UGV Trajectoires d’outils et logiciels

1. UGV Trajectoires d’outils et logiciels

2. CAO FAO CN Post - processeur Ludovic Pirard

3. La FAO vis à vis de l’usinage CFAO sont en continuel développement Pièces toujours plus complexes Attention : Données technologiques liées au métier Trajectoires UGV  trajectoires complexes Pour respecter les impératifs liés au procédé Apprentissage long pour optimisation des programmes Ludovic Pirard

4. Impératifs 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

5. Trajectoires : potentialités de la machine 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 Éventuellement : Contrôle du programme CN par logiciel spécifique • Contrôle des collisions (erreurs fatales) • Respecter fz (conditions de coupe) logiciel capable de gérer les avances suivant la géométrie Usure de la fraise Ludovic Pirard

6. Eviter les à-coups 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 !! Eviter les discontinuités : fluidifier la trajectoire (arcs et splines) Optimisation des paramètres Justifier l’utilisation de la grande vitesse Gamme d’usinage différente Passes  Section de copeaux constante  continuité des sollicitations de l’outil Préparation de la finition soignée (Ebauche rapide / Semi- finition) C  et  Ludovic Pirard

7. Etapes d’usinage Ebauche : Q  Semi-finition : préparation pour la finition (escaliers) + reprise éventuelle Finition : Obtention du fini souhaité  Pas de balayage Ludovic Pirard

8. Ébauche de poches ouvertes ou fermées Evacuer un max de matière en un min de temps  UGR (débit copeaux) IMPORTANT : Evacuation des copeaux et de la chaleur !! • CAR : • Perte de productivité (chgt d’outil) • Alésage à la fraise peut être suffisant • 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) Tout dépend des dimensions de la pièce Lors de la programmation de l’ébauche, on pense déjà à la finition !! Ludovic Pirard

9. Plonger dans les poches en hélice ou en rampe 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 Ludovic Pirard

10. 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) Ludovic Pirard

11. TROCHOIDAL = Cycle d’usinage Hors matière En travail Ludovic Pirard

12. TROCHOIDAL 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  Hors matière En travail • 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. Ludovic Pirard

13. Finition sur formes complexes 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 Ludovic Pirard

14. Parcours d’outils Vitesse d’avance    Pas de balayage faible pour un même temps d’usinage + Diminution du polissage jusque 80% Ludovic Pirard

15. Surface horizontale  stratégie par pas de balayage Exemple : Fraise diam 8 Fraise diam 6

16. Paramètre important : Hauteur de crête Adapter la hauteur de crête en fonction de la pente de la surface à usiner  Paramètre dans logiciel Contour 3D  stratégie par Z constant Avec  = angle de dépouille Ludovic Pirard

17. Décomposer son travail Balayage en parallèle sur l’ensemble (simple mais perte de productivité) Les zones planes peuvent se faire à la fraise torique A EVITER Si possible (sauf p-ê en final) Tout dépend de la hauteur de crête et donc de l’état de surface souhaité Hauteur de crête plus importante sur les zones les plus horizontales Ludovic Pirard

18. Choix de la stratégie d’usinage Difficulté de la programmation en FAO • Type de balayage important • Fonction de : • L’offre du logiciel !! • La qualité de la pièce en final  Applications métiers spécifiques (aubes, moulistes,…) Ludovic Pirard

19. 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 Ludovic Pirard

20. ATTENTION : Raccordements lors de changements de directions Evolution des raccordements dans la poche en FAO grande avance Ludovic Pirard

21. 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 !! Ludovic Pirard

22. Transfert de données à la CN 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) Ludovic Pirard

23. APPROCHE = Interpolation par une fonction mathématique Facettes faibles (meilleure approche dimensionnelle) Tolérance fine Nbr blocs CN   Compromis Nbr blocs CN   Tolérance large Trajet fluidifié Ludovic Pirard

24. CN  vitesses d’exécution importantes (- de 1 ms) MAIS Mécanique doit suivre 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 Capacité mémoire des nouvelles CN suffisante (OK) Nbr blocs CN   Problème : Diminution de l’avance Anticipation de la commande (Look ahead) Temps d’exécution de blocs en UGV peuvent atteindre 1ms Ludovic Pirard

25. ATTENTION : Ne pas confondre ! Gérer la Vf dans les courbes convexes ou concaves Logiciel FAO Adapte la Vf dans les courbes pour éviter les à-coup Accélérations / décélérations CN • La pré-analyse des blocs CN se fait en fonction de : • Rayon de courbure • Franchissement de points anguleux Ludovic Pirard

26. Déplacement Adaptation de l’avance Avance en fonction du temps ( + pts de passage) Gestion de l’accélération (dV/dT) Ludovic Pirard

27. 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 Ludovic Pirard

28. Ebauche Ebauche partie inférieure Ebauche partie supérieure Usinage en parallèle de l’extérieur vers l’intérieur (2 poches ouvertes) Usinage en contournage descendant Fraise 2T (ou torique) diam 8 – 2 dents Ludovic Pirard

29. Finition des parties horizontales et verticales Partie horizontale Partie verticale Usinage en parallèle de l’extérieur vers l’intérieur (2 poches ouvertes) Usinage en contournage descendant Fraise 2T (ou torique) diam 8 – 2 dents Pas de problèmes de variation des hauteurs de crête comme sur les surfaces complexes Ludovic Pirard

30. Semi-finition et finition de la partie arrondie du contour Semi-finition et finition par contournage descendant Hauteur de crête constante – plus faible en finition Fraise hémisphérique diam 6 Ludovic Pirard

31. Semi-finition bossage et reprise dans les coins Semi-finition finition Semi-finition en Z constant avec boucles tangentes entre passes Finition à hauteur de crête constante en montant Fraise torique diam 4 Fraise boule diam 3 Ludovic Pirard

32. 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) l’état de surface et la précision demandée Ludovic Pirard

33. Z Y B C X Usinage en 5 axes Ludovic Pirard

34. Cinématiques des machines

35. Usinage en 5 axes positionnements • Sans débrider • Attention précision

36. Usinage en 5 axes simultanés • 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 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 !!) Ludovic Pirard

37. Angles d’inclinaisons Angle frontal Angle latéral

38. Guidage de l’outil Il faut sélectionner la surface à usiner mais également comment guider l’outil pour donner un angle frontal et latéral 1 point 1 courbe 1 surface

39. Exemples de stratégies 5 axes Roulant Circulaire Canaux intérieurs

40. Exemple : Usinage en Roulant Usinage en roulant Usinage de surfaces en contre-dépouilles Ludovic Pirard

41. 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 Ludovic Pirard

42. Exemple : Projection de courbe sur surface Guide : Surface pilote Trajectoire suivant la courbe Outil normal à la surface + Angle frontal ou latéral Retouches, gravures … Ludovic Pirard

43. Rayons faibles : Avances en fonction du ap Problème des angles max 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 Ludovic Pirard

44. Attention au contrôle de Vf pour des ap >>, lors du déplacement angulaire Vf >> Vf Outil droit Contournement de l’angle vif Rattrapage angulaire Usinage en roulant : Rattrapage angulaire L’outil se prépare angulairement pour la direction suivante Déplacement linéaire en même temps que angulaire Ludovic Pirard

45. Usinage circulaire Ex : Aube Pièces longues avec outil fin 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) • Déplacement de l’outil + Rotation de la pièce autour d’un axe • On peut ajouter un angle frontal et latéral

46. Usinage canaux intérieurs Guide : Point Trajectoire : sur la surface autour du point Gestion des collisions difficile Ludovic Pirard