FR2459110A1 - Machine-outil a commande numerique - Google Patents

Abstract

A.MACHINE-OUTIL A COMMANDE NUMERIQUE EQUIPEE D'UN BLOC DE COMMANDE 2 MUNI D'UN PANNEAU DE COMMANDE 21 PORTANT DES COMMUTATEURS A TOUCHES. B.MACHINE-OUTIL CARACTERISEE EN CE QUE LE BLOC DE COMMANDE COMPREND DES TOUCHES DE FONCTIONS 22 DESTINEES A CHOISIR UNE FORME A USINER, DES LAMPES TEMOINS 23 DESTINEES A TRADUIRE LES TYPES DE VALEURS NUMERIQUES A INTRODUIRE SUCCESSIVEMENT DANS L'ORDRE DANS LEQUEL CES VALEURS NUMERIQUES DOIVENT ETRE INTRODUITES, DE MANIERE A GUIDER UN OPERATEUR, ET DES TOUCHES DECIMALES 24 DESTINEES A INTRODUIRE LES VALEURS NUMERIQUES CONCRETES A UTILISER A PARTIR DES INDICATIONS DES LAMPES TEMOINS 23. C.L'INVENTION CONCERNE LES COMMANDES D'USINAGE AUTOMATIQUE D'UNE MACHINE-OUTIL.

Description

24591 10

1. L'invention concerne une machine-outil à commande numérique destinée à usiner une pièce à la forme voulue par commande du mouvement de la pointe d'un outil à partir d'un point de référence de traitement ou d'usinage prédétermina, cette commande se faisant au moyen de données numériques. Classiquement la commande numérique des machines-outils se fait en introduisant comme données de commande sous forme codée, les paramètrescb la trajectoire suivie par la pointe de l'outil au cours de l'u inage. Dans une commande numérique classique dans laquelle on utilise comme moyens d'introduction des données numériques dans la partie de commande, une machine à écrire ou des bandes perforées portant les commandes codées, il est évidemment nécessaire de préparer un programme dans lequel sont codés les détails du processus

d'usinage. Cependant, comme cela est bien connu, cette prépara-

tion du programme pose de nombreux problèmes.

Ainsi la préparation du programme doit être

faite par un programmetir.ayant acquis des techniques spéciales-.

et la procédure de préparation d'un programme comprend les différentes étapes consistant à lire le dessin de la pièce pour décider du processus nécessaire à utiliser, de l'ordre d'usinage, de l'outil à utiliser, de la direction d'avance, de la vitesse d'avance, de la position d'avance rapide, de la position de départ de la coupe, du degré d'usinage, de la vitesse de rotation de la broche, de la commande de changement d'outil etc..., à préparer une feuille de codage sur laquelle ces données sont inscrites dans un ordre descriptif déterminé en utilisant un langage de programmation automatique tel que le APT ou le EXAPT, à introduire les données inscrites sur cette feuille dans un calculateur ou dans une machine automatique de préparation de bande (très chère) pour préparer une bande de commande numérique, ou à calculer à la main la trajectoire que l'outil doit suivre pour effectuer l'usinage, à préparer une feuille de programme sur laquelle les détails des résultats sont inscrits en langage de commande numérique suivant un format donné, et à donner cette feuille au perforateur qui prépare alors une bande perforée à partir de celle-ci ou qui manoeuvre le panneau de commande pour introduire directement les données au lieu de préparer la bande perforée portant l'enregistrement des données

o contenues dans la feuille de programme.

24591 10

2.- Cette procédure demande beaucoup de temps et de travail. De plus, comme la bande perforée ainsi préparée pour un type d'usinage particulier ne peut servir que pour ce type d'usinage, on se heurte à l'inconvénient que i la forme de l'usinage change même très légèrement, la bande ne peut

plus servir telle quelle.

Le brevet USA no 4.033.205 déposé par le mandataire de la présente demande décrit une machine-outil à commande numérique ne nécessitant absolument pas l'utilisation des bandes perforées telles que celles décrites ci-dessus et ses caractérisant en ce que les modes de travail des outils de coupe se classent suivant des cycles prédéterminés de sorte que l'information de commande s'introduit en machine par des

commutateurs numériques.

On se référera maintenant brièvement à ce brevet. Lorsqu'on veut usiner une pièce brute suivant une forme donnée on utilise le fait que la forme finale est une combinaison d'un certain nombre de formes de base ou formes simples élémentaires. En d'autres termes le processus

d'usinage permettant d'obtenir la forme finale est une combinai-

son d'un certain nombre d'opérations d'usinage simples élémen-

taires telles que la coupe à -un diamètre extérieur, la coupe à un diamètre intérieur, le dressage, la taille en biseau et le

rainurage.

Bien que la trajectoire d'un mouvement réel de la pointe de l'outil (ou l'amplitude et le sens de mouvement

de la pointe de l'outil) diffèrent pour chaque opération d'usi-

nage particulière, le mouvement de la pointe de l'outil pour

chaque opération d'usinage de base est constitué de la répéti-

tion d'un cycle de caractéristiques aux normes bien définies.

Si, par conséquent, le mouvement normalisé de l'outil correspondant aux formes élémentaires est lu dans la

mémoire de l'unité de commande, le réglage d'une opération d'usi-

nage de base particulière peut se faire simplement en choisis-

sant le signe d'identification associé à cette forme d'usinage de base par mise en oeuvre de commutateurs numériques, et en

choisissant ensuite les dimensions finales de la partie corres-

pondante de la pièce par utilisation de commutateurs numériques.

24591 10

3.- Si ces réglages associés aux différentes opérations d'usinage de base nécessaires sont effectués dans le bon ordre, et si l'on appuie sur le bouton de démarrage, la machine-outil calcule alors les trajectoires de l'outil dans l'ordre indiqué, sur la base des dimensions finales choisies,

suivant les cycles d'usinage correspondants, et effectue auto-

matiquement toutes les opérations d'usinage en déplaçant l'outil de manière répétitive jusqu'à ce que la forme finale voulue soit obtenue. Dans ce cas cependant, plus le nombre des

étapes d'usinage est grand plus il faut de commutateurs numé-

riques. Un autre problème est lié au fait que les opérations manuelles définies par les différentes étapes du processus d'usinage et par les signes d'identification correspondants,

peuvent devenir relativement compliquées.

