Interpolation Linéaire et Circulaire sur les Machines CNC

L’usinage de pièces sur des machines CNC ne s’effectue pas toujours avec des programmes de cycle. Dans certains cas, les coordonnées des points sont également traitées. Dans de tels cas, les codes G01, G02 et G03 entrent en jeu. La première d’entre elles fournit une interpolation linéaire, et les deux autres fournissent une interpolation circulaire. Le but principal de l’interpolation CNC est de déterminer les interpoints entre des points de contour connus. L’interpolation basée sur la méthode d’analyse numérique améliore la qualité de l’usinage CNC. Il permet également d’éviter les pertes et d’augmenter la productivité. Le calcul d’interpolation qui assure le bon fonctionnement des outils de coupe prolonge la durée de vie de la machine et de ses composants. Dans cet article, nous partagerons des informations utiles sur l’interpolation linéaire et circulaire dans les machines CNC.

Qu’est-ce que l’interpolation ?

Tout d’abord, parlons un peu de l’interpolation. En résumé, l’interpolation est une méthode d’estimation des valeurs possibles entre des points de valeur inconnue à partir des informations disponibles. L’interpolation, une branche des mathématiques appliquées, est essentiellement une méthode de prédiction. Cependant, cette prédiction donne des résultats quasi-parfaits grâce à un ensemble spécial d’algorithmes. Il existe deux principaux types d’interpolation. L’une est linéaire, l’autre est circulaire. Il existe également différents types tels que l’interpolation polynomiale, trigonométrique et spline. Les méthodes d’interpolation diffèrent selon la distance entre deux points, le plan dans lequel les points sont situés et d’autres variables. Dans ce contexte, l’interpolation linéaire et circulaire dans les machines CNC sont deux méthodes de base. Dans cet article, nous allons discuter de ces deux éléments avec leurs caractéristiques de base.

Qu’est-ce que l’interpolation CNC ?

Dans le processus d’usinage sur des machines CNC, il est nécessaire de calculer la position de l’outil de coupe selon plusieurs points intermédiaires à différents moments. Ce processus est appelé interpolation CNC. Les paramètres nécessaires pour la ligne de contour sont chargés dans le programme de traitement. Les plus importants d’entre eux sont les points de départ et d’arrivée. Mais cela ne suffit pas pour mieux saisir le profil de la pièce. C’est pourquoi il est nécessaire de déterminer les positions intermédiaires. Les méthodes d’interpolation linéaire et circulaire dans les machines CNC permettent de déterminer ces positions intermédiaires. Ainsi, la position des outils de coupe par rapport à la pièce est clairement révélée. En d’autres termes, lors des réglages de position sur les tours CNC et les fraiseuses, la détermination des coordonnées de la fraise dans différentes situations en fonction de la pièce est appelée interpolation CNC. Grâce à ce procédé, de nombreuses erreurs d’usinage de pièces sont évitées.

Dans les pièces d’usinage CNC, il est nécessaire de prendre en compte différentes lignes. En fonction de cette différence, les calculus d’interpolation diffèrent. La méthode d’interpolation, en fonction de la vitesse d’avance, clarifie la position de la fraise. La forme de trait prend donc la forme appropriée. Lorsque le calcul d’interpolation est effectué correctement, la productivité des tours CNC et des centres d’usinage augmente. Des algorithmes d’interpolation développés pour faciliter les calculs déterminent parfaitement les positions intermédiaires pour différentes lignes. Dans ces calculs, la valeur F indique la vitesse d’avance donnée. Fc est le taux d’alimentation synthétique réel. En un sens, le calcul d’interpolation linéaire et circulaire dans les machines CNC est la conversion de la valeur F à la valeur Fc. Cependant, même la moindre erreur dans l’algorithme conduit à un écart par rapport à la valeur Fc qu’il devrait être.

Qu’est-ce que l’indice de Stabilité ?

Ceux qui se demandent quelle est la curiosité de l’interpolation CNC par rapport à l’indice de stabilité. Brièvement, l’indice de stabilité indique la stabilité de l’algorithme d’interpolation. Il s’agit donc d’une variable importante dans l’indice d’évaluation. Comme on le sait, les calculus algorithmiques sont des opérations répétitives. Et chaque calcul, aussi impeccable soit-il, implique un certain arrondissement. Plus le nombre de répétitions augmente, plus le nombre d’arrondis augmente naturellement. En outre, les erreurs de calcul provoquent des déviations dans l’algorithme. Dans ce contexte, l’indice de stabilité fait référence au fait que les erreurs d’arrondi et de calcul ne s’accumulent pas dans l’usinage CNC. Plus l’algorithme est stable, plus la qualité de l’usinage CNC est élevée.

