FR3011758A1 - METHOD FOR DETERMINING THE CUTTING CONDITIONS OF A MACHINE TOOL AND PROCESSING UNIT FOR IMPLEMENTING THE METHOD - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé de détermination des conditions de coupe d'une machine-outil à commande numérique caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - on mémorise au moins un diagramme COM, défini par au moins : ○ une vitesse de coupe optimale prédéfinie, o une plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe associée à la vitesse de coupe optimale prédéfinie, ○ une plage de limite haute de vitesse de coupe de référence, et o une plage de limite basse de vitesse de coupe de référence, - puis en cours d'usinage, on applique la vitesse de coupe optimale prédéfinie et on réalise automatiquement les étapes suivantes : ○ on mesure l'effort/énergie de coupe et on le compare à la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe associée à la vitesse de coupe optimale prédéfinie, ○ en cas de sortie de l'effort/énergie de coupe de la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe ou en cas de changement d'une condition d'usinage, ○ on fait varier la vitesse de coupe sur les plages de limite haute et basse de vitesse de coupe de référence et on mesure les efforts/énergies de coupe associés pour redéfinir la vitesse de coupe optimale, et ○ on redéfinit la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe associée à la vitesse de coupe optimale redéfinie.The subject of the invention is a method for determining the cutting conditions of a numerically controlled machine tool, characterized in that it comprises the following steps: at least one COM diagram, defined by at least: predefined optimum cutting speed, o a force / cutting tolerance tolerance range associated with the predefined optimum cutting speed, ○ a reference cut speed high limit range, and o a low speed limit range. reference cutting, - then during machining, apply the optimal cutting speed predefined and automatically perform the following steps: ○ measure the force / cutting energy and compare it to the tolerance range of the force / cutting energy associated with the preset optimum cutting speed, ○ in case of force / cutting energy output of the force / cutting energy tolerance range or in the event of a change in condition of usina ge, ○ the cutting speed is varied over the reference cut speed high and low limit ranges, and the associated cutting forces / energies are measured to redefine the optimum cutting speed, and ○ the tolerance range is redefined the cutting force / energy associated with the redefined optimal cutting speed.
Description
Procédé de détermination des conditions de coupe d'une machine-outil et unité de traitement pour la mise en oeuvre du procédé DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé de détermination des conditions de coupe d'une machine-outil et une unité de traitement pour la mise en oeuvre du procédé de détermination.The present invention relates to a method for determining the cutting conditions of a machine tool and to a processing unit for the processing of a machine tool and to a processing unit for determining the cutting conditions of a machine tool and processing unit for carrying out the method. the implementation of the determination method.
ETAT DE LA TECHNIQUE L'augmentation de la productivité, les contraintes de qualité d'usinage liées par exemple à l'état de surface des pièces usinées ainsi que l'évolution des matériaux des pièces à usiner, nécessitent la constante évolution des procédés d'usinage. Afin d'atteindre les nouveaux critères de performances requis, des méthodologies visant à optimiser les conditions de coupe ont été développées. Ainsi, on connaît le concept industriel de couple outil - matière (COM) défini par la norme NFE 66-520 pour la sélection des paramètres de coupe tels que l'avance, la profondeur de passe ou la vitesse de coupe des outils dans la matière à usiner.STATE OF THE ART The increase in productivity, the constraints of machining quality related for example to the surface condition of the machined parts and the evolution of the materials of the workpieces require the constant evolution of the processes of machining. In order to meet the new performance criteria required, methodologies to optimize cutting conditions have been developed. Thus, the industrial concept of tool-material pair (COM) defined by the NFE 66-520 standard for the selection of cutting parameters such as feedrate, depth of cut or cutting speed of the tools in the material is known. to machine.
