Exercices Corrigés de Programmation CN : Maîtrisez le Code CNC

La programmation CN (Commande Numérique) est essentielle pour piloter les machines-outils en usinage. Le langage utilisé, souvent le G-Code (ISO 6983 / RS-274D), permet de contrôler les mouvements, la vitesse, l’avance et les opérations d’usinage.

Dans cet article, nous vous proposons une série d’exercices corrigés pour vous aider à maîtriser la programmation CNC en tournage et en fraisage.

1️⃣ Exercice : Chariotage en Tournage CNC

📌 Énoncé

Un arbre en acier C45 de Ø80 mm et 200 mm de long doit être charioté jusqu’à Ø50 mm sur 150 mm de long.

Profondeur de passe : 2 mm
Avance : 0.25 mm/tr
Vitesse de coupe : 180 m/min

🔹 Tâche : Rédiger le programme G-Code pour effectuer cet usinage.

✅ Correction

G21       ; Millimètres
G90       ; Mode absolu
G96 S180 M03  ; Vitesse de coupe constante (180 m/min)

G00 X85 Z5    ; Positionnement rapide
#100 = 80     ; Diamètre initial
#101 = 50     ; Diamètre final
#102 = 2      ; Profondeur de passe

WHILE [#100 GT #101] DO1
    G01 X#100 Z-150 F0.25  ; Chariotage progressif
    G00 X#100+5            ; Remontée de l’outil
    #100 = #100 - #102     ; Réduction progressive du diamètre
END1

G00 X85 Z10   ; Sécurité
M30           ; Fin du programme

2️⃣ Exercice : Contournage en Fraisage CNC

📌 Énoncé

Un carré de 100 mm x 100 mm doit être usiné en contournage sur un centre d’usinage CNC.

Départ en (X10, Y10)
Profondeur d’usinage : 5 mm
Avance : 300 mm/min
Vitesse de rotation : 2500 tr/min

🔹 Tâche : Écrire le programme CNC.

✅ Correction

G21       ; Millimètres
G17       ; Plan XY
G90       ; Mode absolu
G94       ; Avance en mm/min

T1 M06    ; Sélection de l’outil
S2500 M03 ; Rotation de la broche à 2500 tr/min

G00 X10 Y10 Z10  ; Déplacement rapide
G01 Z-5 F100     ; Descente en usinage

G01 X110 Y10 F300  ; Déplacement droite
G01 X110 Y110      ; Déplacement haut
G01 X10 Y110       ; Déplacement gauche
G01 X10 Y10        ; Fermeture du contour

G00 Z10  ; Sécurité
M30      ; Fin du programme

3️⃣ Exercice : Filetage M20x2 en Tournage CNC

📌 Énoncé

Un filetage M20 x 2 doit être réalisé sur 30 mm de long.

Profondeur de passe : 0.5 mm
Nombre de passes : 6
Vitesse de coupe : 120 m/min

🔹 Tâche : Écrire le programme CNC.

✅ Correction

G21
G90
G97 S120 M03  ; Vitesse fixe

G00 X22 Z5    ; Positionnement rapide
G76 P6 Z-30 I0.05 K2.0 F2.0  ; Cycle de filetage

G00 X50 Z10   ; Sécurité
M30

✔ G76 : Cycle automatique de filetage
✔ P6 : Nombre de passes
✔ K2.0 : Profondeur totale
✔ F2.0 : Pas du filetage

4️⃣ Exercice : Cycle de Perçage en Fraisage CNC

📌 Énoncé

Percer 9 trous Ø10 mm en tableau 3×3 avec 30 mm d’écart.

Profondeur du perçage : -15 mm
Vitesse de coupe : 200 m/min
Avance : 150 mm/min

🔹 Tâche : Écrire le programme G-Code.

✅ Correction

G21
G17
G90
G94

T2 M06    ; Sélection de l’outil
S2000 M03 ; Rotation broche

G00 Z10   ; Sécurité avant perçage
G81 Z-15 R5 F150  ; Cycle de perçage

#100 = 3  ; Trous en X
#101 = 3  ; Trous en Y
#102 = 30  ; Espacement

WHILE [#101 GT 0] DO1
    #104 = [3 - #101] * #102
    WHILE [#100 GT 0] DO2
        #105 = [3 - #100] * #102
        G00 X#105 Y#104
        G81  ; Exécution du perçage
        #100 = [#100 - 1]
    END2
    #101 = [#101 - 1]
    #100 = 3
END1

G80   ; Annulation du cycle
G00 Z10  ; Sécurité
M30

📊 Ce que Vous Apprendrez avec Ces Exercices

✅ Maîtrise du G-Code pour tournage et fraisage
✅ Programmation de cycles automatiques (G76, G81)
✅ Utilisation des boucles paramétriques pour des usinages complexes
✅ Optimisation des passes d’usinage pour une meilleure productivité

📌 Fiche Méthode : Programmation CN (Commande Numérique CNC)

📖 Définition

La programmation CN (Commande Numérique) est un ensemble d’instructions permettant de contrôler une machine-outil CNC (tournage, fraisage, perçage) de manière automatique à l’aide du langage G-Code (ISO 6983 / RS-274D).

