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UGV

Trajectoires d’outils et logiciels

UGV

Trajectoires d’outils et logiciels

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CAO

CN

FAO

Post - processeur

Ludovic Pirard

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La FAO vis à vis de l’usinageLa FAO vis à vis de l’usinage

CFAO sont en continuel développement

Pièces toujours plus complexes

Attention : Données technologiques liées au métier Trajectoires

Apprentissage long pour optimisation des programmes

Ludovic Pirard

UGV trajectoires complexes

Pour respecter les impératifs liés au procédé

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Impératifs de programmation en UGVImpératifs de programmation en UGV

• Eviter changements brusques de direction en cours d‘usinage mouvement le plus uniforme possible

Eviter les chocs !! Adapter la programmation

Vitesse élevée

• Section de copeaux constante (fz constant) (erreurs fatales)

Ludovic Pirard

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Trajectoires : potentialités de la machine

Ludovic Pirard

Passage progressif à UGV

Taux horaire Coût machine + accessoires + logiciel performant (testé)

Justifier l’apport de l’UGV

Sécurité de l’opérateur et du matériel • Contrôle des collisions (erreurs fatales)

• Respecter fz (conditions de coupe) logiciel capable de gérer les avances suivant la géométrie

Usure de la fraise

Éventuellement : Contrôle du programme CN par logiciel spécifique

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Eviter les à-coups

Ludovic Pirard

Vitesse d’avance Vf (env 40 m/min en max) Accélération (1,5 à 2 G)

Attention : - Changements de direction et angles aigus (broche !!)

- Trajets courts !!

Optimisation des paramètres

Gamme d’usinage différentePasses Section de copeaux constante continuité des

sollicitations de l’outilPréparation de la finition soignéePréparation de la finition soignée (Ebauche rapide / Semi-

finition)

Eviter les discontinuités : fluidifier la trajectoire (arcs et splines)

CP

C et

Justifier l’utilisation de la grande vitesse

7Ludovic Pirard

Etapes d’usinage

Ebauche : Q

Semi-finition : préparation pour la finition (escaliers)

+ reprise éventuelle

Finition : Obtention du fini souhaité Pas de balayage

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Ébauche de poches ouvertes ou ferméesÉbauche de poches ouvertes ou fermées

Evacuer un max de matière en un min de temps UGR (débit copeaux)

Ludovic Pirard

IMPORTANT : Evacuation des copeaux et de la chaleur !!

Utiliser le minimum d’outils :

• Pas d’avant –trou de perçage Hélice ou ramping

• 1 fraise d’évidemment (voir le plus petit rayon dans la poche)

• 1 de reprise (reprise de crête)

CAR :

• Perte de productivité (chgt d’outil)

• Alésage à la fraise peut être suffisant

Tout dépend des dimensions de la pièce

Lors de la programmation de l’ébauche, on pense déjà à la finition !!

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Plonger dans les poches en hélice ou en rampe

Ludovic Pirard

AVANTAGES :

• L’effort de coupe tend moins vers l’axe de l’outil

• Le copeau s’évacue

• Pas besoin d’avant-trou

(1 outil en moins)

Attention : Respecter la correction d’avance

Diamètre le plus grand possible

10Ludovic Pirard

POCHE OUVERTE POCHE FERMEE

• Point de départ le plus éloigné des contours en hélice ou en rampe

• Balayage divergent du point de départ (sans rainurage)

• Point de départ hors pièce

• Balayage progressif dans la poche

Pas de règle générale : - Optimisation des parcours suivant la logique d’usinage et l’expérimentation

- Choix du type de balayage important (la bonne stratégie)

11Ludovic Pirard

TROCHOIDAL

Hors matière En travail

= Cycle d’usinage

-10,0

-5,0

0,0

5,0

10,0

15,0

0 10 20 30 40 50 60 70

12Ludovic Pirard

TROCHOIDAL

 

Hors matière En travail

AVANTAGES :

• Outil : pas le temps à l’outil de s’échauffer

• Passes de profondeur (ap) peuvent être plus importantes UGR

• Usure de l’outil

• Temps de fabrication

• Évacuation des copeaux Nbr de dents peut être LOGICIELS :

• Trajectoires trochoïdales dans les options de poches

• Dans toute la poche ou uniquement lors d’une détection d’un travail en rainurage.

• Approche par des interpolations circulaires.

meilleure fluidité dans le parcours.

