Fiche Pratique : Programmation CNC – Codes G – Exercices Corrigés

1. Introduction

La programmation CNC repose sur des codes G qui contrôlent les mouvements de l’outil et les opérations de la machine. Cette fiche résume les codes G essentiels et leur utilisation pratique.

2. Codes G de base pour les mouvements

G00 : Déplacement rapide
Déplace l’outil à la position spécifiée sans usiner (à la vitesse maximale de la machine).
Exemple : G00 X50 Y30
G01 : Déplacement linéaire avec avance
Déplace l’outil avec une vitesse d’avance programmée, utilisé pour l’usinage.
Exemple : G01 X100 Y50 F150 (avance à 150 mm/min)
G02 : Interpolation circulaire horaire
Effectue un mouvement circulaire dans le sens des aiguilles d’une montre.
Exemple : G02 X100 Y100 I50 J0
G03 : Interpolation circulaire antihoraire
Effectue un mouvement circulaire dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.
Exemple : G03 X100 Y100 I50 J0

3. Modes de programmation des coordonnées

G90 : Programmation absolue
Les coordonnées spécifiées sont relatives à un point d’origine fixe (zéro pièce).
Exemple : G90 G01 X100 Y50
G91 : Programmation incrémentale
Les coordonnées sont relatives à la position actuelle de l’outil.
Exemple : G91 G01 X10 Y10

4. Compensation d’outil

G40 : Annulation de la compensation d’outil
Désactive toute compensation d’outil appliquée précédemment.
G41 : Compensation d’outil à gauche
L’outil est décalé à gauche par rapport à la trajectoire programmée pour compenser le rayon de l’outil.
Exemple : G41 D1 (compensation d’outil à gauche)
G42 : Compensation d’outil à droite
L’outil est décalé à droite par rapport à la trajectoire programmée.
Exemple : G42 D1 (compensation d’outil à droite)

5. Cycles de perçage et taraudage

G81 : Cycle de perçage simple
Effectue un perçage droit à une profondeur spécifiée.
Exemple : G81 X10 Y10 Z-10 R2 F150
G83 : Cycle de perçage en plusieurs passes
Perçage avec dégagement pour des trous profonds.
Exemple : G83 X10 Y10 Z-50 R2 Q10 F200 (passes de 10 mm)
G84 : Cycle de taraudage
Effectue un cycle de taraudage dans un trou.
Exemple : G84 X20 Y20 Z-20 F100

6. Systèmes de coordonnées

G54 à G59 : Sélection du système de coordonnées
Ces codes permettent de choisir un point d’origine différent défini par l’utilisateur.
Exemple : G54 (sélection du système de coordonnées numéro 1)

7. Retours à l’origine

G28 : Retour à l’origine machine via un point intermédiaire
Déplace l’outil à l’origine machine, en passant par un point intermédiaire.
Exemple : G28 X10 Y10
G30 : Retour à une deuxième position de référence
Retourne l’outil à une position d’origine secondaire.
Exemple : G30 X0 Y0

8. Vitesses de coupe

G96 : Commande de vitesse de coupe constante
La vitesse de coupe reste constante, la vitesse de la broche s’ajuste selon le diamètre de la pièce.
Exemple : G96 S150 (150 m/min)
G97 : Annulation de la vitesse de coupe constante
Retourne à une vitesse de broche fixe définie manuellement.
Exemple : G97 S1200

9. Cycles de filetage

G32 : Cycle de filetage linéaire
Filetage simple avec une avance constante.
Exemple : G32 X50 Z-20 F1.25 (filetage au pas de 1.25 mm)
G76 : Cycle de filetage multiple passes
Cycle de filetage avec plusieurs passes pour des filetages profonds.
Exemple : G76 X40 Z-20 P1000 Q200 F1.25

10. Gestion des plans de travail

G17 : Sélection du plan XY
Définit le plan XY pour l’usinage.
G18 : Sélection du plan XZ
Définit le plan XZ pour l’usinage.
G19 : Sélection du plan YZ
Définit le plan YZ pour l’usinage.