📌 Objectifs :
✅ Automatiser l’usinage de pièces mécaniques.
✅ Réaliser des pièces complexes avec précision et répétabilité.
✅ Réduire le temps de production et les erreurs humaines.

🔹 1. Structure d’un Programme CN

Un programme CN est une suite de commandes appelées blocs, chaque ligne contenant une instruction spécifique pour la machine.

📌 Exemple de structure :

%
(NOM DU PROGRAMME)
G21      ; Unités en millimètres
G90      ; Mode absolu
G17      ; Sélection du plan XY
T1 M06   ; Sélection de l’outil
S1500 M03 ; Rotation de la broche à 1500 tr/min
G00 X50 Y50 Z10  ; Déplacement rapide
G01 Z-5 F100   ; Descente en usinage
G01 X100 Y50   ; Fraisage linéaire
G00 Z10        ; Remonter l’outil
M30      ; Fin du programme
%

📌 Explication :

G21 : Programme en millimètres.
G90 : Mode absolu (coordonnées fixes).
G17 : Plan XY sélectionné pour l’usinage.
G00 : Déplacement rapide sans usinage.
G01 : Mouvement linéaire avec usinage.
S1500 M03 : Démarrage de la broche à 1500 tr/min.
M30 : Fin du programme et retour au début.

🔹 2. Principales Commandes G-Code et M-Code

📌 Commandes G-Code Essentielles

Commande	Description
`G00`	Déplacement rapide
`G01`	Déplacement linéaire avec avance
`G02`	Interpolation circulaire horaire
`G03`	Interpolation circulaire anti-horaire
`G17`	Sélection du plan XY
`G18`	Sélection du plan ZX
`G19`	Sélection du plan YZ
`G20`	Unités en pouces
`G21`	Unités en millimètres
`G28`	Retour à la position de référence
`G40`	Annulation de la compensation d’outil
`G41`	Compensation de rayon à gauche
`G42`	Compensation de rayon à droite
`G90`	Mode absolu
`G91`	Mode relatif

📌 Commandes M-Code Essentielles

Commande	Description
`M00`	Arrêt du programme
`M03`	Démarrage de la broche en sens horaire
`M04`	Démarrage de la broche en sens anti-horaire
`M05`	Arrêt de la broche
`M06`	Changement d’outil
`M08`	Activation du liquide de coupe
`M09`	Désactivation du liquide de coupe
`M30`	Fin du programme et retour au début

🔹 3. Paramètres de Coupe Essentiels

Paramètre	Définition
Vitesse de coupe (Vc)	Vitesse relative entre l’outil et la pièce (m/min).
Vitesse de rotation (N)	Nombre de tours/minute de la broche (tr/min).
Avance par dent (fz)	Distance parcourue par une dent à chaque rotation (mm/dent).
Profondeur de passe (ap)	Épaisseur de matière enlevée à chaque passe (mm).

📌 Formule pour calculer la vitesse de coupe : Vc=π×D×N / 1000

Où D = diamètre de l’outil (mm) et N = vitesse de rotation (tr/min).

🔹 4. Exemples de Cycles d’Usinage Automatisés

📌 Cycles de Perçage

Commande	Description
`G81`	Perçage simple
`G82`	Perçage avec pause
`G83`	Perçage en profondeur (cycle de débourrage)

📌 Exemple de Perçage Automatique

G81 X50 Y50 Z-10 R5 F200  ; Perçage à -10 mm

🔹 5. Exercices Pratiques

📌 Exercice 1 : Contournage d’un Rectangle

📍 Objectif : Programmer le contournage d’un rectangle de 100 mm x 50 mm à une profondeur de -5 mm.

💡 Correction :

%
(Rectangle Fraisé)
G21
G17
G90
G94
T1 M06     ; Sélection de l’outil
S1200 M03  ; Rotation de la broche
G00 X0 Y0 Z10  ; Positionnement initial
G01 Z-5 F100   ; Descente en usinage
G01 X100 Y0 F300  ; Avance droite
G01 X100 Y50  ; Déplacement en haut
G01 X0 Y50  ; Déplacement gauche
G01 X0 Y0  ; Retour au point de départ
G00 Z10  ; Sécurité
M30
%

📌 Exercice 2 : Filetage M20 x 2 en Tournage CNC

📍 Objectif : Programmer un filetage M20 x 2 sur 30 mm de long avec 6 passes.

💡 Correction :

%
(Filetage M20x2)
G21
G90
G97 S600 M03
G00 X22 Z5
G76 P6 Z-30 I0.05 K2.0 F2.0
G00 X50 Z10
M30
%

🔹 6. Sécurité et Bonnes Pratiques

✅ Vérifier le serrage de la pièce et de l’outil avant l’usinage.
✅ Simuler le programme CNC avant l’exécution sur machine.
✅ Adapter les paramètres de coupe en fonction du matériau.
✅ Utiliser un système de lubrification adapté pour prolonger la durée de vie des outils.