Cette norme préconise que les conditions de coupe soient propres à un couple outil - matière usinée et qu'une étude de l'évolution de paramètres de sortie de coupe, tels que la forme des copeaux, les efforts de coupe ou la puissance de la broche de la machine-outil, permette la détermination d'un domaine d'emploi optimal. La méthodologie COM consiste en l'élaboration d'un diagramme, celui-ci étant caractéristique de la matière à usiner, de l'outil utilisé et de l'opération réalisée. La détermination du domaine d'emploi optimal est faite à partir de l'observation de l'évolution de la pression de coupe (également nommée effort spécifique de coupe) ou de l'énergie de coupe selon l'opération d'usinage, en fonction de la vitesse de coupe ou de l'avance. Une vitesse de coupe/avance minimale est observée en dessous de laquelle, la vitesse de coupe/avance est trop faible pour couper. Egalement, à partir d'une vitesse de coupe/avance maximale, l'augmentation de la vitesse n'améliore plus la coupe, mais peut provoquer une usure accélérée de l'outil. Entre ces deux points caractéristiques, la plage de fonctionnement est considérée comme optimale. La méthodologie COM permet à l'expert de déterminer visuellement la ou les limites d'emploi sur le paramètre étudié. On constate cependant que cette méthode de détermination des limites d'emploi repose essentiellement sur l'expérience de l'opérateur et sur son appréciation de la situation. EXPOSE DE L'INVENTION Un des buts de la présente invention est de proposer un procédé de détermination des conditions de coupe d'une machine-outil qui soit plus automatisé, présentant ainsi une meilleure reproductibilité. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détermination des conditions de coupe d'une machine-outil à commande numérique caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : on mémorise au moins un diagramme COM, défini par au moins : o une vitesse de coupe optimale prédéfinie, o une plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe associée à la vitesse de coupe optimale prédéfinie, o une plage de limite haute de vitesse de coupe de référence, et o une plage de limite basse de vitesse de coupe de référence, puis en cours d'usinage, on applique la vitesse de coupe optimale prédéfinie et on réalise automatiquement les étapes suivantes : o on mesure l'effort/énergie de coupe et on le compare à la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe associée à la vitesse de coupe optimale prédéfinie, o en cas de sortie de l'effort/énergie de coupe de la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe ou en cas de changement d'une condition d'usinage, o on fait varier la vitesse de coupe sur les plages de limite haute et basse de vitesse de coupe de référence et on mesure les efforts/énergies de coupe associés pour redéfinir la vitesse de coupe optimale, et o on redéfinit la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe associée à la vitesse de coupe optimale redéfinie. L'idée à la base de l'invention est de réajuster de manière automatique le diagramme COM à partir d'un diagramme COM obtenu initialement par voie classique lorsque les efforts s'écartent des points de fonctionnements attendus. Ceci est rendu possible en faisant l'hypothèse d'une part, que le diagamme COM varie au cours d'une même opération de production et d'autre part, qu'il varie autour du diagramme COM initial. Il est alors possible d'adapter le diagramme COM initial par la réalisation de petites variations localisées de la vitesse de coupe/avance autour de valeurs extrémales judicieusement choisies, pour la remise à jour du diagramme COM. Le procédé de détermination permet un nombre de mesures réduit, inférieur à celui que nécessiterait la mise en oeuvre d'un procédé de détermination complète d'un diagramme COM. En outre, le procédé de détermination permet de fiabiliser la méthodologie COM par la surveillance logicielle de certains faits déclencheurs de nouvelles déterminations de la vitesse de coupe/avance optimale et par la réalisation automatique d'une nouvelle phase d'apprentissage de la machine-outil. Selon un exemple de réalisation du procédé de détermination: - on mémorise également dans le diagramme COM : o une avance optimale prédéfinie, o une plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe associée à l'avance optimale prédéfinie, o une plage de limite haute d'avance de référence, et o une plage de limite basse d'avance de référence, - puis, en cours d'usinage, on mesure l'effort/énergie de coupe associés et on le compare à la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe associée à l'avance optimale prédéfinie, - en cas de sortie de l'effort/énergie de coupe de la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe ou en cas de changement d'une condition d'usinage, - on fait varier l'avance sur les plages de limite haute et basse d'avance de référence et on mesure les efforts/énergies de coupe associés pour redéfinir l'avance optimale, et - on redéfinit la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe associée à l'avance optimale redéfinie. Selon un exemple de réalisation, pour redéfinir la vitesse de coupe/avance optimale, on calcule une première équation de la courbe des efforts/énergies de coupe mesurés associés aux variations de la vitesse de coupe/avance sur la plage de limite haute de vitesse de coupe/avance de référence, on calcule une deuxième équation de la courbe des efforts/énergies de coupe mesurés associés aux variations de la vitesse de coupe/avance sur la plage de limite basse de vitesse de coupe/avance de référence, à partir des équations des courbes des efforts/énergies de coupe mesurés, on estime la vitesse de coupe/avance minimale correspondante à l'intersection des courbes des efforts/énergies de coupe mesurés, on détermine la vitesse de coupe/avance optimale à partir de la vitesse de coupe/avance minimale. Les courbes des efforts/énergies de coupe mesurés associés aux variations de la vitesse de coupe/avance sur les plages de limite