L’algorithme d’interpolation étant un calcul répétitif, il nécessite un suivi régulier des erreurs d’arrondi et de calcul. Dans chaque calcul, il y a inévitablement des arrondis. Les calculs approximatifs sont très sujets aux erreurs et aux écarts à cet égard. Si l’opérateur commet une erreur lors de l’arrondi, le résultat est encore plus inexact. C’est pourquoi il est important d’observer l’indice de stabilité dans les calculs d’interpolation linéaire et circulaire dans les machines CNC. La probabilité de déviation est particulièrement élevée dans les interpolations non linéaires. L’erreur orbitale ne doit pas être supérieure à la commande de mouvement minimum du système. Elle ne doit pas non plus dépasser l’équivalent impact. Lorsque ceux-ci ne sont pas pris en compte, le glissement aux points de contour peut atteindre des cotes sérieuses.

Ceux qui se demandent comment l’interpolation CNC est faite s’interrogent également sur la relation de l’indice de stabilité avec la vitesse et les axes dans l’usinage CNC. En bref, si la vitesse de synthèse est homogène en interpolation, la quantité de sortie de chaque axe est constante. C’est ce qu’on appelle l’indice d’uniformité de la vitesse de synthèse. Dans ce contexte, il est également nécessaire de prendre en compte les axes CNC et les outils de coupe. En effet, pour éviter les déviations dans les mouvements d’axe, il est nécessaire d’utiliser de gros outils de coupe à faible distance en grandes parties. La raison la plus importante est que dans les grandes équipes, l’enceinte de l’arbre est grande. Ainsi, le besoin en outils longs et fins est réduit et le risque d’erreur est réduit. Lorsque vous prenez en compte la vitesse, les axes et les outils de coupe pour l’interpolation linéaire et circulaire sur les machines CNC, la stabilité d’usinage est optimisée.

Interpolation Linéaire sur Machines CNC

L’interpolation linéaire, également appelée interpolation linéaire, effectue le mouvement de coupe dans un plan linéaire. Cette forme découpée est disponible aussi bien dans les tours CNC que dans les centres d’usinage. L’interpolation linéaire, également connue sous le nom de coupe droite, se produit avec les codes G, comme dans d’autres processus. En effet, le code G01 est le code d’interpolation linéaire. En fait, c’est l’un des codes les plus courants à utiliser parmi les codes G. L’usinage sur les tours CNC et les fraises ne se fait pas toujours par cycles. Le traitement s’effectue également avec un repère de point. Les machines CNC nécessitent donc une interpolation linéaire et circulaire. Dans ce contexte, le mouvement de coupe linéaire est l’un des mouvements les plus courants dans le traitement des pièces. Les paramètres C et R, utilisés avec le code G01, effectuent des opérations de chanfrein et de rayon.

Code G01 en Interpolation Linéaire

Vous pouvez effectuer un usinage par points au lieu de produire des cycles pour des trajectoires d’outil sur votre machine CNC. Dans ce cas, le code à utiliser pour l’interpolation linéaire est G01. Entrez ce code et votre tour ou centre d’usinage coupera droit sans produire de cycles. G00 ou un autre code continue jusqu’à ce que vous l’entriez. Si vous entrez le code G00, l’outil de découpe commencera à fonctionner rapidement au ralenti sans enlever les puces. C’est une situation courante pour l’interpolation linéaire et circulaire dans les machines à commande numérique. Si vous souhaitez effectuer un mouvement curviligne sur la pièce, vous devez taper les codes G02 ou G03 sur l’écran de commande.

Parmi les codes G, le code G01 met l’outil de coupe en contact avec la pièce en enlevant les copeaux dans le plan linéaire. Cependant, il est également nécessaire d’entrer le paramètre F (Feedrate) pour que la progression ait lieu. À ce stade, l’interpolation linéaire ne doit pas être confondue avec le positionnement rapide. En effet, le mouvement rapide de l’outil se déplace entre deux positions sur la zone de travail sans couper. Toutefois, en interpolation linéaire, avec la valeur F, la formation de contour ou de poche, des opérations de fraisage, etc., ont lieu sur la surface. Dans les machines CNC, la valeur F a une propriété importante dans le contexte de l’interpolation linéaire et circulaire. Si vous n’entrez pas cette valeur, l’outil de coupe est basé sur la valeur F utilisée en dernier dans le système. La vitesse de progression de la commande G01 est relative à la valeur F actuelle jusqu’à ce que vous entriez une nouvelle valeur F.

