Interpolation circulaire G02/G03 : déterminer le sens, et R par rapport à I/J/K
Explique, avec un exemple de fraisage et son dessin de trajectoire, comment distinguer G02 (sens horaire) et G03 (sens antihoraire) en tenant compte du plan sélectionné, le problème des 180 degrés avec R, la programmation du centre par I/J/K et les cercles complets.
Trois informations nécessaires à un bloc d'arc
Une droite peut se tracer à partir de son seul point final, pas un arc, car une infinité de cercles passent par le même point de départ et le même point d'arrivée. Un bloc d'arc doit donc contenir le sens de rotation (G02 ou G03), le point final et soit le rayon, soit la position du centre.
Sens horaire vu de quel côté ?
G02 est le sens horaire (CW) et G03 le sens antihoraire (CCW). Toutefois, le « sens horaire » est défini en regardant depuis le côté positif vers le côté négatif de l'axe perpendiculaire au plan sélectionné. Dans le plan par défaut des centres d'usinage, G17 (XY), on regarde la table d'en haut, ce qui correspond à l'intuition.
En G18 (ZX) ou en G19 (YZ), la direction d'observation change et le sens peut sembler inversé par rapport à un dessin à l'écran. Les tours travaillent par défaut en G18, et le sens de rotation vu sur un plan s'inverse selon que la tourelle est au-dessus (arrière) ou au-dessous (avant) de l'axe de broche. La notation de l'axe X du tour est traitée à part dans Programmation au diamètre en tournage et G18.
| Plan | Instruction | Direction d'observation | Usage courant |
|---|---|---|---|
| XY | G17 | De +Z vers -Z | Défaut des centres d'usinage |
| ZX | G18 | De +Y vers -Y | Défaut des tours, fraisage latéral |
| YZ | G19 | De +X vers -X | Fraisage latéral |
Points de vigilance avec les commandes R
Donner directement le rayon, comme dans G03 X40. Y10. R10., ne demande presque aucun calcul ; c'est très répandu dans les programmes écrits à la main. Pourtant, même avec le même point de départ, le même point final et le même rayon, deux cercles sont possibles : l'arc court (180° ou moins) et l'arc long (plus de 180°).
La plupart des commandes interprètent un R positif comme un arc de 180° au plus et un R négatif comme un arc de plus de 180°. Si l'on oublie le signe de R pour un arc de 270°, on obtient un arc de 90° et l'outil coupe au mauvais endroit. De plus, un cercle complet dont les points de départ et d'arrivée sont identiques ne peut pas être défini par R : R ne donne que la taille du cercle, rien qui fixe sa position.
Programmation par I/J/K : indiquer directement le centre
I, J et K sont les distances du point de départ de l'arc au centre selon X, Y et Z respectivement. Sur la plupart des commandes, I/J/K sont lus comme des valeurs incrémentales depuis le point de départ, même en mode absolu G90. Le G02 X50. Y40. I10. J0. de l'exemple est un arc de rayon 10 centré en (50,30), à 10 en X du point de départ (40,30).
Comme le centre est explicite, la méthode I/J/K convient aux cercles complets, aux arcs de plus de 180° et aux cas où la précision compte, comme les sorties de FAO. En revanche, si le point final n'est pas réellement sur ce cercle, les rayons de départ et d'arrivée diffèrent, et une alarme est déclenchée si l'écart dépasse la tolérance.
Trajectoire de l'exemple
Le premier arc est antihoraire défini par R, le deuxième horaire défini par I/J, et le dernier bloc est un cercle complet dont les points de départ et d'arrivée sont identiques. Le dessin montre comment les trois s'enchaînent dans une même trajectoire.
Une trajectoire enchaînant un arc antihoraire défini par R, un arc horaire défini par I/J et un cercle complet défini par I/J
O2002
T2 M6
G21 G90 G17 G94
G54
S2500 M03
G00 X0. Y-5. Z5.
G01 Z-1. F80
Y0. F250
X30.
G03 X40. Y10. R10.
G01 Y30.
G02 X50. Y40. I10. J0.
G01 X70.
G02 X70. Y40. I0. J-15.
G00 Z50.
M30La figure ci-dessus est le résultat de l’analyse de ce programme par CNC Path Analyzer (avance rapide 2 segments, coupe linéaire 5 segments, arc 3 segments).
Liste de contrôle pour trouver les erreurs d'arc
- Plan : le plan voulu est-il sélectionné parmi G17/G18/G19 ? Dans un autre plan, le même G02 devient un cercle dans un autre sens.
- Signe de R : R est-il écrit positif pour un arc de plus de 180° ?
- Cohérence du point final : le rayon calculé à partir de I/J est-il égal à la distance du centre au point final ? Même des écarts d'arrondi à la troisième décimale peuvent déclencher une alarme en s'accumulant.
- Correction de rayon d'outil : avec G41/G42 actif, aucune trajectoire corrigée n'est possible si le rayon d'un arc intérieur est plus petit que le rayon de l'outil.
- Avance : à l'intérieur d'un arc, la vitesse du centre de l'outil et celle de l'arête de coupe diffèrent. On réduit généralement F pour les arcs intérieurs de petit rayon.
Exercice : convertir une programmation par R en I/J
Le G03 X40. Y10. R10. de l'exemple est un arc antihoraire de 90° et de rayon 10 allant du point de départ (30, 0) au point final (40, 10). L'arc court de rayon 10 qui relie ces deux points dans le sens antihoraire a son centre en (30, 10). La distance du point de départ au centre vaut X 0, Y +10 ; le même arc peut donc aussi s'écrire G03 X40. Y10. I0. J10..
Le cercle complet final G02 X70. Y40. I0. J-15. a pour centre (70, 25) et pour rayon 15. Sa circonférence vaut 2 × π × 15 ≈ 94.2 mm ; à F250, un tour prend environ 22.6 secondes.
Affichage dans l'outil
CNC Path Analyzer approxime les arcs par de courts segments de droite ; pour les blocs d'arc dont le sens ou le rayon ne concorde pas, il n'invente pas de trajectoire mais signale un avertissement avec la ligne en cause. Le point de départ de la ligne signalée est le point final du bloc précédent : bien souvent, ce sont les coordonnées du bloc linéaire juste au-dessus qui sont fausses, et non le bloc d'arc lui-même.