11. Codes supplémentaires

G04 : Pause (Dwell)
Arrête l’outil pendant un certain temps avant de continuer.
Exemple : G04 P1 (pause d’une seconde)
G92 : Définir manuellement la position de l’outil
Redéfinit la position actuelle de l’outil.
Exemple : G92 X0 Y0 Z0

Cette fiche pratique répertorie les codes G les plus couramment utilisés en programmation CNC. Apprenez à les utiliser correctement dans vos programmes pour assurer un usinage précis et efficace.

Comment gérer les erreurs dans un programme CNC ?

Les erreurs dans un programme CNC peuvent entraîner des résultats incorrects, des collisions d’outils, ou même endommager les pièces et les machines. Voici un guide pour vous aider à identifier, corriger et éviter les erreurs courantes lors de la programmation CNC.

1. Types d’erreurs courantes dans un programme CNC

a) Erreurs de syntaxe

Ce sont des erreurs dues à une mauvaise utilisation des codes G ou M, des paramètres, ou des coordonnées. Si un code n’est pas correctement formaté, la machine refusera de l’exécuter.

Exemple :
Code incorrect : G01 X100 Y50 Z (manque une valeur pour Z)
Correct : G01 X100 Y50 Z10

b) Erreurs logiques

Même si le programme est syntaxiquement correct, il peut contenir des erreurs logiques comme des mouvements inattendus, des vitesses d’avance trop élevées, ou des erreurs dans l’ordre des opérations.

Exemple :
Erreur : Usiner à une vitesse trop rapide pour la matière, causant des dégâts ou une mauvaise finition.
Correction : Ajuster les vitesses d’avance (F) et de rotation de la broche (S) en fonction du matériau.

c) Erreurs de coordonnées

Ces erreurs se produisent lorsque les points d’origine ou les coordonnées ne sont pas correctement définis, entraînant des déplacements incorrects de l’outil.

Exemple :
Origine pièce mal définie, entraînant un usinage en dehors de la zone de travail ou une collision avec la pièce.

d) Erreurs de compensation d’outil

Des erreurs dans l’application de la compensation d’outil (G41, G42) peuvent entraîner des dimensions incorrectes ou des décalages inattendus.

Exemple :
Erreur : Ne pas annuler la compensation d’outil (G40) après l’usinage, causant des mouvements imprécis dans les étapes suivantes.

e) Erreurs de gestion des outils

Cela inclut les erreurs dans la sélection de l’outil (mauvais numéro d’outil), la longueur incorrecte de l’outil, ou le manque de compensation de la longueur d’outil (G43 ou G44).

Exemple :
Erreur : Utiliser un outil non compensé ou incorrectement mesuré.
Correction : S’assurer que le bon numéro d’outil et les bonnes longueurs sont utilisés avec les commandes T et H.

2. Techniques pour éviter et corriger les erreurs

a) Simulation du programme

Utiliser des logiciels de simulation CNC pour visualiser le parcours de l’outil et détecter les erreurs potentielles avant l’usinage réel.

Logiciels populaires : CIMCO, Vericut, Fusion 360.
Avantages : Les simulations permettent de repérer des erreurs de parcours, des collisions potentielles, et d’optimiser le programme avant de l’exécuter sur la machine.

b) Vérification de la syntaxe

La plupart des contrôleurs CNC vérifient la syntaxe des programmes. Avant d’exécuter le programme, la machine peut signaler les erreurs de syntaxe qui empêchent l’exécution.

Utiliser le mode “Dry Run” (sans usinage) : Cela permet de tester les déplacements de la machine sans exécuter de coupe réelle.

c) Contrôle de la configuration de l’origine pièce

S’assurer que l’origine de la pièce est correctement définie et que les coordonnées du programme sont en phase avec cette origine.

Conseil : Toujours vérifier les systèmes de coordonnées (G54, G55, etc.) avant l’exécution. En mode simulation, vous pouvez ajuster le point zéro avant de commencer le programme.

d) Utilisation correcte des compensations d’outil

Vérifiez que la compensation d’outil est correctement appliquée et annulée au bon moment.

