FAO : QUAND LA GÉOMÉTRIE PREND FORME

LA FAO EST L’UN DES DERNIERS MAILLONS DE CETTE CHAÎNE NUMÉRIQUE QUE L’ON S’EFFORCE DE CONSTRUIRE DANS L’INDUSTRIE MANUFACTURIÈRE AVANT DE PASSER À LA PRODUCTION. LA FABRICATION ASSISTÉE PAR ORDINATEUR REGROUPE LES LOGICIELS PERMETTANT PROGRAMMER LES OPÉRATIONS D’USINAGE, DE LES SIMULER VIRTUELLEMENT, PUIS DE LES TRADUIRE EN LANGAGE COMPRÉHENSIBLE PAR LES MACHINES-OUTILS À COMMANDE NUMÉRIQUE. L’OFFRE DU MARCHÉ EST PARTICULIÈREMENT RICHE ET A BEAUCOUP PROGRESSÉ TECHNIQUEMENT CES CINQ DERNIÈRES ANNÉES.
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CONSTRUIRE LA GAMME D’USINAGE

Difficile de se passer de logiciel de FAO pour programmer une machine-outil à commande numérique (MOCN). Les solutions du marché sont nombreuses et ont atteint un haut degré de maturité et de performance. Mais, de quoi s’agit-il précisément ?

Dans le cas d’une démarche numérique continue, le modèle 3D de la pièce issu de la CAO est utilisé pour préparer les parcours d’usinage à l’aide d’un logiciel de FAO. Notons que très souvent, le donneur d’ordres ne fournit qu’un plan 2D. C’est au sous-traitant de reconstruire la pièce en 3D à l’aide du modeleur CAO intégré à son logiciel de FAO avant de la traduire en programme de fabrication. C’est pourquoi, la majorité des offres de FAO sont en fait des logiciels de CFAO.

La phase d’industrialisation commence. L’application de FAO permet d’analyser la géométrie de la pièce et les données techniques de fabrication (PMI) associées. Elle délivre à cette occasion de nombreuses informations comme le volume du brut, la dimension des trous, des rayons de courbures, les différents plans d’axe Z, etc. Le responsable méthodes en déduit le nombre d’axes optimal pour usiner sa pièce, donc la machine, ainsi que les outils indispensables pour cela. L’opération suivante consiste à construire la gamme de fabrication en fonction du triptyque : matière, outil, procédé d’usinage. Les formes standards (features), sont automatiquement reconnues par le logiciel. Elles sont alors associées à des parcours et à des outils prédéfinis pour réaliser ces opérations dans le matériau choisi et selon des conditions d’usinage déterminées. Dans les domaines de la tôlerie ou de l’usinage du bois, par exemple, ces automatismes sont particulièrement performants et couvrent une grande partie des usinages classiques. En revanche, les poches, les dépouilles et formes gauches sont, elles, gérées par le technicien méthodes. Notons que celui-ci conserve la main en permanence pour imposer ses choix techniques y compris sur les parcours choisi automatiquement par la FAO.

PARLEZ-VOUS LE LANGAGE DES MOCN ?

Pour faciliter la vie du responsable méthodes, les logiciels de FAO disposent de nombreuses fonctions automatisées. La détection des features comme on vient de le voir et leur assignation à des process d’usinage spécifiques, mais aussi la détection de collision entre la pièce, l’outillage et la broche, la visualisation du brut entre chaque opération, ou encore la simulation visuelle pas à pas de la gamme opératoire. En permanence, le logiciel de FAO l’assiste dans le chargement et le positionnement de sa pièce, le choix de la méthode d’usinage, des machines-outils, des outils, des fixations, ainsi que dans la gestion des stratégies afin d’automatiser le processus de fabrication.

Attention toutefois, si des fonctions automatisent les opérations les plus « classiques » de l’usinage par enlèvement de matière, les logiciels de FAO ne sont pas des solutions presse-boutons. Le savoir-faire métier de l’opérateur reste indispensable dès que les formes, conditions d’usinage, ou de maintien de la pièce par exemple varient quelque peu, et les usineurs le savent, c’est assez fréquent…

Après validation de cette gamme, la FAO délivre un dossier de fabrication contenant toutes les informations méthodes : opérations d’usinage, temps, fiches outils… qui pourront être exploitées pour la traçabilité de production, et pour une nouvelle campagne de fabrication éventuelle.

La dernière opération consiste à transformer ce programme FAO en langage compréhensible par la commande numérique de la machineoutil. Ce langage peut être un code normalisé au niveau international (code ISO), ou propre au constructeur. C’est le rôle du post-processeur qui est un logiciel semblable au driver de votre imprimante de bureau. A chaque machine correspond un post-processeur qui intègre toutes les spécificités de celle-ci. Et c’est précisément là que tout le savoir-faire de l’éditeur rentre en jeu, l’adaptation du post-processeur à la machine-outil et aux besoins du client.

LES TENDANCES TECHNOLOGIQUES ?

