Vitesse de coupe constante G96 et G97/G50 : pourquoi la vitesse de broche varie en dressage
Explique, avec un exemple de dressage, comment la vitesse de coupe constante G96 sur tour modifie la vitesse de broche selon le diamètre X, pourquoi une limitation de vitesse G50 est nécessaire, et quand revenir en G97 pour le filetage et le perçage.
La vitesse de coupe est une vitesse de surface, pas une vitesse de rotation
Les catalogues d'outils donnent généralement les conditions recommandées sous forme de vitesse de coupe V (m/min) : le nombre de mètres de surface de pièce qui défilent devant l'arête par minute. À vitesse de rotation égale, la surface défile vite sur un grand diamètre et lentement sur un petit. La relation avec la vitesse de rotation N est V = π × D × N ÷ 1000.
En chariotage à diamètre constant, V ne change pas même à vitesse fixe, mais dans un travail où X diminue sans cesse, comme le dressage, V ne cesse de baisser. Une face rugueuse vers le centre et de couleur différente de l'extérieur s'explique généralement ainsi.
G96 : la commande recalcule sans cesse la vitesse de broche
G96 S200 signifie « maintenir la vitesse de coupe à 200 m/min ». La commande lit la position X actuelle de l'outil (diamètre), calcule en temps réel N = 1000 × 200 ÷ (π × D) et modifie la vitesse de broche. Sur Ø60 cela donne environ 1,061 rpm, sur Ø20 environ 3,183 rpm.
Le diamètre X se rapporte ici à la pointe de l'outil : le calcul n'est juste que si la correction de géométrie d'outil et l'origine pièce sont exactes. Si l'origine X est décalée par rapport à l'axe réel de la broche, une position que le programme croit à Ø10 peut être en réalité à Ø14, et la vitesse de broche est faussée d'autant.
| Diamètre actuel | Vitesse calculée en G96 S200 | Avec G50 S2500 |
|---|---|---|
| Ø60 | Environ 1,061 rpm | 1,061 rpm |
| Ø40 | Environ 1,592 rpm | 1,592 rpm |
| Ø25 | Environ 2,546 rpm | 2,500 rpm |
| Ø10 | Environ 6,366 rpm | 2,500 rpm |
| Ø0 (centre) | Infinie | 2,500 rpm |
Pourquoi une limitation de vitesse G50 est indispensable
Comme le montre le tableau, la vitesse calculée augmente sans limite quand le diamètre tend vers zéro. Sans limitation, la broche monte jusqu'à la vitesse maximale de la machine, et la force de serrage du mandrin diminue avec la vitesse sous l'effet de la force centrifuge. Faire tourner vite une grosse pièce mal serrée expose au risque de l'éjecter.
C'est pourquoi, avant d'utiliser G96, on fixe la vitesse maximale, par exemple avec G50 S2500. Cette valeur ne dépend pas de l'outil mais du mandrin, des mors ainsi que de la taille et du poids de la pièce. Si une longue barre dépasse à l'arrière de la broche, il faut la fixer encore plus bas.
Trajectoire de l'exemple
Pendant le dressage de X62. à X-0.8, la vitesse de broche démarre vers 1,027 rpm et atteint le plafond de 2,500 rpm à partir d'environ Ø25. X-0.8, légèrement au-delà du centre, évite qu'un petit téton subsiste au centre à cause du rayon de bec. Le dessin ne montre que la trajectoire, mais gardez à l'esprit que la vitesse de broche varie pendant toute la phase de dressage.
Dresser une face Ø60 jusqu'au centre en G96 S200, charioter un diamètre Ø56, puis passer en G97
O3005
T0101
G21 G90 G18 G40 G99
G50 S2500
G96 S200 M03
G00 X62. Z0.2
G01 X-0.8 F0.12
G00 Z2.
X56.
G01 Z-30. F0.2
G00 X62. Z2.
G97 S800
G00 X100. Z100.
M30La figure ci-dessus est le résultat de l’analyse de ce programme par CNC Path Analyzer (coupe linéaire 2 segments, avance rapide 4 segments).
Travaux qui exigent de revenir en G97
- Filetage : pour les filetages G76 ou G92, l'hélice doit commencer au même endroit à chaque passe. Une variation de vitesse décale le filet ; on utilise donc une vitesse fixe avec
G97 S_. - Centrage, perçage et taraudage : l'outil est en X0 (au centre), donc en G96 la broche monterait aussitôt à sa vitesse maximale. On fixe directement en G97 une vitesse adaptée aux conditions de perçage.
- Grands déplacements vers la position de changement d'outil : quand X prend une grande valeur, G96 réduit la vitesse de broche, puis l'augmente au retour. Pour éviter des accélérations et décélérations inutiles, on passe souvent en G97 avant le changement d'outil. Le
G97 S800de l'exemple en est un cas.
Limites du temps d’usinage estimé par l’outil
Lorsque l'avance par tour (G99) est combinée à G96, l'avance par minute varie aussi avec la vitesse de broche. Le temps d'usinage de CNC Path Analyzer est une valeur de référence qui tient compte de cette variation dans les conditions prises en charge ; il n'inclut pas le temps réel d'accélération de la broche. Les unités d'avance sont traitées dans Unités d'avance G98/G99.