G41 / G42 pour compenser le rayon de l’outil.
G43 / G44 pour compenser la longueur de l’outil.
G40 pour annuler toute compensation avant un changement d’opération ou de déplacement.

e) Ajustement des vitesses et avances

Adaptez les vitesses de rotation de la broche (S) et les vitesses d’avance (F) au matériau et au type d’usinage.

Conseils pratiques :
Vitesse de broche trop élevée : Risque d’endommagement de l’outil ou de la pièce.
Avance trop rapide : Risque de déformation de la pièce ou de mauvaise qualité de surface.

3. Éviter les erreurs de collisions et d’outils

a) Vérification des longueurs d’outil

Les outils doivent être correctement mesurés et leur longueur doit être compensée avec G43 ou G44 pour éviter les collisions.

Conseil : Toujours vérifier les décalages de longueur d’outil avant l’exécution. Si un outil est changé, s’assurer que la machine connaît sa longueur.

b) Utilisation du mode arrêt programme (M00)

Ajoutez des arrêts programmés (M00) à des moments critiques du programme pour inspecter visuellement la machine, la pièce, ou changer l’outil en toute sécurité.

Exemple :
Insérer M00 avant une section complexe ou après un cycle de perçage pour vérifier la progression.

c) Retour à l’origine machine (G28)

Toujours retourner l’outil à une position sûre après avoir terminé une opération, en utilisant G28 pour éviter tout risque de collision avec la pièce ou les composants de la machine.

4. Relecture et validation du programme

Avant d’exécuter un programme CNC, passez en revue les points suivants :

Syntaxe correcte : Chaque commande est correctement formatée et comprend tous les paramètres nécessaires.
Coordonnées : Les points d’origine et les dimensions de la pièce sont bien définis.
Vérification des systèmes de coordonnées : Assurez-vous que le bon système de coordonnées (G54, G55, etc.) est utilisé.
Outils et compensations : Vérifiez les numéros d’outils (T), les compensations de longueur (G43, G44) et de rayon (G41, G42).
Simulation : Testez le programme sur un simulateur pour vérifier qu’il n’y a pas de collisions ou de mouvements inattendus.
Mode Dry Run : Si possible, exécutez le programme sans matière (sans usinage) pour visualiser les déplacements.

La gestion des erreurs en CNC repose sur une combinaison de bonnes pratiques de programmation, de vérifications préalables et d’utilisation de technologies comme les simulations. En prenant le temps de bien structurer, vérifier et tester les programmes, vous réduirez considérablement le risque d’erreurs coûteuses.

Exercices corrigés autour des codes G en CNC

Voici une série d’exercices pratiques avec leurs corrections, conçus pour vous aider à mieux comprendre et utiliser les codes G dans la programmation CNC.

Exercice 1 : Déplacement rapide et interpolation linéaire

Énoncé :
Écrire un programme CNC pour déplacer un outil de fraisage entre trois points, avec un déplacement rapide vers le premier point, puis un déplacement linéaire pour relier les autres points. Les points sont définis comme suit :

Point A : (X=0, Y=0)
Point B : (X=50, Y=0)
Point C : (X=50, Y=50)

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X0 Y0       ; Déplacement rapide au point A
G01 X50 F150    ; Déplacement linéaire vers le point B avec une vitesse d'avance de 150 mm/min
G01 Y50         ; Déplacement linéaire vers le point C
M30             ; Fin du programme

Explication :

G90 indique que les coordonnées sont absolues.
G00 est utilisé pour déplacer l’outil rapidement au point de départ sans usinage.
G01 effectue des déplacements linéaires avec une avance définie.

Exercice 2 : Interpolation circulaire

Énoncé :
Programmez un usinage qui suit une trajectoire circulaire dans le sens horaire, puis dans le sens antihoraire. Le centre du cercle est situé à (X=25, Y=25) avec un rayon de 25 mm.