Comme on vient de le voir, l’intégration logiciel est une tendance de fond qui touche d’ailleurs tous les segments de la chaîne numérique pour aboutir à une continuité sans faille. La plupart des solutions du marché disposent d’interfaces de communication bidirectionnelle avec les principaux formats standards et natifs usuels de CAO. Elles assurent la récupération de la géométrie et de l’arborescence de construction. En outre, le lien associatif entre fichier CAO et FAO permet de récupérer les modifications apportées à posteriori sur le fichier d’origine. Et toutes les offres intègrent un modeleur CAO pour modifier les géométries aux cotes nominales afin de les rendre usinables. Les logiciels les plus évolués disposent pour cela d’outils de modélisation libre qui n’exigent pas de compétences pointues en CAO.

Seconde tendance : l’usinage à base de connaissances. Il s’agit de répondre à la difficulté des industriels : trouver des opérateurs machines avec de l’expérience, et raccourcir les délais de fabrication. Premier axe de progrès notable, la reconnaissance des features géométriques de la pièce. Tous les logiciels du marché sont ainsi capables d’analyser ces éléments géométriques. Puis de les organiser en séquence d’usinage : poches, îlots, frontières et perçages, d’y inclure des caractéristiques physiques telles que la hauteur, l’épaisseur, la dépouille, le volume et la surface. Enfin, d’y affecter les cycles d’usinages et outils correspondants. C’est en quelque sorte le « précâblage » dans lelogiciel des best-pratices métier pour l’usinage de formes récurrentes, prismatiques, ou de pièces spécifiques comme les aubes de turbines par exemple. Ces fonctions sont intégrées à des assistants qui guident l’opérateur à chaque étape de son process, depuis la conception de sa pièce jusqu’à la phase d’inspection. Selon les paramètres indiqués par l’opérateur, l’assistant détermine l’enchaînement des séquences d’usinage, les stratégies optimales pour les formes reconnues, etc. On peut d’ailleurs compléter ces automatismes de ses propres programmes d’usinage que l’on souhaite normaliser pour des pièces similaires.

ANTICOLLISION ?LA FONCTION VITE INDISPENSABLE

Les usinages en 5 axes continus, à l’intérieur de poches, ou avec des vitesses d’avance atteignant parfois les 60 m/min… augmentent les risques de collision préjudiciables pour la machine et la pièce, sans compter le portefeuille de l’usineur. Dans ces conditions, la fonction « anticollision » devient incontournable et constitue, elle aussi, un sujet de développement pour les éditeurs de CFAO. Pour que l’anticollision soit efficace, il faut que la simulation prenne en compte les cinématiques et les formes de la machine et de son environnement (outil, broche, bâti machine, outillage…). C’est pourquoi, les logiciels intègrent des bibliothèques contenant ces informations pour les machines courantes du marché et leurs équipements. Dans le cas où votre environnement n’est pas répertorié, les fonctions de modélisation du logiciel de CFAO vous permettent de créer vousmême les volumes englobants. Cette simulation reste performante, mais « théorique », car elle ne tient pas forcément compte des conditions réelles de l’usinage : évolution permanente du brut en cours d’usinage, spécificités de la machine-outil, éventuelles modifications apportées par l’opérateur, changement d’outil par rapport au programme, ou déplacement d’une bride, par exemple. La gestion de collisions est d’ailleurs particulièrement délicate lorsque l’on change de machine. Certains logiciels contournent le problème avec une fonction de « parcours assemblés » permettant à l’utilisateur de maîtriser la connexion entre les parcours avant de post-processer. En s’appropriant le contexte d’usinage, ils utilisent la cinématique de la machine pour réadapter automatiquement le parcours d’outils au nouveau contexte machine.

LE CLOUD ENTRE PROGRESSIVEMENT DANS LES ATELIERS

C’est sans aucun doute l’une des tendances les plus récentes, même si elle reste pour l’instant embryonnaire. Le cloud fait en effet son apparition dans le domaine de la production. Première application : le site MachiningCloud, un site internet pour accéder à des applications, des données, des services, et des ressources spécifiques. Les bibliothèques comprennent les données mises en ligne par les fournisseurs de machines-outils, d’outillages, d’outils coupants, de porte-outil… comme leurs géométries et caractéristiques techniques, les choix possibles d’assemblage, etc. Le service est totalement gratuit, il permet de sauvegarder ses programmes et ses outils et d’obtenir des recommandations en matière d’avance et de vitesse, le tout directement sur votre poste de FAO. Côté éditeur, certains sont prêts à porter leurs solutions dans le cloud, pour notamment déporter les calculs de parcours d’outils, lancer plusieurs calculs simultanés afin de choisir le plus pertinent ou encore héberger sur des serveurs distants les programmes et codes iso des clients. L’idée étant de faciliter le basculement d’usinage d’un site à l’autre et d’une machine à l’autre. Reste à trouver les bons modèles économiques et à vaincre les résistances compréhensibles.