Codes G90 et G91 en Interpolation Linéaire

Les codes G90 et G91, qui sont utilisés dans le fraisage CNC avec le code G01, garantissent que le mouvement est absolu ou incrémental. Parmi ces codes, le code G90 est le code de programmation absolu (absolu). Dans les tours CNC, le G90 fournit un cycle de tournage en une passe avec bec conique ou droit sur le diamètre extérieur ou le diamètre de travail. Dans la programmation absolue du mouvement, il est nécessaire d’entrer des valeurs X et Z. Le code G91 est un code de programmation incrémentiel. Cependant, ce code n’est valable que dans les centres d’usinage CNC. Au lieu d’utiliser G91 sur les tours, il est nécessaire de changer les noms des axes sur la ligne de commande. Ensuite, lorsque vous sélectionnez le type de mouvement, l’interpolation linéaire progresse par incréments. Cependant, il est nécessaire d’utiliser des valeurs U et W dans la programmation. Dans les centres d’usinage, G01 peut être précédé de G90 ou G91.

Tour CNC G01 Format :

G01 X… Z … F … (système absolu)
G01 U… W… F … (système incrémentiel)

Format G01 Dans Centre D’usinage CNC :

G90 G01 X… O… Z … F … (système absolu)
G91 G01 X… O… Z … F … (système incrémentiel)

Usinage de Chanfrein et de Rayon en Interpolation Linéaire

L’interpolation dans les machines CNC est également un problème important dans l’usinage de chanfrein et de rayon. En fait, ceux qui se demandent comment interpoler dans CNC sont également curieux au sujet du traitement du chanfrein et du rayon. Pour résumer, les paramètres C et R, qui sont utilisés sur les mêmes lignes, effectuent un chanfrein et un rayon. Parmi celles-ci, C fait référence à la quantité de coupes de chanfrein. R est la mesure du rayon. Lorsque vous entrez les lignes N avant G01 sur la ligne de commande, le chanfrein se produit à l’intersection. Lorsque vous entrez la valeur R au lieu de la valeur C, le rayon est coupé. Par exemple

N8 G01 X… O… C … ; N9 G01 X … Y … coupe les chanfreins par C à l’intersection de N8 et N9.
N8 G01 X… O… R … ; N9 G01 X … Y … coupe autant de rayon que R à l’intersection.

Interpolation Circulaire Dans les Machines CNC

Dans cette partie de notre article sur l’interpolation linéaire et circulaire dans les machines CNC, nous parlerons brièvement de l’interpolation circulaire. En effet, l’interpolation en usinage CNC n’est pas seulement linéaire. Il est également possible d’effectuer une interpolation circulaire à l’aide des commandes G02 et G03. Ces codes s’appliquent aussi bien aux tours qu’aux centres d’usinage. Cependant, les commandes G90 et G91 ne sont utilisées que dans les centres d’usinage CNC. En outre, les codes d’interpolation circulaire fonctionnent sans problème sur les machines à deux axes. Dans les centres d’usinage CNC à trois axes ou plus, il est nécessaire de sélectionner des axes pour l’interpolation circulaire. Cette sélection s’effectue avec les codes G17, G18 et G19.

Codes G02 et G03 Dans Interpolation Circulaire

Les deux codes effectuent une interpolation circulaire sur les machines CNC. La seule différence entre eux est leur direction. En fait, le code G02 fonctionne dans le sens horaire (CW). Le code G03 fournit le mouvement en sens inverse (CCW). Il est possible d’utiliser ces codes pour les coupes de rayon ou d’arc ainsi que pour la coupe circulaire. Ces codes conservent une interpolation circulaire jusqu’à l’arrivée de la commande G00 ou G01. Pour passer de l’interpolation circulaire à l’interpolation linéaire, vous devez entrer la commande G01. Une caractéristique commune pour l’interpolation linéaire et circulaire dans les machines à commande numérique est la valeur F. Si vous n’entrez pas de nouvelle valeur F avant de lancer le processus, le système utilisera la valeur F actuelle

Codes G90 et G91 Dans Interpolation Circulaire

Lorsque les codes G02 et G03 sont utilisés dans les broyeurs CNC avec les codes G90 ou G91, le mouvement se fait de manière absolue ou incrémentielle. Comme pour l’interpolation linéaire, le code G90 fournit une progression absolue et le code G91 une progression incrémentielle. Cependant, comme ces codes ne peuvent pas être utilisés dans les tours, il est nécessaire de changer les noms des axes en ligne.