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X50 Y25     ; Déplacement rapide au point de départ
G02 X0 Y25 I-25 J0 F100 ; Interpolation circulaire horaire, avec le centre à (25, 25)
G03 X50 Y25 I25 J0      ; Interpolation circulaire antihoraire
M30             ; Fin du programme

Explication :

G02 et G03 effectuent des interpolations circulaires dans le sens horaire et antihoraire, respectivement.
I et J spécifient le déplacement relatif du centre de l’arc à partir du point de départ.

Exercice 3 : Compensation d’outil

Énoncé :
Écrire un programme pour usiner un carré de 50 mm de côté avec une compensation d’outil à gauche. L’outil a un diamètre de 10 mm. Le parcours doit commencer en (X=0, Y=0) et suivre les côtés du carré.

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X-5 Y-5     ; Déplacement rapide au point de départ (en tenant compte de la compensation)
G41 D1          ; Activation de la compensation d'outil à gauche (compensation de 5 mm)
G01 X50 F100    ; Déplacement le long du premier côté
G01 Y50         ; Déplacement le long du deuxième côté
G01 X0          ; Déplacement le long du troisième côté
G01 Y0          ; Retour au point de départ
G40             ; Annulation de la compensation d'outil
M30             ; Fin du programme

Explication :

G41 active la compensation d’outil à gauche (l’outil sera décalé à gauche de la trajectoire).
G40 annule la compensation après avoir terminé l’usinage.

Exercice 4 : Perçage avec cycle automatique (G81)

Énoncé :
Écrire un programme pour percer trois trous alignés sur l’axe X aux coordonnées suivantes : (X=10, Y=10), (X=30, Y=10), et (X=50, Y=10). Les trous ont une profondeur de 15 mm.

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X10 Y10 Z5  ; Déplacement rapide au-dessus du premier trou
G81 Z-15 R2 F100; Cycle de perçage avec une profondeur de 15 mm
X30             ; Déplacement au deuxième trou
X50             ; Déplacement au troisième trou
G80             ; Annulation du cycle de perçage
M30             ; Fin du programme

Explication :

G81 lance un cycle de perçage avec une profondeur spécifiée.
R définit le point de retrait (hauteur de dégagement) au-dessus de la pièce.
G80 annule le cycle de perçage après les trois trous.

Exercice 5 : Cycle de taraudage (G84)

Énoncé :
Programmez un taraudage pour percer un trou fileté de profondeur 20 mm à la position (X=40, Y=20).

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X40 Y20 Z5  ; Déplacement rapide au-dessus du point de perçage
G84 Z-20 R2 F100; Cycle de taraudage avec une profondeur de 20 mm
G80             ; Annulation du cycle de taraudage
M30             ; Fin du programme

Explication :

G84 effectue un cycle de taraudage à la position spécifiée, avec une profondeur donnée.
G80 annule le cycle une fois terminé.

Exercice 6 : Programmation incrémentale (G91)

Énoncé :
Programmez un usinage en utilisant une programmation incrémentale. Déplacez l’outil de 20 mm dans la direction X, puis de 30 mm dans la direction Y.

Solution :

G91             ; Programmation incrémentale
G01 X20 F150    ; Déplacement de 20 mm dans la direction X
G01 Y30         ; Déplacement de 30 mm dans la direction Y
M30             ; Fin du programme

Explication :

G91 active la programmation incrémentale, où chaque position est relative à la dernière position de l’outil.
Le déplacement de l’outil est effectué de manière relative, par rapport à la position courante.

Exercice 7 : Utilisation des systèmes de coordonnées (G54)

Énoncé :
Écrire un programme pour usiner une pièce en utilisant le système de coordonnées G54 avec un point d’origine décalé (X=10, Y=10). L’outil doit se déplacer aux points (X=50, Y=0), puis (X=50, Y=50), et enfin (X=0, Y=50).

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G54             ; Sélection du système de coordonnées décalé
G00 X10 Y10     ; Déplacement au point d'origine du système G54
G01 X50 F100    ; Usinage linéaire vers le point (X=50, Y=0)
Y50             ; Déplacement vers le point (X=50, Y=50)
X0              ; Déplacement vers le point (X=0, Y=50)
M30             ; Fin du programme

Explication :

G54 active un système de coordonnées spécifique, permettant de définir un point d’origine décalé.
Les mouvements sont ensuite effectués en fonction de ce point d’origine décalé.