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Finition sur formes complexesFinition sur formes complexes

Ludovic Pirard

Arriver au niveau de qualité souhaité pour la forme à réaliser :

- Tolérances

- État de surface

Finition fonction des ces aspects techniques et du coût

Pas de balayage

14Ludovic Pirard

Parcours d’outils

Vitesse d’avance Pas de balayage faible pour un même temps d’usinage

+ Diminution du polissage jusque 80%

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Exemple :

Fraise diam 8 Fraise diam 6

42

22eaDD

Rth

Surface horizontale

stratégie par pas de balayage

16Ludovic Pirard

Paramètre important : Hauteur de crête

Adapter la hauteur de crête en fonction de la pente de la surface à usiner

Paramètre dans logiciel

2

22

)cos2(42

zDDRth Avec = angle de dépouille

Contour 3D stratégie par Z constant

17Ludovic Pirard

Décomposer son travail

Balayage en parallèle sur l’ensemble (simple mais perte de productivité)

A EVITERSi possible (sauf p-ê en final)

Les zones planes peuvent se faire à la fraise torique

Hauteur de crête plus importante sur les zones les plus horizontales

Tout dépend de la hauteur de crête et donc de l’état de surface souhaité

18Ludovic Pirard

Choix de la stratégie d’usinage

Type de balayage important

Fonction de :

• L’offre du logiciel !!

• La qualité de la pièce en final

Difficulté de la programmation en FAO

Applications métiers spécifiques (aubes, moulistes,…)

19Ludovic Pirard

Evolution des raccordements

Important : Éviter les angles vifs atténuer les chocs dus aux changements de direction.

Raccordement tangentiel

      

Raccordement tangentiel

Chgt de direction hors matière

20Ludovic Pirard

ATTENTION : Raccordements lors de changements de directions

Evolution des raccordements dans la poche en FAO grande avance

21Ludovic Pirard

Stratégie de coupe en montée ou plongée

      

Stratégie en Montée (étirage)

Stratégie en Plongée (perçage)

Vérifier la vitesse de coupe effective (Vceff) sur la surface !!

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Transfert de données à la CNTransfert de données à la CN

Ludovic Pirard

Dynamique machine FAO adaptée

CN adaptée

Traitement des infos « programme » : rapidité

Vitesse d’exécution des infos aux axes / Nombre d’infos important

Approche contour !

Erreur Tolérance (facettes)

23Ludovic Pirard

APPROCHE = Interpolation par une fonction mathématique

Compromis

Tolérance fine

Tolérance large Trajet fluidifié

Facettes faibles (meilleure approche dimensionnelle) Nbr blocs

CN

Nbr blocs CN

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Anticipation de la commande (Look ahead)

Temps d’exécution de blocs en UGV peuvent atteindre 1ms

Prévoir les passages et modifier l’avance de l’outil

CN tient compte de la géométrie

Ex : la TNC heidenhain 530 lit 256 blocs CN à l’avance et possède une vitesse d’exécution de 0,5 ms

CN vitesses d’exécution importantes (- de 1 ms) MAIS Mécanique doit suivre

Ludovic Pirard

Problème : Diminution de l’avance

Capacité mémoire des nouvelles CN suffisante (OK)Nbr blocs CN

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ATTENTION : Ne pas confondre !

Logiciel FAO Gérer la Vf dans les courbes convexes ou concaves

CNAdapte la Vf dans les courbes pour éviter les à-coup

Accélérations / décélérations

La pré-analyse des blocs CN se fait en fonction de :

• Rayon de courbure

• Franchissement de points anguleux

Ludovic Pirard

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Adaptation de l’avance

Ludovic Pirard

Gestion de l’accélération (dV/dT)

Déplacement

Avance en fonction du temps ( + pts de passage)

27Ludovic Pirard

Essai sur Mikron HSM 400U : Ebauche et finition d’une pièce 3D (type poche ouverte)

     

• Type de pièce : poche ouverte Ebauche depuis l’extérieur du brut vers l’intérieur

• + petit rayon : 1,6 mm finition avec fraise boule diam 3 mm

• Ne pas ébaucher avec une fraise diam 3 (temps d’usinage ?)