Il existe en outre un système appelé EDM (à entrée de données manuelle) qui semble analogue au système

décrit ci-dessus en ce que les données de commande sont intro-

duites directement dans l'unité de commande sans utilisation

de bandes perforées.

Ce système, cependant, joue simplement le rôle d'une machine à écrire de préparation des bandes et d'une mémoire de stockage des données introduites par la machine à écrire; il n'est donc pas, en lui-même différent d'un système

introduisant directement des bandes.

Ainsi le système EDM nécessite l'utilisation d'un clavier exactement comme dans le cas de la préparation d'une feuille de programme commandant le mouvement de l'outil, et la préparation d'une bande à-partir de cette feuille de programme. Il serait beaucoup plus efficace que le perforateur

prépare les bandes dans un bureau plutôt que d'obliger ltopéra-

teur à introduire les données nécessaires èn-iusine. Normalement ce système n'est utilisé que pour des applications auxiliaires

telles que la correction dterreurs de préparation de la bande.

Etant donné que les machines-outils à commande numérique effectuent leur travail d'usinage à la forme voulue par commande de l'amplitude du mouvement de la pointe de l'outil à partir d'un point de référence d'usinage prédéterminé lié à la machine, comme décrit ci-dessus, il est nécessaire de déterminer avec précision les relations de position relative

entre la pointe de l'outil et le point de référence d'usinage.

24591 10

4.- La pratique courante consiste à fixer l'outil au porte-outil en réglant la position de la pointe de cet outil de façon que celui-ci se trouve dans une position prédéterminée prise comme point de référence, ou à mesurer avec précision la position de la pointe de l'outil après fixation de celui-ci, à introduire la valeur mesurée dans la partie de commande, et à calculer l'amplitude du mouvement du porte-outil à partir de cette position, ce qui permet ainsi de contr8ler le

mouvement du porte-outil pour usiner la pièce à la forme voulue.

L'amplitude du mouvement de la pointeede l'outil se calcule et se détecte en produisant des impulsions de

signaux au rythme d'une impubion par pas de mouvement prédéter-

miné (par exemple 0,001 mm), grâce à un détecteur de position

rotatif monté à l'extrémité d'une vis d'avancement de porte-

outil entratnëe par iun servo-moteur ou par une échelle linéaire

associée à une glissière.-

La distance entre la position de la pointe

de l'outil et le point de référence d'usinage doit être en per-

manence stockée en mémoire. Pour cette raison il faut employer une mémoire permanente telle qu'une mémoire à tore ou, si l'on utilise une mémoire non permanente telle qu'une mémoire à

semi-conducteur, il faut prévoir une batterie de maintien incor-

porée pour empêcher la disparition des données emmagasinées quand on coupe le courant d'alimentation. Cependant, même si l'on prend ces précautions pour que la mémoire conserve ses données emmagasinées lorsqu'on coupe le courant, les autres circuits

cessent de fonctionner quand on coupe le courant.

Si, par conséquent, le porte-outil se déplace, pendant que le courant est coupé, sous l'effet de causes extérieures telles que par exemple laction de vibrations et de forces extérieures, ou sous l'effet de l'inertie lorsque la coupure du courant se produit en cours d'usinage, l'amplitude de ce déplacement n'est pas enregistrée en mémoire de sorte que, si l'usinage reprend dans ces conditions lorsque le courant est

* rétabli, ce déplacement accidentel peut produire des erreurs.

Pour éviter cela on peut envisager d'ali-

menter sur batterie la majeure partie de la mémofre pour remettre à jour le contenu de cette mémoire en détectant l'amplitude du déplacement accidentel du porte-outil pendant la coupure du courant. Cependant le fait d'alimenter sur batterie tous les

245 91 10

5.- circuits de commande nécessite l'utilisation d'une batterie de grande capacité du fait de l'importance de la consommation de courant, et cette solution est pratiquement impossible à mettre

en oeuvre.

L'invention est destinée à résoudre les problèmes ci-dessus posés par les machines-outils à commande numérique classiques, et a pour principal but de créer une machine-outil à commande numérique du type programmable ne nécessitant pas l'utilisation de bandes de commande numérique et l'intvoduction de commandes de mouvement détaillées en langage numérique, mais comportant au contràre l'utilisation de mots

de repérage de touches de fonctions exprimés en clair, c'est-à-

dire en langage courant, de façon que lorsque l'opérateur appuie

sur une ou plusieurs touches de fonctions particulières indi-

quant une forme d'usinage voulue correspondant à une ou plusieurs formes d'usinage élémentaires ou formes d'usinage de base, un

micro-calculateur incorporé dans la machine décide automatique-

ment quelles sont les données nécessaires à introduire pour effectuer cet usinage particulier, et traduise ensuite cette décision en allumant des lampes témoins correspondant aux données choisies, ces allumages se faisant successivement dans l'ordre dans lequel les données doivent être introduites, ce qui permet ainsi à l'opérateur d'introduire les données numériques au moyen de touches décimales, en se basant sur les données

traduites.

A cet effet l'invention concerne.une machine-outil à commande numérique équipée d'un bloc de commande muni d'un panneau de commande portant des commutateurs à touches, dans laquelle les données relatives à la forme et aux cotes finales de la pièce, ainsi qu'aux conditions d'usinage comprenant la vitesse de rotation de la broche et la vitesse d'avance, sont

introduites directement dans le bloc de commande par les commu-

tateurs à touches, ce bloc de commande, lorsqu'il reçoit les

données d'entrée, préparant automatiquement un programme d'usi-

nage décidant des amplitudes et des sens de déplacement du

porte-outil, celui-ci étant mobile longitudinalement. et trans-

versalement par rapport à la machine-outil à partir d'un point de référence lié à la machine et contrôlant ainsi celle-ci de façon qu'elle effectue automatiquement l'usinage de la pièce à la forme voulue, machineoutil caractérisée en ce que le bloc

4591 10

6.- de commande comprend des touches de fonctions destinées A choisir une forme à usiner, des lampes témoins destinées à traduire les types de valeurs numériques à introduire successivement dans

l'ordre dans lequel ces valeurs numériques doivent être intro-

duites, de manière à guider un opérateur, et des touches déci- males destinées à introduire les valeursnumériques concrètes à

utiliser à partir des indications des lampes témoins.