Exercice 8 : Retour à l’origine machine (G28)

Énoncé :
Écrire un programme qui ramène l’outil à l’origine de la machine après avoir effectué un usinage simple.

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X50 Y50     ; Déplacement rapide au point de départ
G01 X0 Y0 F150  ; Usinage linéaire
G28             ; Retour à l'origine machine
M30             ; Fin du programme

Explication :

G28 ramène la machine à l’origine machine, généralement un point de référence défini lors de l’installation de la machine.

Ces exercices couvrent les principaux codes G que vous rencontrerez en programmation CNC. Ils vous aideront à mieux comprendre la logique de ces commandes et à les appliquer de manière efficace dans différents scénarios d’usinage.

Voici une autre série d’exercices corrigés pour continuer à pratiquer la programmation CNC avec les codes G.

Exercice 1 : Usinage d’un rectangle avec compensation d’outil

Énoncé :
Programmez un usinage d’un rectangle de 100 mm de longueur et 50 mm de largeur avec une compensation d’outil à droite (G42). L’outil a un diamètre de 10 mm. Commencez à la position (X=0, Y=0).

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X-5 Y-5     ; Déplacement rapide au point de départ, en tenant compte du rayon de l'outil
G42 D1          ; Activation de la compensation d'outil à droite (compensation de 5 mm)
G01 X100 F100   ; Avance linéaire sur la longueur du rectangle
G01 Y50         ; Avance linéaire sur la largeur du rectangle
G01 X0          ; Retour en X
G01 Y0          ; Retour au point de départ
G40             ; Annulation de la compensation d'outil
M30             ; Fin du programme

Explication :

G42 active la compensation d’outil à droite pour éviter que le bord de l’outil ne dépasse la trajectoire programmée.
G40 annule la compensation d’outil une fois l’usinage terminé.

Exercice 2 : Interpolation circulaire avec compensation d’outil

Énoncé :
Programmez un usinage circulaire d’un diamètre de 50 mm, avec une compensation d’outil à gauche (G41). Le centre du cercle est à (X=50, Y=50).

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X25 Y50     ; Positionnement rapide au point de départ, tenant compte de la compensation
G41 D1          ; Activation de la compensation d'outil à gauche
G02 X75 Y50 I25 J0 F150 ; Interpolation circulaire dans le sens horaire (diamètre 50 mm)
G40             ; Annulation de la compensation d'outil
M30             ; Fin du programme

Explication :

G02 crée un mouvement circulaire dans le sens des aiguilles d’une montre (horaire), avec un centre décalé spécifié par I et J.
G41 compense l’outil à gauche de la trajectoire.

Exercice 3 : Cycle de perçage en plusieurs passes (G83)

Énoncé :
Programmez un cycle de perçage profond avec dégagement pour trois trous alignés sur l’axe X. Les coordonnées des trous sont : (X=20, Y=20), (X=40, Y=20), et (X=60, Y=20). La profondeur du perçage est de 50 mm, en plusieurs passes.

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X20 Y20 Z5  ; Déplacement rapide au-dessus du premier trou
G83 Z-50 R2 Q10 F200 ; Cycle de perçage en plusieurs passes avec un dégagement tous les 10 mm
X40             ; Deuxième trou
X60             ; Troisième trou
G80             ; Annulation du cycle de perçage
M30             ; Fin du programme

Explication :

G83 active un cycle de perçage en plusieurs passes. Le paramètre Q indique la profondeur de chaque passe intermédiaire.
G80 annule le cycle une fois terminé.

Exercice 4 : Utilisation des plans de travail (G17, G18, G19)

Énoncé :
Programmez une interpolation circulaire dans trois plans différents : XY, XZ, et YZ. Dans chaque plan, l’outil doit effectuer un mouvement circulaire avec un rayon de 25 mm.

