utiliser le dialogue homme-machine et de saisir les valeurs numériques nécessaires pour générer automatiquement le programme de traitement.
(3) Adopter la méthode de commande numérique directe (DNC). Le programme de la pièce est enregistré sur l’ordinateur central, et le système CNC reçoit les segments de programme suivants de cet ordinateur pendant l’usinage. La méthode DNC est principalement utilisée lors de la conception de pièces complexes à l’aide d’un logiciel de CAO/FAO et de la génération directe des programmes de pièces.
Traitement de l’information
Le dispositif d’entrée transmet les informations de traitement à l’unité CNC et les compile en données interprétables par l’ordinateur. Après traitement et stockage de ces informations étape par étape, conformément au programme de commande, l’unité de sortie envoie des commandes de position et de vitesse au système d’asservissement et à l’unité de commande principale. Les données d’entrée du système CNC comprennent : les informations de contour de la pièce (point de départ, point d’arrivée, ligne droite, arc, etc.), la vitesse d’usinage et d’autres informations de traitement auxiliaires (changement d’outil, changement de vitesse, commutation du liquide de refroidissement, etc.). Le traitement des données a pour but de préparer l’usinage avant l’opération d’insertion. Le programme de traitement des données inclut également la compensation du rayon de l’outil, le calcul de la vitesse et le traitement des fonctions auxiliaires.
périphérique de sortie
Le dispositif de sortie est relié au servomécanisme. Il reçoit l’impulsion de sortie de l’unité arithmétique, conformément à la commande du contrôleur, et la transmet au système de servocommande de chaque coordonnée. Après amplification, le système de servocommande actionne la machine-outil pour effectuer les mouvements requis.
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