Ainsi, la machine-outil à commande numéri-

que selon l'invention comporte un bloc de commande utilisant des mots de repérage de touches de fonctions exprimés en langage courant pour désigner une forme d'usinage voulue, des lampes témoins destinées à traduire successivement les types de données a introduire, et des touches décimales destinéessà introduire les données numériques effectives correspondant à la forme du dessin de la pièce, conformément à la traduction effectuée par

les lampes témoins.

Avec un tel appareil n'importe quelle --

'- personne capable de lire les dessins d'une pièce peut mettre en oeuvre la machine-outil à commande numérique selon l'invention en enfonçant une touche programmée en langage ordinaire, pour introduire les données correspondant à la forme d'usinage voulue,

aux cotes finales à obtenir et aux conditions d'usinage requises.

Etant donné qu'il n'est plus nécessaire,

comme auparavant, d'utiliser des bandes perforées et par consé-

quent un ou plusieurs programmeurs professionnels, et comme il n'est plus nécessaire d'autre part de préparer des feuilles de codage ou de programmes écrites entlangage spécifique, il faut un minimum de temps pour programmer un usinage. De plus le

procédé d'usinage optimum pour exécuter ce programme est auto-

matiquement choisi par le bloc de commande, de sorte qu'on ne risque plus de rencontrer des variations de rendement ou de qualité de finition comme c'était le cas jusqu'à maintenant

lorsqu'on faisait appel à des programmeurs.

Comme décrit ci-dessus, étant donné que les machines-outils à-commande numérique se mettent en oeuvre, pour obtenir une forme voulue, en contrôlant l'amplitude de déplacement de la pointe de l'outil à partir d'un point de

référence d'usinage prédéterminé, il est nécessaire de déter-

miner avec précision les relations de position relative entre la pointe de l'outil et le point de référence d'usinage. A ce

24591 10

7.- propos la machine-outil à commande numérique selon l'invention est conçue de telle manière qu'une fois la position de la pointe d'outil réglée avec précision lorsque cet outil est fixé au porte-outil au début de l'usinage, même si le courant est coupé (et par conséquent ài la source de courant alimentant le bloc de commande est coupée) et si le porte-outil se déplace pour une raison ou une autre pendant ce temps, on ne risque plus de

produire des erreurs d'usinage.

Plus précisément la machine-outil à commande numérique selon l'invention comprend des moyens de détection d'arrivée du porte-outil se fixant à un élément fixe par rapport à ce porte-outil mobile et entrant en jeu lorsqu'ils viennent en contact avec celui-ci, et des moyens de détection de position du porte-outil émettant des signaux à espacement régulier

correspondant aux mouvements du porte-outil mobile, la disposi-

tion étant telle que la position.du porte-outil obtenue lorsque les moyens de détection émettent un premier signal de' marquage après allumage des moyens de détection d'arrivée de porte-outil, corresponde au point de référence d'usinage, le mouvement du porte-outil au début de l'usinage démarrant de ce point de référence d'usinage. Ainsi, si l'usinage s'arrête ou si le

courant est coupé, le porte-outil est ramené au point de réfé-

rence d'usinage lorsque cet usinage reprend.

Par suite, même si le porte-outil se dépla-

çait accidentellement pendant ce temps sous l'effet de forces extérieures, ce déplacement ne risquerait pas de produire des erreurs d'usinage. De plus, comme les moyens de détection de

position du porte-outil sont de telle nature qu'il est indispen-

sable, dans toutes les machines-outils à commande numérique, que les moyens de détection d'arrivée de porte-outil se présentent par exemple sous la forme d'un interrupteur de butée, la dispo-' sition est très simple et très économique compte tenu du fait qu'on détecte avec précision le point de référence dusinage, cette disposition étant beaucoup plus avantageuse qu'un système utilisant une alimentation sur batterie de la majeure partie du bloc de commande pour obtenir la détection et la mise en mémoire d'un déplacement possible du porte-outil lorsque le

courant est coupé.

Ces différentes caractéristiques et avan-

tages de l'invention.apparattront plus clairement i la lecture 8.-

de la description détaillée qui suit et qui se réfère aux

dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective de l'aspect extérieur d'un tour à commande numérique utilisant la présente invention, - la figure 2 est un schéma de la partie essentielle du tour représenté sur la figure 1, - la figure 3 est une représentation schématique d'un mécanisme de détection de prote-outil monté sur le tour de la figure 2, - la figure 4 est un schéma de principe représentant schématiquement le bloc de commande du tour de la figure 1, - la figure 5 est une vue de face, à plus grande échelle, du panneau de commande des figures 1 et 4, - la figure 6 est une représentation schématique d'une pièce à usiner, montrant un exemple de forme d'usinage, - la figure 7 est une vue explicative des impulsions de signal fournies par un détecteur de position rotatif, - - la figure 8 est une diagramme des temps représentant la relation existant entre un signal émis par le détecteur d'arrivée de porte-outil et un signal émis par le détecteur de position de porte-outil, et - la figure 9 est une vue explicative d'un

mécanisme de détection de point de référence d'usinage.

Le tour représenté sur la figure 1 est un

exemple de machine-outil à commande numérique selon l'invention.

Ce tour est repéré dans son ensemble par la référence 1 et le bloc de commande de ce tour 1 est repéré dans son ensemble par la référence 2. Comme on peut mieux le voir sur la figure 2 représentant schématiquement la partie essentielle du tour, celui-ci comprend un socle 3, une table 4 pouvant glisser sur ce socle 3 dans le sens longitudinal du tour, c'est-àdire dans la direction Z, une glissière transversale 5 pouvant glisser sur la table 4 dans le sens transversal du tour, c'est-à-dire dans la direction X, et un porte-outil rotatif 6 fixé à la glissière transversale 5. Bien qu'on puisse fixer plusieurs outils dans le porte-outil 6, un outil unique 7 est fixé ici

dans ce porte-outil.