Tour CNC G02 Format :

G02 X… Z … F … (système absolu)· G02 U… W… F … (système incrémentiel)

Format G02 et G03 Dans le Centre D’usinage CNC :

G90 G02 X… O… Z … F … (Système Absolu Dans Le Sens Des Aiguilles D’Une Montre)
G91 G02 X… O… Z … F … (système incrémentiel dans le sens des aiguilles d’une montre)
G90 G03 X… O… Z … F … (Système Absolu Dans Le Sens Inverse Des Aiguilles D’Une Montre)
G91 G03 X… O… Z … F … (Système Incrémentiel Dans Le Sens Inverse Des Aiguilles D’Une Montre)

Sélection de Plan et Paramètres Auxiliaires Dans l’interpolation Circulaire

Les codes G02 et G03 réalisent essentiellement une interpolation circulaire sur deux axes. Par conséquent, vous n’avez pas besoin de faire une sélection de plan lors de l’utilisation d’une machine CNC à deux axes. Si votre machine a un plus grand nombre d’axes, vous devez sélectionner un plan. Trois codes G sont disponibles pour effectuer cette sélection. Ces codes et leurs tâches sont les suivants :

G17 : Sélectionne les plans X-Y.
G18 : X-Z fait la sélection du plan.
G19 : Effectue la sélection du plan Y-Z.

Lorsque vous utilisez l’interpolation circulaire avec le paramètre R, le rayon est traité. Dans ce cas, vous déterminez directement la quantité de R. Cependant, le paramètre R est insuffisant pour déterminer le centre du rayon. Les paramètres auxiliaires sont également importants dans le contexte de l’interpolation linéaire et circulaire dans les machines CNC. Aujourd’hui, dans de nombreux centres d’usinage CNC, il est possible d’utiliser des paramètres auxiliaires pour déterminer le centre du rayon. Ces paramètres sont représentés par les expressions I, J et K. Leur signification est la suivante :

I : Affiche la distance entre le point de départ de la diffusion et le centre sur l’axe des x.
J : Affiche la distance entre le point de départ de la diffusion et le centre sur l’axe Y.
K : Affiche la distance entre le point de départ de la diffusion et le centre sur l’axe Z.

À Quoi Dois-je Prêter Attention lors de l’interpolation Dans les Machines CNC ?

Pour l’interpolation linéaire et circulaire sur les machines CNC, il faut tout d’abord entrer les valeurs correctes. Les codes G01, G02 et G03 et les codes G90 et G91 sont les codes les plus importants dans ce contexte. La façon dont vous devriez utiliser ces codes dépend du type de machine que vous avez et de la nature de l’opération que vous voulez faire.
Lors de l’utilisation de codes G pour l’interpolation linéaire et circulaire en CNC, il est important de se souvenir du paramètre F. En fait, à moins que vous n’entriez une nouvelle valeur F, le système fonctionnera avec la valeur F actuelle.
Vous ne devez pas faire la moindre erreur de calcul lors de la conversion de F en Fc pour l’interpolation. Dans le cas contraire, il se produit malheureusement une déviation de l’algorithme d’interpolation. L’optimisation de l’indice de stabilité réduit le risque d’erreurs.
Les déviations de Fc font fluctuer F après un certain temps. Ces ondes ascendantes ou descendantes atteignent parfois des niveaux graves. Cela conduit à une perte de qualité et d’efficacité dans l’usinage CNC. Il réduit également la durée de vie de la machine.
Si votre machine fait trop de bruit pendant le travail, cela peut être dû à une erreur de calcul d’interpolation linéaire et circulaire sur les machines à commande numérique. Dans de tels cas, la durée de vie de la machine-outil de coupe est raccourcie. Si la valeur Fc est correcte, la machine CNC continue l’usinage en douceur et silencieusement.