Ebauche avec fraise de + gros diam / Reprise dans les coins / Finition du fond et du bossage

Rem : Il faut créer des géométries limites, … et exécuter des stratégies d’usinage adaptées à chaque partie de la pièce

28Ludovic Pirard

     

Ebauche

Fraise 2T (ou torique) diam 8 – 2 dents

Ebauche partie supérieure Ebauche partie inférieure

Usinage en parallèle de l’extérieur vers l’intérieur (2 poches ouvertes)

Usinage en contournage descendant

29Ludovic Pirard

     

Finition des parties horizontales et verticales

Pas de problèmes de variation des hauteurs de crête comme sur les surfaces complexes

Partie horizontale Partie verticale

Fraise 2T (ou torique) diam 8 – 2 dents

Usinage en parallèle de l’extérieur vers l’intérieur (2 poches ouvertes)

Usinage en contournage descendant

30Ludovic Pirard

Semi-finition et finition de la partie arrondie du contour

Fraise hémisphérique diam 6

Semi-finition et finition par contournage descendant

Hauteur de crête constante – plus faible en finition

31Ludovic Pirard

Semi-finition bossage et reprise dans les coins

Fraise torique diam 4

Semi-finition

Semi-finition en Z constant avec boucles tangentes entre passes

finition

Fraise boule diam 3

Finition à hauteur de crête constante en montant

32Ludovic Pirard

Solution de facilité !

Ebauche avec petite fraise Finition sur toutes les surfaces

• (+) Temps de programmation + court

• ( - )Temps d’usinage + long

• ( - ) Etat de surface mauvais

• ( - ) Usure d’outil + rapide

Trouver un juste milieu en fonction du type de pièce (petite, moyenne ou grande série)Trouver un juste milieu en fonction du type de pièce (petite, moyenne ou grande série)

l’état de surface et la précision demandéel’état de surface et la précision demandée

33Ludovic Pirard

Usinage en 5 axes

X

C

B

Z

Y

34

Cinématiques des machines

35

 

• Sans débrider

• Attention précision

Usinage en 5 axes positionnements

36Ludovic Pirard

Usinage en 5 axes simultanés

      

Intérêt : inclinaison de la fraise pour atteindre la vitesse de coupe souhaitée

Difficulté : - contrôle des collisions

- éviter la rotation de l’axe rotatif sans déplacement linéaire (talonnement d’outil !!)

Faire tourner les 5 axes en même temps, le moins possible ! (voir avantages et inconvénients)

(-) Perte de précision

(-) Difficulté de programmation

(-) Risque accru de collisions

(-) Coûts machine, opérateurs, périphériques (FAO, …)

(-) Coûts pièces

(-) Anticipation plus difficile (Look Ahead)

Gestion de l’avance difficile

(+) Amélioration de l’état de surface (bonnes conditions)

(+) Pièces impossibles en 3 axes (contre-dépouilles)

(+) Peut diminuer les longueurs d’outils

(+) Diminution des retournements de pièces

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Angle frontal Angle latéral

Angles d’inclinaisons

38

 

 

1 point 1 courbe 1 surface

Il faut sélectionner la surface à usiner mais également comment guider l’outil pour donner un angle frontal et latéral

Guidage de l’outil

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Roulant Circulaire Canaux intérieurs

Exemples de stratégies 5 axes

40Ludovic Pirard

Exemple : Usinage en Roulant

Usinage de surfaces en contre-dépouilles Usinage en roulant

41Ludovic Pirard

Usinage en roulant

Attention aux angles vifs (différent si poche intérieure ou contour extérieur)

Guide :

Surface pilote

Trajectoire suivant la courbe de fond

Outil tangent à la surface

42Ludovic Pirard

Exemple : Projection de courbe sur surface

Retouches, gravures …

Guide :

Surface pilote

Trajectoire suivant la courbe

Outil normal à la surface

+ Angle frontal ou latéral

43Ludovic Pirard

Rayons faibles : Avances en fonction du ap

L’avance calculée au centre de l’outil est différente suivant la prise de passe en profondeur (ap) Contrôle des angles max en

fonctions des capacités de la machine et le contrôle des collisions

Problème des angles max

44Ludovic Pirard

Usinage en roulant : Rattrapage angulaire

Rattrapageangulaire

Outil droitContournement de l’angle vif

Vf >>

Vf

Attention au contrôle de Vf pour des ap >>, lors du déplacement angulaire

L’outil se prépare angulairement pour la direction suivante

Déplacement linéaire en même temps que angulaire

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Usinage circulaire

• Déplacement de l’outil + Rotation de la pièce autour d’un axe

• On peut ajouter un angle frontal et latéral

Ex : Aube

Guide :

Surface pilote ou axe défini

Trajectoire autour d’un axe

Outil normal à la surface

Attention : si la pièce présente des coins vifs (Avance)

Pièces longues avec outil fin

46Ludovic Pirard

Usinage canaux intérieurs

Guide :

Point

Trajectoire : sur la surface autour du point

Gestion des collisions difficile