Exercices Corrigés Programmation ISO en tournage CNC

Voici une série d’exercices corrigés sur la programmation ISO en tournage CNC, avec des exemples typiques de programmation ISO (G-code). Chaque exercice traite de cas pratiques, allant de la programmation de formes simples à des opérations plus complexes, comme le filetage et les cycles de perçage.

Exercice 1 : Dressage de face en tournage

Contexte :

Vous devez dresser la face avant d’une pièce cylindrique d’un diamètre de 100 mm et d’une longueur de 50 mm. Le point de départ de l’outil est à une position de sécurité. L’usinage doit se faire à une profondeur de 1 mm.

Correction (ISO G-code) :

O0001           ; Numéro du programme
G21             ; Utilisation des unités en millimètres
G90             ; Programmation en coordonnées absolues
T0101 M6        ; Sélectionner l'outil et corriger l'outil
G96 S180 M3     ; Vitesse de coupe constante (SFM) et mise en rotation de la broche
G0 X110 Z5      ; Positionner l'outil à une position de sécurité
G1 Z0 F0.2      ; Descendre l'outil à la face de la pièce à une avance de 0.2 mm/tour
G1 X-2 F0.2     ; Réaliser le dressage en allant jusqu'au centre de la pièce
G0 X110         ; Retrait de l'outil en X
G0 Z50          ; Remonter l'outil à une position de sécurité
M30             ; Fin du programme

Explication :

G21 : Utilisation des millimètres comme unité.
G90 : Mode de programmation absolue.
T0101 M6 : Sélection de l’outil numéro 1 avec son correcteur.
G96 S180 : Utilisation d’une vitesse de coupe constante de 180 m/min avec mise en rotation de la broche dans le sens horaire.
G1 Z0 F0.2 : Descente de l’outil jusqu’à la face de la pièce avec une avance de 0,2 mm par tour.
G1 X-2 : Le dressage est effectué jusqu’au centre (X=0) et un léger dépassement de 2 mm pour assurer le dressage complet.

Exercice 2 : Tournage d’un diamètre extérieur

Contexte :

Vous devez réaliser l’usinage d’un cylindre extérieur d’un diamètre de 50 mm et d’une longueur de 100 mm à partir d’une ébauche de 60 mm de diamètre. L’outil commence en sécurité à 5 mm de la pièce.

Correction (ISO G-code) :

O0002           ; Numéro du programme
G21             ; Utilisation des unités en millimètres
G90             ; Programmation en coordonnées absolues
T0202 M6        ; Sélection de l'outil et activation du correcteur
G96 S150 M3     ; Vitesse de coupe constante, broche sens horaire
G0 X65 Z5       ; Positionnement de l'outil à une position de sécurité
G1 Z0 F0.3      ; Descente jusqu'au point de départ de l'usinage en Z
G1 X50 F0.3     ; Usinage du diamètre à 50 mm
G1 Z-100 F0.3   ; Usinage en longueur (100 mm)
G0 X65          ; Retrait de l'outil
G0 Z50          ; Remonter à la position de sécurité
M30             ; Fin du programme

Explication :

T0202 M6 : Sélection de l’outil n°2 et activation du correcteur.
G96 S150 : Vitesse de coupe constante à 150 m/min.
G1 X50 F0.3 : L’outil descend à 50 mm de diamètre avec une avance de 0,3 mm/tour.
G1 Z-100 : Usinage le long de l’axe Z sur une longueur de 100 mm.

Exercice 3 : Filetage ISO M20

Contexte :

Vous devez réaliser un filetage métrique ISO M20×2 sur une longueur de 30 mm. La pièce a un diamètre initial de 20 mm. Le filetage commence à ( Z = 0 ) et se termine à ( Z = -30 ).

Correction (ISO G-code) :

O0003           ; Numéro du programme
G21             ; Unités en millimètres
G90             ; Programmation en coordonnées absolues
T0303 M6        ; Sélection de l'outil à fileter et activation du correcteur
G97 S200 M3     ; Vitesse de broche fixe à 200 tours/min
G0 X20 Z2       ; Positionner l'outil à 2 mm de la pièce
G76 P020060 Q100 R1 ; Définition du cycle de filetage (pas 2 mm, profondeur initiale 0.06 mm)
G76 X18 Z-30 P500 Q200 F2  ; Réalisation du filetage M20x2 (profondeur finale X=18 mm, longueur 30 mm)
G0 X100 Z50     ; Retirer l'outil en position de sécurité
M30             ; Fin du programme

Explication :

G76 : Commande de cycle de filetage multiple.
P020060 : Pas du filetage 2 mm, profondeur initiale de 0,06 mm.
X18 Z-30 : L’outil réduit le diamètre final à 18 mm pour le filetage, sur une longueur de 30 mm.
F2 : Le pas du filetage est de 2 mm.