9.- La figure 3 représente schématiquement un mécanisme permettant de déplacer la glissière transversale 5

dans la direction X sur le socle 3.

La glissière transversale 5 se visse sur une vis d'avance 8 disposée suivant l'axe X, et peut avancer ou reculer lorsqu'on fait tourner la vis d'avance 8. Un détecteur de position de type rotatif 9 fixé à une extrémité de la vis d'avance 8 émet des impulsions également espacées correspondant

à un angle de rotation prédéterminé de la vis d'avance 8.

Lorsqu'elle reçoit ces impulsions la partie arithmétique 10 du bloc de commande 2 effectue les calculs nécessaires pour fournir un signal de sortie indiquant la position de la pointe de l'outil 7, et envoie ce signal de sortie à un circuit de servomécanisme 11. Ce circuit 11 fonctionne à partir des signaux fournis par la partie arithmétique 10, et à partir des données numériques introduites dans le bloc de commande 2 d'une manière qui sera décrite ci-après et indiquant de combien &a pointe de l'outil doit se déplacer, de manière à commander un moteur à courant continu 12 entra nant la vis d'avance 8 par l'intermédiaire de roues d'engrenages 13 et 14. De plus le mécanisme d'entrainement de la table 4 suivant l'axe Z est essentiellement le même que celui décrit ci-dessus, de sorte

qu'il n'est pas illustré sur les dessins.

L'usinage se fait à la forme voulue en com-

mandant la position de la pointe d'outil de cette façon. Le bloc de commande qui effectue cette opération sera maintenant décrite

en détail.

La figure 4 représente schématiquement le-

bloc de commande de la machine-outil à commande numér&iue selon l'invention qui, dans, le cas présent, est le tour 1. Ce bloc de commande 2 comprend un panneau de commande 21 permettant à

l'opérateur d'introduire les données nécessaires au fonctionne-

ment du tour 1, et un micro-calculateur 26 branché par l'inter-

médiaire d'une console d'interface 25 au panneau de commande 21,

ainsi qu'au tour 1 par l'intermédiàire d'un interface de machine-

outil 31, ce tour étant l'objet de la commande.

Sur le panneau de commande 21 sont montées des touches de fonctions 22, des lampes témoins 23 et des touches décimales 24. Les tcwhes de fonctions 22 servent à choisir une forme d'usinage c'est-à -dire un groupe de formes élémentaires 10.- ou formes de base à usiner par le tour 1, et utilisant en clair des mots du langage courant tels que "droit", "en pente", et

"rainurage". Quand une forme d'usinage est choisie par utilisa-

tion d'une ou plusieurs touches de fonctions 22, les lampes témoins s'allument successivement pour indiquer à l'opérateur que les données sont effectivement introduites de manière à effectuer l'opération d'usinage particulière choisie. Les lampes indiquent également des mots écrits en clair tels que "outil à

dégrossira, "tour par minute" et "profondeur de coupe". L'opéra-

teur doit simplement lire les valeurs numériques exactes du dessin de la pièce correspondant aux éléments indiqués par les lampes témoins 23, et introduire ces valeurs numériques au moyen

des touches décimales 24.

Le micro-calculateur 26 comprend une unité 4e calcul 27, une mémoire à lecture seule (MLS) 28, une mémoire à Accès aléatoire I (MAAI) 29 et une mémoire à accès aléatoire II (MAAII) 30. La MLS 28 comporte, emmagasinée à l'avance, les

données nécessaires pour effectuer des types d'usinage parti-

culiers, et les procédures indiquant les données à introduire en premier. Ainsi, quand une forme d'usinage est déterminée par une

ou plusieurs touches de fonctions 22, la MLS allume successive-

ment les lampes témoins correspondantes 23 associées aux éléments

concernés, suivant les données emmagasinées.

La MAAI 29 emmagasine les données numériques de différents paramètres tels que le NO d'outil, la vitesse de rotation, la cadence d'avance, la coordonnée X du point de fin d'alimentation, et la coordonnée Z de ce point, ces paramètres étant introduits par l'opérateur en utilisant les touches

décimales 24 et en se guidant sur les lampes témoins 23 s'al-

lumant successivement en fonction du programme emmagasiné dans

la MLS 26.

La MAAI 30 emmagasine les données relatives au mouvement de la pointe de l'outil respectivement pour les opérations de dégrossissage, de semifinition et de finition,

ces données étant utilisées quand la pièce est en cours d'usi-

nage sur le tour, et fournies par l'unité de calcul 27 travail-

lant sur la base des différentes données emmagasinées dans la MAAI 29. De plus les données emmagasinées dans la MAAJI30 sont remises à jour à chaque fois que la forme de la pièce à usiner sur le tour 1 change, et par conséquent à chaque fois que les

24591 10

11.- données calculées par l'unité de calcul 27 sur la base des

données emmagasinées dans la MAAI 29 changent.

Si la capacité de mémoire de la MAAI 29 est suffisante pour emmagasiner les données nécessaires à l'usinage de différents types de pièces, il n'est plus néces- saire alors de remettre à jour les données emmagasinées dans la MAAI 29 à chaque fois que la pièce change. Plus précisément, une fois que les données relatives à différents types de pièces sont emmagasinées, il suffit simplement de manipuler des touches sur le panneau de commande pour amener le calculateur à lire les données correspondant à l'usinage voulu et à mettre en oeuvre

cet usinage automatiquement.

L'opération consistant à amener le calcu-

lateur à lire les données relatives à un usinage particulier parmi les nombreuses données relatives aux différentes formes de pièces emmagasinées à l'avance dans la MAAI 29, et à effectuer l'usinage de la pièce, se déclenche au moyen d'un commutateur

de changement de pièce 32 (figure 5).