Solution :

G90             ; Programmation absolue

; Interpolation circulaire dans le plan XY
G17             ; Sélection du plan XY
G00 X50 Y25     ; Déplacement rapide au point de départ
G02 X0 Y25 I25 J0 F150 ; Interpolation circulaire dans le sens horaire

; Interpolation circulaire dans le plan XZ
G18             ; Sélection du plan XZ
G00 X50 Z25     ; Déplacement rapide au point de départ
G02 X0 Z25 I25 K0 F150 ; Interpolation circulaire dans le plan XZ

; Interpolation circulaire dans le plan YZ
G19             ; Sélection du plan YZ
G00 Y50 Z25     ; Déplacement rapide au point de départ
G03 Y0 Z25 J25 K0 F150 ; Interpolation circulaire dans le plan YZ

M30             ; Fin du programme

Explication :

G17, G18, et G19 permettent de sélectionner respectivement les plans XY, XZ, et YZ pour définir dans quel plan l’interpolation circulaire aura lieu.

Exercice 5 : Cycle de retour à l’origine machine (G28)

Énoncé :
Après un usinage simple, programmez le retour de l’outil à l’origine machine en passant par un point intermédiaire (X=30, Y=30).

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X50 Y50     ; Déplacement rapide au point de départ
G01 X0 Y0 F100  ; Usinage linéaire
G28 X30 Y30     ; Retour à l'origine machine en passant par le point intermédiaire (X=30, Y=30)
M30             ; Fin du programme

Explication :

G28 retourne à l’origine machine, mais peut inclure un point intermédiaire, ici défini à (X=30, Y=30).

Exercice 6 : Utilisation de la vitesse de coupe constante (G96)

Énoncé :
Programmez un usinage en tournage où la vitesse de coupe doit rester constante à 150 m/min. L’usinage est réalisé sur une pièce cylindrique, et la vitesse de la broche doit être ajustée en conséquence.

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G96 S150        ; Activation de la vitesse de coupe constante à 150 m/min
G01 X50 Z0 F200 ; Déplacement linéaire en tournage
G97             ; Annulation de la vitesse de coupe constante
M30             ; Fin du programme

Explication :

G96 active la commande de vitesse de coupe constante, et la vitesse de la broche est ajustée automatiquement en fonction du diamètre de la pièce.
G97 annule cette fonction pour revenir à une vitesse de broche fixe.

Exercice 7 : Déplacement absolu et incrémental

Énoncé :
Programmez un usinage où l’outil se déplace dans un premier temps de façon absolue vers (X=100, Y=50), puis effectue des déplacements incrémentaux de 10 mm dans la direction X, à chaque fois.

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X100 Y50    ; Déplacement rapide en absolu
G91             ; Programmation incrémentale
G01 X10 F150    ; Déplacement de 10 mm en incrémental
G01 X10         ; Nouveau déplacement de 10 mm
G01 X10         ; Nouveau déplacement de 10 mm
G90             ; Retour à la programmation absolue
M30             ; Fin du programme

Explication :

G91 active la programmation incrémentale, où les déplacements sont relatifs à la position courante.
G90 revient à la programmation absolue, où les coordonnées sont toujours relatives à un point d’origine fixe.

Exercice 8 : Cycle de filetage multiple passes (G76)

Énoncé :
Programmez un filetage sur un tour CNC avec plusieurs passes pour un diamètre extérieur de 50 mm, une profondeur de 5 mm, et un pas de filetage de 1.25 mm.

Solution :

G90             ; Programmation absolue
G00 X50 Z2      ; Positionnement au-dessus de la pièce
G76 P010060 Q100 R0.02 ; Paramètres du filetage (pas, angle de filetage, retrait)
G76 X45 Z-20 P1000 Q200 F1.25 ; Cycle de filetage avec une profondeur finale de 5 mm et un pas de 1.25 mm
M30             ; Fin du programme

Explication :

G76 est utilisé pour le filetage sur un tour CNC, avec plusieurs passes. P, Q, et R définissent les paramètres du cycle de filetage (angle, profondeur par passe, et retrait de sécurité).

Cette nouvelle série d’exercices couvre des aspects plus avancés des codes G, notamment la compensation d’outil, les cycles automatiques, les interpolations dans différents plans, et la gestion des vitesses. Ces