Exercice 4 : Perçage avec cycle fixe G83

Contexte :

Vous devez percer un trou de 10 mm de diamètre jusqu’à une profondeur de 50 mm. Utilisez un cycle fixe de perçage avec débourrage.

Correction (ISO G-code) :

O0004           ; Numéro du programme
G21             ; Unités en millimètres
G90             ; Programmation absolue
T0404 M6        ; Sélection de l'outil de perçage
G97 S800 M3     ; Vitesse fixe à 800 tours/min
G0 X0 Z5        ; Position de sécurité au-dessus du trou
G83 X0 Z-50 R2 Q5 F0.2  ; Cycle de perçage avec retour au-dessus du trou
                    ; Z=-50 profondeur, R=2 mm de retrait, Q=5 mm d'incrément
G0 X100 Z50     ; Retrait de l'outil
M30             ; Fin du programme

Explication :

G83 : Commande de perçage avec débourrage.
Z-50 : Profondeur de perçage de 50 mm.
R2 : L’outil revient à 2 mm au-dessus de la pièce à chaque débourrage.
Q5 : Incrément de perçage de 5 mm à chaque passe.

Exercice 5 : Tournage d’une gorge intérieure

Contexte :

Vous devez usiner une gorge intérieure dans un cylindre avec un diamètre intérieur de 60 mm et une largeur de 5 mm. La gorge est située à une profondeur de 30 mm dans la pièce.

Correction (ISO G-code) :

O0005           ; Numéro du programme
G21             ; Unités en millimètres
G90             ; Programmation absolue
T0505 M6        ; Sélection de l’outil à gorge intérieure
G97 S600 M3     ; Vitesse de broche fixe à 600 tours/min
G0 X65 Z-30     ; Positionnement au début de la gorge
G1 X55 F0.2     ; Usinage du diamètre intérieur jusqu'à 55 mm
G1 Z-35         ; Usiner la largeur de la gorge de 5 mm
G1 X65          ; Revenir au diamètre initial
G0 Z50          ; Remonter l'outil en position de sécurité
M30             ; Fin du programme

Explication :

T0505 M6 : Sélection de l’outil de gorge intérieure.
G1 X55 F0.2 : Usiner jusqu’à un diamètre de 55 mm avec une avance de 0,2 mm/tour pour réaliser la gorge.

Exercice 6 : Tournage conique

Contexte :

Réalisez un usinage conique sur une pièce cylindrique. Le cône commence à un diamètre de 60 mm à ( Z = 0 ) et se termine à un diamètre de 40 mm à ( Z = -50 ).

Correction (ISO G-code) :

G0 X65 Z5         ; Positionnement de sécurité au-dessus de la pièce
G1 X60 Z0 F0.3    ; Positionnement de l'outil au début de l'usinage (diamètre 60 mm)
G1 X40 Z-50 F0.3  ; Usinage conique jusqu'au diamètre 40 mm à Z = -50 mm
G0 X65            ; Retrait de l'outil en X
G0 Z50            ; Remonter l'outil en position de sécurité
M30               ; Fin du programme

Explication :

G1 X60 Z0 F0.3 : Positionner l’outil au début de l’usinage à un diamètre de 60 mm, en avance de 0,3 mm/tour.
G1 X40 Z-50 F0.3 : Réaliser le cône en progressant jusqu’à un diamètre de 40 mm à une profondeur de 50 mm le long de l’axe Z.

Exercice 7 : Cycle de chariotage multiple G71

Contexte :

Vous devez réaliser l’usinage d’une pièce cylindrique avec plusieurs passes de dégrossissage. Le diamètre initial de la pièce est de 100 mm, et l’objectif est de réduire le diamètre à 80 mm sur une longueur de 150 mm, avec des passes de 2 mm.