La disposition pratique sur le panneau de commande 21 des différentes touches permettant d'introduire les données dans le micro-calculateur 26, est indiquée à titre d'exemple sur la figure 5. Cette disposition sera maintenant

décrite-plus en détail.

Les r8les respectifs des touches de fonc-

tions 22, des lampes témoins 23 et des touches décimales 24, ont été décrits ci-dessus. Les touches de fonction 22 sort écrites en clair comme celaest indiqué. Les lampes témoins 23 sont également écrites-en clair et le système d'affichage est d'un type classique dans lequel seules les lettres sont éclairées

quand les lampes sont allumées.

Quand les valeurs numi'iques sont introduites par les- touches décimales 24, ces valeurs apparaissent dans une partie d'affichage 33. La référence 34 désigne un bouton de

démarrage de tableau utilisé pour envoyer un signal de démar-

rage de fonctionnement au mici-o-calculateur 26; la référence désigne un bouton de réglage qui, après introduction des données par les touches de fonctions et les touches décimales 24, amène le micro-calculateur 26 à emmagasiner ces données la référence 36 désigne un bouton de correction utilisé pour corriger des données préalablement choisies; la référence 37 12.-

désigne une touche de remise à zéro de toutes les étapes d'usi-

nage, destinéeà effacer les données relatives à toutes les étapes de processus introduites dans le micro-calculateur; la référence 38 désigne une touche de remise à zéro d'une seule étape d'usinage, destinée à effacer les données relatives à une seule étape d'usinage parmi les données introduites dans le micro-calculateur 26; la référence 39 désigne une touche de programme qui, après introduction des données nécessaires à l'usinage d'un type de pièce suivant une forme prédéterminée, dans la MAAI 29 du micro-calculateur 26, amène l'unité de calcul

27 à effectuer les différents calculs nécessaires au fonction-

nement du tour 1 sur la base des données contenues dans la MAAI 29 et à emmagasiner les données obtenues dans la MAAII 30; la référence 40 désigne un commutateur de changement de mode

de fonctionnement permettant par exemple de passer d'un fonc-

tionnement manuel à un fonctionnement automatique du tour; la référence 41 désigne des lampes témoins indiquant l'état de fonctionnement du tour 1; et la référence 42 désigne des lampes témoins de fonctionnement anormal indiquant des anomalies de fonctionnement éventuellement présentes dans les différents

dispositifs associés.

Par exemple si l'on manipule par erreur les touches de fonctions 22:pourchoisir une forme d'usinage impossible à effectuer, un signal deerreur de fonctionnement est - émis pour indiquer cette anomalie. En supposant qu'on doive usiner une pièce de forme compliquée en utilisant un certain nombre de formes d'usinage de base ou de formes élémentaires en lesquelles on décompose la forme compliquée, et en supposant que les étapes d'usinage correspondantes sont introduites dans

le micro-calculateur 26, la n&me étape d'usinage étant intro-

duite, les lampes témoins 23 s'allument pour demander l'intro-

duction des valeurs numériques correspondant à une certaine opération. Si les données numériques à introduire sont les mêmes-que celles introduites pour la' mme opération dans Ia (n-1)&m étape d'usinage, il suffit alors simplement d'enfoncer la touche 43 marquée "sans changement". Ensuite les valeurs numériques introduites pour l'opération correspondante dans la (n41)eme étape d'usinage sont introduites en mme temps que,ces valeurs apparaissent dans la partie d'affichage 33. Le groupe

2459 110

13.- de commutateurs représenté sur la droite de la figure 5 est utilisé pour commander manuellement le tour 1, ces commutateurs

ntétant pas décrits.

On décrira maintenant la manière de mettre en oeuvre le tour 1 en prenant comme exemple le cas de l'usinage d'une pièce cylindrique W représentée sur la figure 6, pour

l'amener aux cotes représentées en traits pleins.

On peut constater sur cette figure 6 que le

diamètre extérieur doit être tourné de façon linéaire. On enfon-

cera donc, parmi les touches de fonctions, celles qui sont marquées "diam. extérieur" "rectiligne" et "alimentation4 t,

pour indiquer la forme d'usinage voulue.

En ce qui concerne l'ordre dans lequel il faut enfoncer ces touches, celles-ci peuvent être enforrées au

hasard.

La forme d'usinage étant ainsi choisie, le micro-calculateur 26, conformément au programme correspondant

emmagasiné dans la MLS 28, allume les lampes témoinrs 23 indi-

quant à l'opérateur d'introduire les valeurs numériques dans l'ordre indiqué ci-dessous: -" I -- %outil N0 "o" 1 I o u t i lNrt "o" 4 t i ld eIr-rs-s e X-i" outil NO " " -/ til de ddérossissage "o"

1 - I-....

I 'I

out '"; "/,',' _ -..:" -..

chanfrein rayon deI. pa.ramétrep 1éune coin 1 -1 A ', +

J I.

OUt_; 1 ---1,_ ___ M n Q 15.- Tout d'abord une lampe témoin 23 appelée

"Séquence NO" s'allume et en même temps le NO de séquence appa-

rait dans la partie d'affichage 33. Si ltopérateur constate que le NO de séquence indiqué convient, celui-ci enfonce la touche de réglage 35. Au contraire si l'opérateur constate que la séquence indiquée ne convient pas, celui-ci enfonce la touche de

correction 36 et choisit alors le NO de séquence voulu en tili-

sant les touches décimales 24. Ensuite intervient une lampe témoin 23 appelée "outil de dégrossissage". L'opérateur choisit un outil aapté à l'usinage voulu parmi les outils fixés au

porte-outils et introduit le NO d'outil correspondant en utili-

sant les touches décimales 24. En confirmation de l'indication apparaissant dans la partie d'affichage 33, l'opérateur enfonce

la touche de réglage 35.

