Commande numérique des machines-outils

Dans le domaine de la fabrication mécanique, la commande numérique désigne l'ensemble des matériels et logiciels ayant pour fonction de donner les instructions de mouvements à tous les organes d'une machine-outil :

    * l'outil (ou les outils) d'usinage (fraise, foret, laser, jet d'eau, etc.) équipant la machine,
    * les organes où sont fixées les pièces,
    * les systèmes de magasinage et de changement d'outil,
    * les dispositifs de changement de pièce,
    * les mécanismes connexes, pour le contrôle ou la sécurité, l'évacuation des copeaux etc.

Par extension, on appelle «commande numérique» l'armoire de commande recevant le programme d'usinage sous forme d'un ruban perforé, d'une bande magnétique, ou de données issues d'un ordinateur. On désigne parfois ainsi la machine complète équipée d'un tel dispositif. On parle d'un tour à commande numérique, ou d'une fraiseuse à commande numérique, par opposition à un tour conventionnel ou une fraiseuse conventionnelle, dont les mouvements sont commandés manuellement ou par un dispositif automatisé d'une façon figée.

Les machines-outils spécialisées (aléseuses-perceuses, fraiseuses) à commande numérique ont évolué en centres d'usinage à commande numérique permettant d'usiner des formes complexes sans démontage de la pièce. Ces centres d'usinage sont généralement équipés de magasins d'outils (tourelles, tables, chaînes) sur lesquels sont disposés les différents outils. Les changements d'outils équipant la (ou les) tête(s) d'usinage sont programmés en fonction de la définition numérique de la pièce.

Le fichier de définition numérique (qu'on appelle aussi "DFN", définition numérique, numérisation ou même tout simplement "num") est un fichier informatique généré par CAO, qui remplace de plus en plus le plan traditionnel.

CATIA est actuellement l'un des logiciels les plus utilisés pour établir les DFN dans le domaine de l'automobile de l'aéronautique.

Sur ces définitions doivent ensuite être calculés des parcours d'outil au moyen de logiciels de FAO. Ces parcours seront ensuite traduit dans un langage compréhensible par la «commande numérique».

Les programmes d'usinage sont réalisés à partir d'une origine appelée Origine Programme (OP) positionnée par le programmeur. Le programme commande les déplacements relatifs entre le brut et les outils dans le but de réaliser l'usinage de la pièce finale. Ces déplacements sont réalisés dans un repère orthonormé normalisé (OP,X,Y,Z) basé sur la structure de la machine.

L'axe Z de ce repère est un axe confondu avec celui de la broche de la machine. Le sens positif de de cet axe est donné par le sens d'éloignement de l'outil par rapport à la pièce. La détermination de l'axe X entre les 2 axes restants se fait en identifiant celui qui permet le plus grand déplacement. Le sens positif de X est déterminé par le sens logique d'éloignement de l'outil par rapport à la pièce.

L'axe Y est déterminé à partir de X et Z grâce à la règle du trièdre direct.