haute et basse de vitesse de coupe/avance de référence, sont par exemple approximées par des droites. En outre, si la différence entre la première et la deuxième pente est inférieure à un seuil prédéfini, on peut élargir les plages de limite haute et basse de vitesse de coupe/avance de référence sur lesquelles on fait varier la vitesse de coupe/avance. Selon un exemple de réalisation, on fait varier la vitesse de coupe/avance de façon discrète sur les plages de limites haute et basse de vitesse de coupe/avance de référence avec un pas de progression prédéfini de vitesse de coupe/avance et on utilise plusieurs pièces à usiner. Selon un autre exemple de réalisation, on fait varier la vitesse de coupe/avance de façon continue sur les plages de limites haute et basse de vitesse de coupe/avance de référence et on utilise une seule pièce à usiner. L'invention a aussi pour objet une unité de traitement pour la mise en oeuvre d'un procédé de détermination des conditions de coupe d'une machine-outil telle que décrite précédemment, reliée à une commande numérique de machine-outil caractérisée en ce qu'elle comporte : - une mémoire configurée pour stocker au moins un diagramme COM, une unité de commande configurée pour commander la commande numérique de façon à pouvoir faire varier la vitesse de coupe/avance, une unité de mesure configurée pour mesurer l'effort/énergie de coupe associée à une vitesse de coupe/avance commandée, une unité de calcul configurée pour surveiller les effort/énergie de coupe mesurés et calculer une vitesse de coupe/avance optimale à partir des efforts/énergie de coupe mesurés et du diagramme COM mémorisé. DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS D'autres objets, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un organigramme d'un procédé de détermination des conditions de coupe d'une machine-outil, - la figure 2 représente une vue schématique d'une unité de traitement de machine-outil, - la figure 3 représente un exemple de diagramme COM initial avec en abscisse la vitesse de coupe Vc en m/min et en ordonnée l'effort spécifique de coupe en N/mm2, et - la figure 4 représente un exemple de diagramme COM partiel. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. DESCRIPTION DÉTAILLÉE La figure 1 illustre un exemple de procédé de détermination des conditions de coupe 100 d'une machine-outil 1. Le procédé de détermination 100 est mis en oeuvre dans une unité de traitement 2 représentée sur la figure 2 reliée à une commande numérique 3 de la machine-outil 1, de façon déportée ou directement intégrée dans la machine-outil 1. L'unité de traitement 2 comporte : - une mémoire 4 configurée pour stocker au moins un diagramme COM initial, dit diagramme COM, une unité de commande 5 configurée pour commander la commande numérique 3 de façon à pouvoir faire varier la vitesse de coupe/avance, une unité de mesure 6 configurée pour mesurer l'effort/énergie de coupe de la machine-outil 1 associée à une vitesse de coupe/avance commandée par l'unité de commande 5, une unité de calcul 7 configurée pour surveiller les effort/énergie de coupe mesurés par l'unité de mesure 6 et calculer une vitesse de coupe/avance optimale à partir des efforts/énergie de coupe mesurés et du diagramme COM stockés dans la mémoire 4.This standard recommends that the cutting conditions be specific to a tool-machined material pair and that a study of the evolution of cutting output parameters, such as the shape of the chips, the cutting forces or the power of the spindle of the machine tool, allows the determination of an optimum area of use. COM methodology consists of the development of a diagram, which is characteristic of the material to be machined, the tool used and the operation performed. The determination of the optimum area of use is made from the observation of the evolution of the cutting pressure (also called specific cutting force) or the cutting energy according to the machining operation, depending on cutting speed or advance. A minimum cutting / advancing speed is observed below which the cutting / feed speed is too low to cut. Also, from a maximum cutting / advancing speed, increasing the speed no longer improves cutting, but can cause accelerated wear of the tool. Between these two characteristic points, the operating range is considered optimal. The COM methodology allows the expert to visually determine the limit (s) of use on the studied parameter. However, this method of determining employment limits is based essentially on the experience of the operator and his assessment of the situation. SUMMARY OF THE INVENTION One of the aims of the present invention is to propose a method for determining the cutting conditions of a machine tool that is more automated, thus presenting better reproducibility. To this end, the subject of the invention is a method for determining the cutting conditions of a numerically controlled machine tool, characterized in that it comprises the following steps: at least one COM diagram is stored, defined by at least one : o an optimum preset cutting speed, o a force / cutting tolerance tolerance range associated with the predefined optimum cutting speed, o a reference cut speed high limit range, and o a limit range. reference cutting speed, then during machining, the preset optimum cutting speed is applied and the following steps are automatically performed: o the force / cutting energy is measured and compared to the tolerance range the force / cutting energy associated with the predefined optimum cutting speed, o when the force / cutting energy output is released from the tolerance range of the force / cutting energy or when changing the a condition of usin age, where the cutting speed is varied over the high and low reference cut speed ranges, and the associated cutting forces / energies are measured to redefine the optimum cutting speed, and the tolerance range is redefined the cutting force / energy associated with the redefined optimal cutting speed. The idea underlying the