S'il n'est pas nécessaire d'utiliser un outil de dégrossissage on peut introduire un "0" en utilisant une touche décimale après quoi l'on saute automatiquement les éléments suivants "tours/minute" et "cadence d'alimentation", et la lampe témoin 23 de l'élément "outil de finition" suivant l'élément "cadence d'alimentation" s'allume. De plus, si l'on doit utiliser un outil de dégrossissage seul sans outil de finition, on peut introduire un "O" lorsque la lampe témoin 23 de l'élément "outil de finition" s'allume. On saute ensuite automatiquement les-éléments suivants "tours/minute" et "cadence d'alimentation" et la lampe témoin 23 de l'élément "profondeur de coupe" suivant l'élément "cadence d'alimentation" s'allume de manière analogue à celle décrite ci-dessus. De plus, dans le cas de l'outil de dégrossissage "O", comme la profondeur de coupe et le paramètre A ne sont pas nécessaires, le circuit

saute au paramètre suivant.

De cette façon les éléments de données nécessaires à la réalisation de la forme d'usinage indiquée par les touches de fonctions 22 sont traduites successivement par les lampes témoins 23 dans l'ordre dans lequel elles doivent être introduites. Par suite l'opérateur a simplement à enfoncer les touches décimales 24 correspondantes de manière à introduire les données numériques correspondantes pour chacun des éléments concernés. Le dernier élément traduit par la lampe témoin 23 est un élément appelé "paramètre A". Dans ce cas un facteur A (généralement X = 1,0) indiquant le rapport selon lequel la 16.- profondeur de coupe diminue lorsque le diamètre de la partie de pièce en cours d'usinage diminue, est donné comme paramètre A,

et cela se trouve automatiquement indiqué dans la partie d'affi-

chage 33.

Si l'opérateur constate que la valeur indi-

quée est satisfaisante, celui-ci enfonce la touche de réglage 35.

Si l'opérateur veut régler > à une autre valeur que 1,0, celui-ci enfonce la touche de correction 36 et introduit la valeur voulue au moyen de la touche décimale 24, puis enfonce la touche de réglage 35. De plus, dans le cas o t = 0,001 à 0,999, la commande se fait de façon que le diamètre de pièce restant, multiplié par 2>/2, soit comparé à la profondeur de coupe d'entrée, et la plus

petite valeur est choisie comme profondeur de coupe correcte.

Ce paramètre A introduit un temps d'arrêt exprimé en secondes

*15 (généralement 0), à la fin de liusinage dans le cas d'un rainu-

rage, et, dans le cas de la taille d'une vis, ce paramètre introduit un angle de pas de vis (généralement de 600), cette valeur, si elle est trouvée bonne, étant emmagasinée à l'endroit prédéterminée pour elle. Il en résulte ainsi que le programme correspondant à une étape d.isinage se trouve introduit dans le

calculateur 26.

Quand l'introduction de toutes les données nécessaires à l'usinage de la forme de pièce voulue a ainsi été effectuée, le micro-calculateur 26 teste les valeurs numériques

d'entrée pour relever des erreurs éventuelles.

Dans cette forme de réalisation, si, par exemple (point d'introduction suivant l'axe Z).> (point final suivant l'axe Z) et/ou si (point d'introduction suivant l'axe X) > (point final suivant l'axe X), le microcalculateur décide que les valeurs sont erronées et indique un code d'erreur. Si les résultats de l'introduction sont bons la lampe témoinr23 de

l'élément "NO de fréquence" s'allume automatiquement comme indi-

qué en pointillés dans le diagramme de circuit ci-dessus, et la séquence NO n+1 résultant de l'addition d'un 1 à la séquence N0 n pour laquelle les données ont déjà été introduites, est

indiquée dans la partie d'affichage 33.

A ce stade, si l'on désire effectuer un usinage supplémentaire tel que la taille d'un pas de vis ou un rainurage; sur la pièce W à l'extrémité de sa partie dont on réduit le diamètre, l'opérateur enfonce la touche de réglage 35 17.- pour indiquer le NO de séquence, et la touche de réglage 359 après avoir indiqué la forme d'usinage au moyen des touches de fonctions 22. Ensuite l'opérateur peut introduire les données en se basant sur les lampes témoins 23 de la m9me manière que celle décrite en se référant à la première étape d'usinage. Au contraire, si l'on désire terminer

l'usinage à ce stade, l'opérateur enfonce la touche de démar-

rage de panneau 34 après quoi la lampe témoin 23 de l'élément "programme" s'allume de façon que l'opérateur enfonce la touche

de programme 39. Par suite l'unité de calcul 27 du micro-

calculateur 26 calcule la trajectoire du mouvement de l'outil à suivre pendant le dégrossissage et la trajectoire du mouvement de l'outil à suivre pendant la finition, ce calcul se faisant sur la base des données, telles que celles décrites ci-dessus, emmagasinées dans la MAAI 29. Ensuite l'unité de calcul 27 introduit les résultats dans la MAAII 30 pour les stocker dans

celle-ci. Cela termine l'opération préparatoire à l'usinage.

Ainsi, si l'opérateur enfonce le commutateur de démarrage 44 placé à droite du panneau de commande 21, le tour fonctionne suivant les instructions fournies par le micro-calculateur 26

* pour usiner la pièce W à la forme prédéterminée.

D'autre part, la raison pour laquelle la trajectoire de la pointe de l'outil n'est pas calculée à l'avance pendant ltusinage de dégrossissage, est que le stockage de toutes les informations correspondantes dans le bloc de mémoire nécessiterait une capacité de mémoire beaucoup plus grande. Ainsi les trajectoires de la pointe de l'outil au cours d'un usinage de finition et de semi-finition compliqués, sont calculées à l'avance et stockées dans une mémoire tampon, tandis que la trajectoire de l'outil au cours de l'usinage de dégrossissage ne nécessitant que des calculs très simples, se fait de telle manière qu'on calcule la trajectoire de la pointe de l'outil pour l'usinage suivant à chaque fois que l'outil atteint le point d'introduction. Cette diposition permet

d'utiliser une mémoire tampon de très faible capacité.

En se référant de nouveau à la figure 2 la référence 45 désigne un commutateur de limite destiné à définir la limite du mouvement du porteoutil 6 dans la direction Z - C, et la référence 46 un commutateur de limite destiné à définir la limite du mouvement du porte-outil 6 dans la direction 18.- X - a. Les références 47 et 48 désignent des commutateurs de limite destinés à détecter l'arrivée du porte-outil dans les directions respectives Z et X. Ces commutateurs 47, 45, 48, 46 sont destinés à se fermer par butée contre des projections 49 et 50 prévues respectivement sur la table 4 et sur la glissière

transversale 5.