Correction (ISO G-code) :

O0007            ; Numéro du programme
G21              ; Unités en millimètres
G90              ; Programmation absolue
T0707 M6         ; Sélection de l'outil de dégrossissage
G97 S400 M3      ; Vitesse de broche fixe à 400 tours/min
G0 X105 Z5       ; Positionner l'outil à une position de sécurité
G71 U2 R1        ; Cycle de dégrossissage avec une profondeur de passe de 2 mm et un retrait de 1 mm
G71 P10 Q20 U0.5 W0.2 F0.3  ; Détails du cycle de dégrossissage (fini 0,5 mm sur X et 0,2 mm sur Z)

N10 G0 X100 Z0   ; Début de l'usinage (diamètre initial 100 mm)
G1 X80 Z-150 F0.3  ; Usiner jusqu'au diamètre 80 mm sur une longueur de 150 mm
N20 G0 X105       ; Fin de l'usinage

G0 Z50           ; Retourner à la position de sécurité
M30              ; Fin du programme

Explication :

G71 U2 R1 : Cycle de chariotage avec une profondeur de passe de 2 mm à chaque passage, et un retrait de 1 mm à la fin de chaque passe.
G71 P10 Q20 U0.5 W0.2 F0.3 : Détails du cycle :
P10 Q20 : Définition du bloc de début et de fin du profil.
U0.5 : Réserve 0,5 mm pour la passe de finition en diamètre.
W0.2 : Réserve 0,2 mm pour la passe de finition en longueur.
F0.3 : Avance de 0,3 mm/tour.

Exercice 8 : Cycle de perçage et alésage G85

Contexte :

Vous devez percer et aléser un trou de diamètre 20 mm jusqu’à une profondeur de 60 mm avec une vitesse de broche constante.

Correction (ISO G-code) :

O0008            ; Numéro du programme
G21              ; Unités en millimètres
G90              ; Programmation absolue
T0808 M6         ; Sélection de l'outil de perçage et alésage
G97 S600 M3      ; Vitesse de broche fixe à 600 tours/min
G0 X0 Z5         ; Positionnement de sécurité au-dessus du trou
G85 X0 Z-60 R2 F0.15  ; Cycle d'alésage avec retour au-dessus du trou (profondeur de 60 mm)
G0 X100 Z50      ; Retirer l'outil et revenir en position de sécurité
M30              ; Fin du programme

Explication :

G85 : Cycle de perçage et d’alésage sans retrait rapide, l’outil revient progressivement.
X0 Z-60 : Perçage à la position X=0 et à une profondeur de Z=-60 mm.
R2 : L’outil revient à 2 mm au-dessus du trou après chaque passe.

Exercice 9 : Usinage d’un chanfrein avec G01

Contexte :

Vous devez réaliser un chanfrein à 45° sur une pièce ayant un diamètre extérieur de 60 mm. Le chanfrein doit avoir une longueur de 5 mm.

Correction (ISO G-code) :

O0009            ; Numéro du programme
G21              ; Unités en millimètres
G90              ; Programmation absolue
T0909 M6         ; Sélection de l'outil de chanfreinage
G97 S500 M3      ; Vitesse de broche fixe à 500 tours/min
G0 X60 Z0        ; Positionner l'outil au bord de la pièce
G1 X55 Z-5 F0.2  ; Usiner un chanfrein à 45° avec une longueur de 5 mm
G0 X70           ; Retirer l'outil
G0 Z50           ; Remonter l'outil en position de sécurité
M30              ; Fin du programme

Explication :

G1 X55 Z-5 : Usiner un chanfrein de 5 mm de longueur avec une pente de 45°.
L’outil passe de ( X = 60 \, mm ) à ( X = 55 \, mm ) en avançant sur ( Z = -5 \, mm ).

Exercice 10 : Usinage en spirale d’une rainure hélicoïdale

Contexte :

Vous devez usiner une rainure hélicoïdale sur un diamètre de 80 mm et une profondeur de 10 mm, avec un pas de 5 mm.

Correction (ISO G-code) :

O0010            ; Numéro du programme
G21              ; Unités en millimètres
G90              ; Programmation absolue
T1010 M6         ; Sélection de l'outil de rainurage
G97 S400 M3      ; Vitesse de broche fixe à 400 tours/min
G0 X80 Z0        ; Positionner l'outil au départ de la spirale
G1 Z-10 X75 F0.2 ; Descente de l'outil tout en avançant pour former une hélice
G2 X80 Z-15 I5   ; Mouvement circulaire pour continuer l'hélice avec un pas de 5 mm
G2 X80 Z-30 I5   ; Continuer l'usinage en spirale
G0 X100 Z50      ; Remonter l'outil en position de sécurité
M30              ; Fin du programme

Explication :

G2 X80 Z-15 I5 : Mouvement circulaire en sens horaire pour réaliser la rainure hélicoïdale, avec un décalage de 5 mm pour le pas hélicoïdal.

Ces exercices vous familiarisent avec les concepts clés de la programmation ISO en tournage CNC, couvrant divers cas pratiques tels que le dressage, le filetage, les cycles de perçage, les usinages coniques, et plus encore. Ces exemples permettent de maîtriser les principales commandes G et M ainsi que leur application dans des situations réelles d’usinage.