invention is to automatically readjust the COM diagram from a COM chart initially obtained by conventional means when the efforts deviate from the expected operating points. This is made possible by assuming, on the one hand, that the COM diagram varies during the same production operation and, on the other hand, that it varies around the initial COM diagram. It is then possible to adapt the initial COM diagram by making small localized variations in the cutting / advancing speed around judiciously chosen extremal values, for updating the COM chart. The determination method allows a reduced number of measurements, less than that would require the implementation of a method of complete determination of a COM diagram. In addition, the determination method makes it possible to make the COM methodology reliable by the software monitoring of certain triggers of new determinations of the optimal cutting / advance speed and by the automatic realization of a new machine-tool learning phase. . According to an exemplary embodiment of the determination method: - is memorized also in the COM diagram: o a predefined optimal advance, o a tolerance range of the force / cutting energy associated with the predefined optimal advance, o a range of reference high limit, and o a reference low limit range, - then, during machining, the associated cutting force / energy is measured and compared to the tolerance range of the force / cutting energy associated with the predefined optimum feedrate, - when the force / cutting energy output is released from the tolerance range of the force / cutting energy or when a condition change for machining, the feedrate is varied over the reference high and low limit ranges and the associated cutting forces / energies are measured to redefine the optimum feedrate, and the tolerance range of the feedstock is redefined. the effort / cutting energy associated with the optimal advance redefines ie. According to an exemplary embodiment, in order to redefine the optimal cutting / advance speed, a first equation of the curve of the measured cutting forces / energies associated with the variations of the cutting / advancing speed over the upper limit range of the speed of cutting is calculated. reference cut / advance, a second equation of the curve of the measured cutting forces / energies associated with the cutting / advancing speed variations over the reference cut / advance low limit range is calculated from the equations curves of the forces / cutting energy measured, it is estimated the corresponding cutting speed / minimum advance at the intersection of the curves of the measured forces / cutting energies, the optimum cutting / advance speed is determined from the cutting speed. / minimum advance. The curves of the measured cutting forces / energies associated with the variations of the cutting / advancing speed over the high and low limits of the cutting speed / reference advance are, for example, approximated by straight lines. In addition, if the difference between the first and second slopes is less than a predefined threshold, the upper and lower limits of the cutting speed / reference advance can be widened on which the cutting / advancing speed is varied. According to an exemplary embodiment, the cutting speed / advance is varied in a discrete manner on the high and low ranges of cutting speed / reference advance with a predefined step of advance cutting / advance speed and several uses are made. workpieces. According to another exemplary embodiment, the cutting / advancing speed is continuously varied over the high and low ranges of reference cutting / advance speed and only one workpiece is used. The invention also relates to a processing unit for implementing a method for determining the cutting conditions of a machine tool as described above, connected to a numerical control machine tool characterized in that it comprises: a memory configured to store at least one COM diagram, a control unit configured to control the numerical control so as to be able to vary the cutting / advance speed, a measurement unit configured to measure the force / cutting energy associated with a controlled cutting / feedrate, a calculation unit configured to monitor the measured force / cutting energy and calculate an optimum cutting / advancing speed from the measured cutting forces / energy and the stored COM chart . BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other objects, advantages and features will become apparent upon reading the description of the invention, as well as the appended drawings, in which: FIG. 1 represents a flowchart of a method for determining the cutting conditions of 2 is a schematic view of a machine tool processing unit; FIG. 3 shows an example of an initial COM diagram with the abscissa of the cutting speed Vc in m / min and in FIG. ordinate the specific cutting force in N / mm 2, and - Figure 4 shows an example of a partial COM diagram. In these figures, the identical elements bear the same reference numbers. DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 illustrates an exemplary method for determining the cutting conditions 100 of a machine tool 1. The determination method 100 is implemented in a processing unit 2 represented in FIG. 2 connected to a numerical control 3 of the machine tool 1, remotely or directly integrated in the machine tool 1. The processing unit 2 comprises: - a memory 4 configured to store at least one initial COM diagram, called COM diagram, a unit of control 5 configured to control the numerical control 3 so as to be able to vary the cutting / advancing speed, a measuring unit 6 configured to measure the force / cutting energy of the machine tool 1 associated with a cutting speed / advance controlled by the control unit 5, a calculation unit 7 configured to monitor the force / cutting energy measured by the measurement unit 6 and calculate an optimal cutting speed / advance to p calculate measured force / cutting energy and COM diagram stored in memory 4.