Les positions de fixation des commutateurs de limite 47 et 48 sont situées respectivement en un point quelconque du socle 3 et de la table 4, ces positions étant fixes par rapport au porte-outil 6, mais, pour simplifier la construction du-système de commande-, c'est-à-dire pour permettre la détection de l'arrivée du porte-outil 6 par déplacement de celui-ci dans une direction donnée, il est préférable de placer ces commutateurs de limite à c8té des commutateurs de limite 45

et 46.

Les consommateurs de limite 47, 45, 48, 46 sont branchés au bloc de commande 2 par des lignes de signaux 52, 51, 54, 53, et par une ligne de masse commune 55. Les commutateurs de limite 47 et 48 peuvent être conçus, lorsqu'ils Be ferment, pour fournir une commande de décélération traduisant le fait que les limites du mouvement du porte-outil 6 dans les directions Z - c et X - a sont proches, en empêchant ainsi le porte-outil 6 de dépasser ces limites par inertie. De plus des commutateurs de limite jouant le même r8le que les commutateurs 45 et 46 pour le mouvement du porte-outil dans les directions X - b et Z- fi, sont égalemet prévus, mais ces commutateurs

ne sont pas illustrés pour plus de simplicité.

La figure 7 représente des signaux d'impul-

sions régulièrement espacés émis par le clecteur de position de type rotatif 9 conformément au mouvement du porte-outil 6. Dans le cas d'une rotation vers l'avant les signaux 4 sont émis tandis

que les signaux JI ne sont pas émis.

Dans le cas d'une rotation en sens inverse les signaux f sont émis tandis que les signaux. ne sont pas émis. Le signaly est un signal de marquage émis à chaque tour du détecteur de position rotatif 9. La relation de position

entre les signauxp& et, est déterminée.

La détection des signaux ^ ou J permet au bloc de commande 2 de décider dans quel sens et de combien le

porte-outil 6 s'est déplacé.

19.- Comme indiqué sur la figure 8 le détecteur de position rotatif 9 émet les signaux de marquage ( T à chaque tour de ce détecteur. Quand les commutateurs de limite 46 et 47 se ferment, ces commutateurs envoient un signal p dans le bloc de commande 2. La position du porte-outil 6 trouvée lorsqu'un signal de marquage, par exemple y 2' est émis pour la première fois après détection d'une fermeture (signal p) du commutateur de limite, est prise comme point de référence d'usinage. Les étapes de fonctionnement sont les suivantes:

(I) Allumage de la source de courant principale (ou rétablisse-

ment du courant),

(II) Fermeture de l'interrupteur de préparation de fonctionne-

ment (si nécessaire les étapes suivantes peuvent être commandées par des circuits de programmes ou-de relais de manière à n'être déclenchées que lorsque l'interrupteur de préparation de fonctionnement s'est fermé pour la première fois après allumage du courant), (III) Déplacement du porteoutil 6 dans la direction X - a sous l'effet des commandes en provenance du bloc de commande 2, (IV) Butée de la-projection 50 contre le commutateur de limite 48 qui émet alors un signal p, (V) Déplacement ultérieur du porte-outil 6 dans la direction X - a et émission d'un signal de marquage < par le détecteur de position de type rotatif 9, (VI) Détection du signal de marquage Y 2 et déteimination de la position correspondante du porte-outil 6 comme point de référence d'usinage dans la direction X, X1 = O étant stocké en mémoire (X1 = 0 signifie que le point de référence d'usinage coincide avec l'origine absolue; X1 ne doit pas nécessairement être égal à O mais peut prendre une valeur quelconque à condition que celle-ci soit une constante),

(VII) Arrêt ultérieur du mouvement du porte-outil dans la direc-

tion X - a (l'amplitude du mouvement du porte-outil pendant ce temps est évidemment mis en mémoire sur la base du point de référence d'usinage déterminé en (VI),

(VIII) Réglage de la même façon du point de commande du porte-

outil dans la direction X. 20.- Le réglage précis du point de référence

d'usinage peut se fairepar les étapes (I) à (VIII) ci-dessus.

Cela apparaitra plus clairement dans la description donnée ci-

après en se référant à la figure 9.

La lettre A désigne l'origine absolue, B désigne l'origine d'usinage repérée par les coordonnées (Z 0 Xo) à partir de l'origine absolue A; C désigne un point de commande repéré par les coordonnées <z1, Xl) à partir de l'origine absolue A quand le porte-outil se trouve dans la position indiquée en D; C' désigne un point de commande repéré par les coordonnées (Zt1, X'i) à partir de l'origine absolue A quand le pate-outil se trouve dans la position E; et (TZ, TX) sont les coordonnées de la position de la pointe de l'outil à partir du point de commande C. Les coordonnées (Z, X) de la pointe de l'outil à partir de l'origine asolue A pendant l'usinage de la pièce W à la forme prédéterminée, s'expriment de la manière suivante:

Z = Z'1 + TZ - Z.... (1)

X - (x0x

X X' - (X + T... 2)

o Z0, X0, TZ et Tx sont des constantes. Ces équations (1) et (2) sont stockées dans l'unité de commande 2 qui détecte la position de la pointe d'outil (Z, X) par substitution des valeurs

variables Z' et XI dans ces équations.

