Cinématique de la machine

Pour les machines CNC, une définition de machine inclut des informations sur sa cinématique, qui décrit comment la machine CNC physique se déplace lors de l’exécution du code CN. Il est important de comprendre la cinématique pour garantir la précision des simulations et la génération d’un code NC fiable.

Arborescence cinématique

Une arborescence cinématique fournit une vue hiérarchique des composants de la machine et de leurs relations. Les éléments spécifiques et leur ordre dans l’arborescence cinématique varient selon le type de machine CNC.

Éléments pouvant figurer dans une arborescence cinématique :

• Axe linéaire : représente un axe de mouvement qui se déplace en ligne droite, comme les axes X, Y ou Z.
• Axe rotatif : représente un axe de mouvement qui pivote autour d’un point fixe, tel que l’axe A, B ou C.
• Statique : représente les éléments fixes de la machine, tels que sa base ou son cadre.
• Tête : maintient l’outil de coupe sur une machine de fraisage ou de fraisage-tournage.
• Tourelle : maintient plusieurs outils de coupe sur un tour ou une machine de tournage/fraisage, favorisant ainsi des changements d’outils rapides.
• Table : maintient la pièce de travail sur une machine de fraisage ou de fraisage-tournage.
• Broche principale : maintient et fait pivoter la pièce de travail lors des opérations de tournage sur une machine de tournage ou de fraisage-tournage.
• Contre-broche : sert de broche secondaire sur une machine de tournage ou de tournage-fraisage, permettant un usinage simultané des deux extrémités de la pièce de travail.

Différents types de machines CNC

Les machines de fraisage ont généralement une tête et une table. La tête est équipée d’une broche qui maintient et fait pivoter un outil de coupe utilisé pour les opérations de fraisage, et la table maintient la pièce de travail.

Les tours ont généralement une tourelle pour maintenir les outils fixes utilisés pour les opérations de tournage et une broche principale, et éventuellement une contre-broche, pour maintenir et faire pivoter la pièce de travail.

Les machines de tournage-fraisage sont des tours, mais qui permettent d’effectuer des opérations de fraisage. Elles possèdent généralement une tourelle pour maintenir les outils en position fixe pour les opérations de tournage, et une broche principale, et éventuellement une contre-broche, pour maintenir et faire pivoter la pièce de travail. Dans les machines de tournage-fraisage, la tourelle peut être équipée d’un usinage en direct, ce qui lui permet de maintenir un outil de coupe rotatif pour les opérations de fraisage.

Les machines de fraisage-tournage sont des fraiseuses, mais qui permettent d’effectuer des opérations de tournage. Comme les fraiseuses, les machines de fraisage-tournage ont généralement une tête et une table. Toutefois, la tête peut maintenir un outil en position fixe pour les opérations de tournage et la table peut pivoter pour maintenir et faire pivoter la pièce de travail.

Exemples de hiérarchies d’arborescences cinématiques

Pour illustrer le concept de cinématique machine, voici quelques exemples de hiérarchies d’arborescences cinématiques pour différents types de machines CNC :

Fraiseuse 3 axes

Dans cet exemple :

• Les axes X, Y et Z contrôlent la position de la tête d’usinage qui maintient l’outil de coupe.
• Le brut est fixe sur la table.

Machine de fraisage 5 axes tête-tête

Dans cet exemple :

• Les axes Z, C et B contrôlent la position et la rotation de la tête d’usinage qui maintient l’outil de coupe.
• Les axes Y et X contrôlent la position du brut sur la table.

Comme toutes les rotations sont effectuées par la tête d’usinage, la configuration de la machine est appelée configuration « tête-tête ».

Fraiseuse 5 axes table-table

Dans cet exemple :

• Les axes X, Y et Z contrôlent la position de la tête d’usinage qui maintient l’outil de coupe.
• Les axes B et C contrôlent la rotation du brut sur la table.

Comme toutes les rotations sont effectuées par la table, la configuration de la machine est appelée configuration « table-table ».

Machine de tournage-fraisage multi-axes (tour double broche avec usinage en direct)

Dans cet exemple :

• Les axes X et Z contrôlent la position de l’outil le long du brut, tandis que la tourelle maintient les outils pour l’usinage.
• L’axe C contrôle la rotation du brut maintenu par la broche principale.
• Les axes Z2 et C contrôlent la rotation de la contre-broche, permettant de réaliser des opérations sur l’extrémité opposée du brut.

Vérification de collision

Vous pouvez choisir quelles paires d’éléments d’une machine sont inclus ou exclus des vérifications de collision lors de la simulation avec un modèle de machine. La vérification des collisions effectuée sur de nombreux éléments peut ralentir le processus de vérification pendant la simulation. Si vous excluez des paires d’éléments des vérifications, les collisions avec ces paires ne sont pas signalées.