Le procédé de détermination comporte la succession des étapes suivantes réalisées de façon automatique par l'unité de traitement 2. Dans une première étape d'initialisation 101, on mémorise dans la mémoire 4, au moins un diagramme COM. Le diagramme COM est défini par au moins : o une vitesse de coupe optimale prédéfinie VcO, o une plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe 4Ec associée à la vitesse de coupe optimale prédéfinie VcO, o une plage de limite haute de vitesse de coupe de référence A.VcH, et o une plage de limite basse de vitesse de coupe de référence A.VcB. Un exemple de diagramme COM est représenté sur la figure 3. Le diagramme COM peut également contenir : o une avance optimale prédéfinie f0, o une plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe 4Ef associée à l'avance optimale prédéfinie f0, o une plage de limite haute d'avance de référence 4f1-1, et o une plage de limite basse d'avance de référence AfB. Ce diagramme COM est réalisé au préalable en utilisant les conditions d'usinage définies au moins par : la matière à usiner (alu, inox...), l'outil de production utilisé (tour, fraiseuse..) et l'opération de coupe réalisée (dressage, chariotage, tronçonnage, ...). Un changement de l'un de ces trois paramètres nécessite la redéfinition du diagramme COM et donc, la détermination du diagramme COM complet.The determination method comprises the succession of the following steps performed automatically by the processing unit 2. In a first initialization step 101, at least one COM diagram is memorized in the memory 4. The COM diagram is defined by at least: o a predefined optimal cutting speed VcO, o a tolerance range of the force / cutting energy 4Ec associated with the predefined optimum cutting speed VcO, o a high speed limit range. A.VcH reference section, and o a A.VcB reference cut rate low limit range. An example of a COM diagram is shown in FIG. 3. The COM diagram can also contain: o a predefined optimal advance f0, o a tolerance range of the force / cutting energy 4Ef associated with the predefined optimal advance f0, o a reference lead high limit range 4f1-1, and o a reference forward low limit range AfB. This COM diagram is made beforehand using the machining conditions defined at least by: the material to be machined (aluminum, stainless steel, etc.), the production tool used (lathe, milling machine, etc.) and the machining operation. cut made (dressing, turning, cutting, ...). A change of one of these three parameters requires the redefinition of the COM diagram and thus the determination of the complete COM diagram.
Pour déterminer le diagramme COM complet, on réalise l'opération de coupe avec l'outil de production sur une pièce de production ou sur une pièce type de même matériau, en faisant varier la vitesse de coupe/avance entre deux limites haute et basse de vitesse de coupe/avance LVcH- LVcB/ LfH- LfB et en mesurant l'effort/énergie de coupe associé. L'exemple de la figure 3 est relatif à une opération de chariotage et reporte l'énergie de coupe Ec, qui est déduite de la puissance du moteur de broche de la machine-outil 1, mesurée par exemple par un wattmètre, en fonction de la vitesse de coupe appliquée à la commande numérique 3.To determine the complete COM diagram, the cutting operation is carried out with the production tool on a production part or on a standard part of the same material, by varying the cutting / advancing speed between two upper and lower limits of cutting speed / advance LVcH-LVcB / LfH-LfB and measuring the associated force / cutting energy. The example of FIG. 3 relates to a turning operation and reports the cutting energy Ec, which is deduced from the power of the spindle motor of the machine tool 1, measured for example by a wattmeter, as a function of the cutting speed applied to the numerical control 3.
A partir du diagramme COM complet (essais en vitesses de coupe Vc et en avance f), l'expert détermine une vitesse de coupe optimale prédéfinie Vcmin et une avance optimale prédéfinie fmin, à l'aide d'une visualisation graphique. Puis on détermine une vitesse de coupe/avance optimale prédéfinie VcO/fO. Celle-ci est égale à la différence de la vitesse de coupe/avance minimale Vcmin/fmin et d'une variation de vitesse de coupe/avance de sécurité, par exemple de l'ordre de 20% de la vitesse de coupe/avance minimale Vcmin/fmin. Dans l'exemple de la figure 3, la vitesse de coupe optimale prédéfinie VcO est de l'ordre de 210 m/min. Ensuite, on fait varier la vitesse de coupe/avance autour de la vitesse de coupe/avance optimale prédéfinie VcO/fO, et on mesure l'effort/énergie de coupe pour définir la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe 4Ec/4Ef associée à la vitesse de coupe/avance optimale prédéfinie VcO/fO. Les plages de limite haute de vitesse de coupe/avance de référence A.VcH/ASH sont définies par la somme de la limite haute de vitesse de coupe/avance LVcH- LVcB/ LfH- LfB et d'un écart de vitesse de coupe/avance. Les plages de limite basse de vitesse de coupe/avance de référence 4VcB/4f13 sont définies par la somme de la limite basse de vitesse de coupe/avance LVcB/ LfB et d'un écart de vitesse de coupe/avance. Puis, au cours d'une deuxième étape 102 de surveillance, réalisée en cours d'usinage de production, dans lequel la vitesse de coupe/avance optimale commandée par l'unité de commande 5 à la commande numérique 3 est la vitesse de coupe/avance optimale prédéfinie VcO/fO, on réalise automatiquement les étapes suivantes : On mesure l'effort/énergie de coupe Kc/VVc, via l'unité de mesure 6. Après