En supposant qu'une coupure de courant se produit pendant que le porteoutil se trouve dans la position E, et que ce porte-outil a poursuivi sa course par inertie sur des amplitudes et dans les directions respectives Z et/ou X, les éqpations (1) et (2) donneraient alors normalement:

=' T +

Z = Z'1 + Z +Z =Zo. ... (1') x = x - (x-, + Tx + X).... (2') Cependant, comme la source de courant du circuit de commande est supprimée du fait de la coupure de courant, ces amplitudes de déplacement et'"S ne sont pas introduites, de sorte que la partie de mémoire ne contient toujours que le point de commande C' (coordonnées exprimées par les équations (1) et (2)) du porte-outil correspondant à l'instant précédant immédiatement la coupure de courant. Il en résulte que la partie

de mémoire continue decalculer sur la base des coordonnées ci-

21.- dessus lorsque le courant est rétabli. Par suite les amplitudes et S deviennent des erreurs. Dans ce cas cependant il est nécessaire de ramener le porte-outil en arrière au point de référence d'usinage prédéterminé, avant de redémarrer lorsque le courant est rétabli. Selon l'invention les moyens de détection de la présence du porte-outil dans la position D (moyens de détection du point de référence d'usinage), sont constitués par

une combinaison de commutateurs de limite tels que les commu-

tateurs 47 et 48 décrits ci-dessus (moyens de détection d'arrivée de porte-outil), et d'un détectur de position de type rotatif 9 (moyens de détection de position de pote-outil). Ainsi quand on

détecte l'arrivée du porte-outil dans cette position, on effec-

tue les substitutions XI1 = X et Z'1 = Z c'est-à-dire les corrections de position du point de commande. Dans ce cas le point de commande C pour lequel le porte-outil se trouve dans

la position D est le point dit de référence d'usinage.

Comme décrit ci-dessus, lorsque X = o le point de référence d'usinage coYncide avec l'origine absolue A. La raison pour laquelle on utilise dés commutateurs de limite associés à un détecteur de position rotatif pour détecter le point de référence d'usinage est la suivante: Comme les signaux de marquage y sont émis à intervalles égaux par le détecteur de position rotatif 9 suivant la rotation de ce dernier, et en synchronisme avec la rotation de la vis d'alimentation 8, il n'existe pas d'écart de position à partir de l'origine absolue A, et par suite la précision de détection de la position du porte-outil est très grande, mais il est nécessaire d'indiquer l'un de la série des signaux de marquage ( 1 y 2 *.) de manière à représenter le point de référence d'usinage. Ce sont les commutateurs de

limite qui jouent ce rôle.

Les commutateurs de limite qui sont des commutateurs de MARCHE-ARRET actionnés mécaniquement, produisent certaines erreurs de précision de détection, de sorte que la position du signal p de la figure 8 est plus ou moins décalée dans le sens longitudinal. Ce décalage est d'environ 1 mm tandis que l'espacement entre signaux de marquage ( y 1 *K)

24591 10

22.- correspond au pas de la vis d'alimentation 8 (car un signal de marquage est émis à chaque tour), et se situe normalement autour de 5 mm au moins. Par suite la détection par utilisation

des seuls commutateurs de limite n'est pas précise.

Si cependant cette détection est conçue de façon que les commutateurs de limite émettent un signal p situé à mi-chemin entre signaux de marquage adjacents 1 et 2

comme indiqué sur la figure 8, il en résulte alors qu'une posi-

tion approximative du porte-outil peut être détectée par ce signal p, et que, sur la base de ce signal p, le signal de marquage y 2 émis pour la première fois après émission du signal p peut être utilisé comme signal de détection du point de référence d'usinage. Comme la position du signal de marquage 2 est fixée sans tenir compte de l'état de MARCHE-ARRET de la

surface de puissance, cette détection peut se faire avec préci-

sion. Bien que l'invention ait été décrite ici sur des exemples préférés de réalisation, il est évident que de nombreuses modifications et variantes de formes et de détails sont possibles comme cela apparattra clairement aux spécialistes

de la question.

23.-

Claims (5)

REVENDICATIONS

1.- Machine-outil à commande numérique équipée d'un bloc de commande (2) muni d'un panneau de commande (21) portant des commutateurs à touches, dans laquelle les données relatives à la forme et aux cotes finales de la pièce, ainsi qu'aux conditions d'usinage comprenant la vitesse de rotation de la broche et la vitesse d'avance, sont introduites directement dans le bloc de commande par les commutateurs à touches, ce bloc de commande, lorsqu'il reçoit les données d'entrée, préparant automatiquement un programme d'usinage

décidant des amplitudes et des sens de déplacement du porte-

outil, celui-ci étant mobile longitudinalement et transversale-

ment par rapport à la machine-outil à partir d'un point de référence lié à la machine et contrôlant ainsi celle-ci de façon qu'elle effectue automatiquement l'usinage de la pièce à la forme voulue, machine-outil caractérisée en ce que le bloc de commande comprend des touches de fonctions (22) destinées à choisir une forme à usiner, des lampes témoins (23) destinées

à traduire les types de valeurs numériques doivent être intro-

duites, de manière à guider un opérateur, et des touches décimales (24) destinées à introduire les valeurs numériques concrètes à utiliser à partir des indications des lampes

témoins (23).

2.- Machine-outil à commande numérique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les indications portées sur les touches de fonctions et sur les lampes témoins

sont écrites en clair en utilisant des termes du langage courant.

3.- Machine-outil à commande numérique

selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant des

moyens de détection d'arrivée de porte-outil destinés à entrer

en Jeu lorsque ce porte-outil arrive dans des positions prédé-

terminées situées longitudinalement et transversalement par rapport à la machine-outil, tout en émettant en même temps des signaux indiquant cette arrivée, et des moyens de détection de position de porte-outil destinés à émettre une série de signaux

également espacés suivant le mouvement longitudinal ou transver-

sal de ce porte-outil, machine-outil caractérisée en ce que la position du porte-outil trouvée lorsque les moyens de détection de position de porte-outil émettent un signal pour la première fois après mise en marche de ces moyens de détection d'arrivée

24591 10

24.-

de porte-outil, est prise comme point de référence d'usinage.

4.- Machine-outil à commande numérique

selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée

en ce que les moyens de détection d'arrivée de porte-outil se présentent sous la forme de commutateurs de limite fixés à

des éléments fixes par rapport à ce porte-outil mobile.

5.- Machine-outil à commande numérique

selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée

en ce que les moyens de détection de position du porte-outil se présentent sous la forme d'un détecteur de position de type rotatif destiné à émettre une série de signaux également

répartis suivant la rotation de la vis d'avance du porte-outil.