une ou plusieurs mesures, on compare l'effort/énergie de coupe Kc/Wc ou une moyenne de l'effort/énergie de coupe Kc/Wc, avec la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe 4Ec/4Ef associée à la vitesse de coupe/avance optimale prédéfinie VcO/fO (étape 103). Cette étape 103 est réalisée par l'unité de calcul 7. En cas de sortie de l'effort/énergie de coupe mesuré Kc/VVc de la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe 4Ec/4Ef ou en cas de changement d'une condition d'usinage telle que définie précédemment, le procédé passe à l'étape d'auto-adaptation 104.From the complete COM diagram (cutting speed tests Vc and in advance f), the expert determines a predefined optimal cutting speed Vcmin and a predefined optimal feedrate fmin, using a graphic display. Then a predetermined optimum cutting / advance speed VcO / fO is determined. This is equal to the difference between the minimum cutting / advancing speed Vcmin / fmin and a cutting speed variation / safety advance, for example of the order of 20% of the cutting speed / minimum feedrate. Vcmin / fmin. In the example of Figure 3, the predefined optimal cutting speed VcO is of the order of 210 m / min. Then, the cutting / advancing speed is varied around the predefined optimal cutting / advancing speed VcO / fO, and the cutting force / energy is measured to define the tolerance range of the force / cutting energy 4Ec / 4Ef associated with the predefined VcO / fO optimal cutting / advance speed. A.VcH / ASH reference cut / advance speed limit limits are defined by the sum of the LVcH-LVcB / LfH-LfB cut / advance speed limit and a cutting speed deviation / advanced. The 4VcB / 4f13 reference cut / advance low limit ranges are defined by the sum of the LVcB / LfB cut / advance speed limit and a cut / feed rate offset. Then, during a second monitoring step 102, carried out during production machining, in which the optimal cutting / advance speed controlled by the control unit 5 at the numerical control 3 is the cutting speed / VcO / fO pre-defined optimum feedrate, the following steps are automatically performed: The cutting force / energy Kc / VVc is measured via the measuring unit 6. After one or more measurements, the force / cutting energy is compared. Kc / Wc or an average of the force / cutting energy Kc / Wc, with the tolerance range of the force / cutting energy 4Ec / 4Ef associated with the predefined optimum cutting / advance speed VcO / fO (step 103 ). This step 103 is performed by the calculation unit 7. In case of output of the measured force / cutting energy Kc / VVc of the tolerance range of the force / cutting energy 4Ec / 4Ef or in case of change of a machining condition as defined above, the process proceeds to the self-adaptation step 104.
Sinon, c'est-à-dire si l'effort/énergie de coupe mesuré Kc/VVc reste dans les limites de la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe 4Ec/4Ef dans les mêmes conditions d'usinages, le procédé continue de mesurer l'effort/énergie de coupe Kc/VVc (étape 102, figure 1). Au cours de l'étape d'auto-adaptation 104, on redéfinit la vitesse de coupe/avance optimale et la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe associée par l'unité de calcul 7 à partir des efforts/énergie de coupe mesurés et du diagramme COM stocké dans la mémoire 4. Pour cela, on fait varier la vitesse de coupe/avance sur les plages de limite haute et basse de vitesse de coupe/avance de référence 4VcH/ASI-1, 4VcB/4SI3 et on mesure les efforts/énergies de coupe Kc/VVc associés. Cette étape peut être réalisée sur une ou plusieurs pièces de production, sur une ou plusieurs pièces types ou lopins de matière destinés au rebut. Selon un premier exemple, on fait varier la vitesse de coupe/avance de façon discrète sur les plages de limites haute et basse de vitesse de coupe/avance de référence avec un pas de progression prédéfini de vitesse de coupe/avance, tel que de l'ordre de 20m/min/0,05mm/tr. On utilise ce moyen lorsque la morphologie ou le volume de la pièce font que la surface usinée est trop petite pour permettre un usinage avec variation continues de conditions de coupe. On utilise alors plusieurs pièces, un ou plusieurs pas de la vitesse étant réalisé sur chaque pièce.Otherwise, that is, if the measured cutting force / energy Kc / VVc remains within the tolerance range of the force / cutting energy 4Ec / 4Ef under the same machining conditions, the continuous process of measuring the force / cutting energy Kc / VVc (step 102, FIG. 1). During the self-adaptation step 104, the optimum cutting / advance speed and the tolerance range of the force / cutting energy associated by the calculation unit 7 are redefined from the forces / energy of the Measured cutting and COM chart stored in memory 4. For this, the cutting / advance speed is varied on the 4VcH / ASI-1, 4VcB / 4SI3 reference cut / advance limit high and low ranges and the associated cutting forces / energies Kc / VVc are measured. This step can be performed on one or more production parts, on one or more types of pieces or pieces of material for disposal. In a first example, the cutting / advancing speed is varied discretely over the high and low cutting speed / reference advance limits with a predefined step / advance speed step, such as order of 20m / min / 0.05mm / rev. This means is used when the morphology or the volume of the part make the machined surface too small to allow machining with continuous variation of cutting conditions. Several pieces are then used, one or more steps of the speed being made on each piece.
Selon un deuxième exemple, on fait varier la vitesse de coupe/avance de façon continue sur les plages de limites haute et basse de vitesse de coupe/avance de référence lorsqu'on dispose de suffisamment de matière pour faire varier les paramètres sur une seule et même pièce.In a second example, the cutting speed / feed rate is continuously varied over the high and low cutting / reference feed rate limits when there is enough material to vary the parameters on one and same room.
On obtient alors un diagramme COM partiel représenté par les courbes A et B sur la figure 4. Selon un exemple pour redéfinir la vitesse de coupe/avance optimale VcO/fO, on calcule une première équation représentative des efforts/énergies de coupe mesurés Kc/VVc associés aux variations de la vitesse de coupe/avance sur la plage de limite haute de vitesse de coupe/avance de référence A.VcH/ASH (courbe B). Egalement, on calcule une deuxième équation représentative des efforts/énergies de coupe mesurés Kc/VVc associés aux variations de la vitesse de coupe/avance sur la plage de limite basse de vitesse de coupe/avance de référence 4VcB/4f13 (courbe A). Pour simplifier le temps de calcul, les courbes des efforts/énergies de coupe mesurés Kc/Wc associés aux variations de la vitesse de coupe/avance sur la plage de limite basse et haute de vitesse de coupe/avance de référence A.VcH/ASH, A.VcB/ASB, sont approximées par des droites.A partial COM diagram represented by the curves A and B in FIG. 4 is then obtained. According to an example for redefining the optimal cutting / advancing speed VcO / fO, a first equation representative of the measured forces / cutting energies Kc / f0 is calculated. VVc associated with changes in cutting speed / advance over the A.VcH / ASH reference cut / advance high limit range (curve B). Also, a second equation representative of the measured cutting forces / energies Kc / VVc associated with the changes in cutting / advancing speed over the 4VcB / 4f13 reference cut / advance limit low limit range (curve A) is calculated. To simplify the calculation time, the curves of the measured cutting forces / energies Kc / Wc associated with the variations of the cutting / advancing speed over the lower and upper limit cutting / advance speed range of reference A.VcH / ASH , A.VcB / ASB, are approximated by straight lines.
Ainsi, sur l'exemple de la figure 4, on obtient : Kc/VVc= a 1 *Vc/f+ b 1 (équation 1) Avec al, la pente de la droite et 131, l'ordonnée à l'origine de la courbe A des variations de la vitesse de coupe/avance sur la plage de limite basse de vitesse de coupe/avance de référence A.VcB/ASB, et Kc/VVc=a2*Vc/f+ b2 (équation 2) Avec a2, la pente de la droite et b2, l'ordonnée à l'origine de la courbe B des variations de la vitesse de coupe/avance sur la plage de limite haute de vitesse de coupe/avance de référence A.VcH/ASH. Puis, à partir des équations 1 et 2 des courbes A et B des efforts/énergies de 25 coupe mesurés on estime la vitesse de coupe/avance minimale Vmin/fmin correspondante à l'intersection des courbes des efforts/énergies de coupe mesurés. Ainsi, la résolution de l'équation 3 permet d'obtenir Vc min/f min. al*Vc min/f min+bl= a2*Vc min/f min+b2 (équation 3) Enfin, on redéfinit la vitesse de coupe/avance optimale VcO'/fO' à partir de la 30 vitesse de coupe/avance minimale Vc min/f min calculée. Celle-ci est égale à la différence de la vitesse de coupe/avance minimale Vcmin/fmin et d'une variation de vitesse de coupe/avance de sécurité, par exemple de l'ordre de 20% de la vitesse de coupe/avance minimale Vcmin/fmin.Thus, in the example of FIG. 4, we obtain: Kc / VVc = a 1 * Vc / f + b 1 (equation 1) With al, the slope of the line and 131, the ordinate at the origin of the curve A changes in cutting speed / advance over the range of cut / advance speed limit limit reference A.VcB / ASB, and Kc / VVc = a2 * Vc / f + b2 (equation 2) With a2, the slope of the straight line and b2, the ordinate at the origin of curve B of changes in cutting speed / advance over the cutting limit high limit range / reference advance A.VcH / ASH. Then, from equations 1 and 2 of curves A and B of the measured cutting forces / energies, the minimum cutting speed / minimum advance Vmin / fmin corresponding to the intersection of the curves of the measured forces / cutting energies is estimated. Thus, the resolution of equation 3 makes it possible to obtain Vc min / f min. Al * Vc min / f min + b1 = a2 * Vc min / f min + b2 (equation 3) Finally, the optimum cutting / advancing speed VcO '/ fO' is redefined from the minimum cutting / advancing speed. Vc min / f min calculated. This is equal to the difference between the minimum cutting / advancing speed Vcmin / fmin and a cutting speed variation / safety advance, for example of the order of 20% of the cutting speed / minimum feedrate. Vcmin / fmin.
On redéfinit ensuite la plage de tolérance de l'effort/énergie de coupe 4Ec'/4Ef' associée à la vitesse de coupe optimale redéfinie VcO'/fO' par mesure en faisant varier la vitesse de coupe/avance optimale VcO'/fO' autour de sa valeur. Il est possible d'ajouter une étape de protection 105 au cours de laquelle on vérifie que les équations des deux courbes A et B des variations de la vitesse de coupe/avance sur les plages de limite basse et haute de vitesse de coupe/avance de référence A.VcH/ASH, A.VcB/ASB, présentent une cassure telle qu'attendue. Par exemple, on observe si la différence entre la première et la deuxième pente a1, a2 des équations linéaires est inférieure à un seuil prédéfini.The tolerance range of the cutting force / energy 4Ec '/ 4Ef' associated with the redefined optimum cutting speed VcO '/ fO' is then redefined by measuring by varying the optimum cutting / advancing speed VcO '/ fO'. around its value. It is possible to add a protection step 105 during which it is verified that the equations of the two curves A and B of the variations of the cutting speed / advance over the low and high limit ranges of the cutting speed / advance of reference A.VcH / ASH, A.VcB / ASB, have a break as expected. For example, we observe whether the difference between the first and the second slope a1, a2 of the linear equations is less than a predefined threshold.
Si la différence entre la première et la deuxième pente a1, a2 des équations linéaires est supérieure au seuil prédéfini, alors la cassure est suffisante. On modifie la vitesse de coupe/avance à la vitesse de coupe/avance optimale VcO/fO (étape 106) et on retourne à l'étape de surveillance 102. Si ce n'est pas le cas, soit on sort du procédé par exemple en émettant une alerte, soit on peut réitérer l'étape d'auto-adaptation 104 en élargissant au préalable les plages de limite haute et basse de vitesse de coupe/avance de référence 4VcH/ASI-1, A.VcB/ASB sur lesquelles on fait varier la vitesse de coupe/avance (étape 107). Il est ainsi possible de réajuster de manière automatique le diagramme COM à partir d'un diagramme COM obtenu initialement par voie classique lorsque les efforts s'écartent des points de fonctionnements attendus. Le diagramme COM initial est auto-adapté par la réalisation de petites variations localisées de la vitesse de coupe/avance autour de valeurs extrémales. Le procédé de détermination permet un nombre de mesures réduit, inférieur à celui que nécessiterait la mise en oeuvre d'un procédé de détermination complète d'un diagramme COM. En outre, le procédé permet de fiabiliser la méthodologie COM par la surveillance logicielle de certains faits déclencheurs de nouvelles déterminations de la vitesse de coupe/avance optimale et par la réalisation automatique d'une nouvelle phase d'apprentissage de la machine-outil.30If the difference between the first and the second slope a1, a2 of the linear equations is greater than the predefined threshold, then the break is sufficient. The cutting / advancing speed is changed to the optimal cutting / advancing speed VcO / fO (step 106) and returning to the monitoring step 102. If this is not the case, either the process is left for example. by issuing an alert, or the self-adaptation step 104 can be repeated by widening beforehand the high and low limit cutting / advance speed ranges of reference 4VcH / ASI-1, A.VcB / ASB on which the cutting / advancing speed is varied (step 107). It is thus possible to automatically readjust the COM diagram from a COM chart obtained initially by conventional means when the efforts deviate from the expected operating points. The initial COM diagram is self-adapted by making small localized variations of the cutting / advancing speed around extremal values. The determination method allows a reduced number of measurements, less than that would require the implementation of a method of complete determination of a COM diagram. In addition, the method makes it possible to make the COM methodology reliable by the software monitoring of certain triggering facts of new determinations of the optimal cutting / advance speed and by the automatic realization of a new phase of machine tool learning.
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