La commande numérique (CN)
Module 3 / 5
Sommaire
3.2 La programmation ISO et la FAO
Une machine à commande numérique ne « devine » rien : elle exécute, ligne après ligne, un programme qui décrit chaque déplacement et chaque fonction. Ce programme s'écrit dans un langage normalisé — la programmation ISO, dite « code G ». Ce chapitre explique comment se construit un programme CN, à quoi servent les fonctions G et M, et comment la FAO permet d'usiner des formes complexes à partir du modèle CAO de la pièce.
Les principaux codes G et M (norme ISO 6983)
Fonctions préparatoires « G »
- G00 — déplacement rapide (positionnement)
- G01 — interpolation linéaire (avance d'usinage)
- G02 — interpolation circulaire sens horaire
- G03 — interpolation circulaire anti-horaire
- G90 / G91 — coordonnées absolues / incrémentales
Fonctions auxiliaires « M »
- M03 / M04 — rotation broche horaire / anti-horaire
- M05 — arrêt de la broche
- M06 — changement d'outil
- M08 / M09 — arrosage marche / arrêt
- M30 — fin de programme
Le programme CN et le langage ISO
Un programme à commande numérique est une suite d'instructions, appelées blocs, lues séquentiellement par le directeur de commande numérique (DCN). Chaque bloc indique à la machine où aller et ce qu'elle doit faire : se déplacer, faire tourner la broche, changer d'outil, déclencher l'arrosage.
Le langage de base de cette programmation est la programmation ISO, communément appelée « code G », définie par la norme ISO 6983. C'est un langage universel et structuré : chaque ligne combine des lettres-adresses (G, M, X, Y, Z, S, F, T…) suivies de valeurs.
Les fonctions préparatoires G et auxiliaires M
Les fonctions préparatoires « G » définissent le mode de déplacement de l'outil. Les plus courantes sont :
- G00 : déplacement en rapide, pour positionner l'outil hors matière sans usiner.
- G01 : interpolation linéaire, déplacement en ligne droite à la vitesse d'avance programmée (usinage).
- G02 / G03 : interpolation circulaire dans le sens horaire (G02) ou anti-horaire (G03), pour usiner des arcs et des rayons.
- G90 / G91 : coordonnées absolues (par rapport à l'origine pièce) ou incrémentales (par rapport au point précédent).
Les fonctions auxiliaires « M » commandent les fonctions de la machine : M03/M04 (rotation de broche horaire/anti-horaire), M05 (arrêt broche), M06 (changement d'outil), M08/M09 (arrosage marche/arrêt) et M30 (fin de programme).
Le bloc et les adresses
Un bloc est une ligne du programme qui combine plusieurs adresses. Chaque adresse est une lettre qui porte une information précise :
| Adresse | Signification |
|---|---|
| X Y Z | Coordonnées de déplacement selon les axes de la machine |
| S | Vitesse de rotation de la broche |
| F | Vitesse d'avance de l'outil |
| T | Numéro de l'outil appelé |
| G / M | Fonctions préparatoires / auxiliaires |
Concrètement, un bloc combine ces éléments : par exemple une fonction d'interpolation linéaire (G01), des coordonnées de destination (X, Y, Z) et une vitesse d'avance (F) forment ensemble une instruction d'usinage en ligne droite.
Les cycles et les correcteurs d'outils
Écrire un programme bloc par bloc serait long et source d'erreurs pour les opérations répétitives. Les DCN proposent donc des cycles préprogrammés qui simplifient l'écriture :
- Perçage : cycles de perçage simple, débourrage, alésage.
- Ébauche : enlèvement de matière par passes successives.
- Filetage : réalisation de filets selon un pas donné.
- Poches : usinage de cavités à profil défini.
Le programme appelle également des correcteurs d'outils : la correction de longueur et la correction de rayon. Ils permettent à la machine de tenir compte des dimensions réelles de chaque outil monté, sans réécrire le programme à chaque changement.
De la CAO à l'usinage : le chemin de la FAO
CAO
Modèle 3D de la pièce
FAO
Génération des trajectoires d'outils
Post-processeur
Traduction en code machine (DCN)
Simulation
Vérification, détection de collisions
Usinage
Exécution sur la machine
La FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur)
La FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) part du modèle CAO de la pièce. À partir de cette géométrie, un logiciel de FAO génère automatiquement les trajectoires d'outils en fonction des opérations choisies, des outils et des conditions de coupe.
Ces trajectoires ne sont pas directement lisibles par la machine. Un post-processeur les traduit en code machine adapté au directeur de commande numérique utilisé. Avant l'usinage, la simulation rejoue le programme à l'écran : elle permet de vérifier les trajectoires et d'éviter les collisions entre l'outil, la pièce, le porte-pièce et la machine.
La FAO devient incontournable pour les formes complexes usinées sur 3 à 5 axes, là où la programmation manuelle atteint ses limites.
Programmation manuelle ou FAO : quel choix ?
Les deux approches coexistent dans l'atelier, selon la pièce à produire :
| Critère | Programmation manuelle | FAO |
|---|---|---|
| Où | Au pied de la machine, sur le pupitre | Sur poste informatique, en bureau des méthodes |
| Type de pièce | Géométries simples | Formes complexes, 3 à 5 axes |
| Contexte | Pièce unitaire, retouche rapide | Séries, pièces élaborées |
Mes réflexes terrain
- Je vérifie le mode de coordonnées actif (G90 absolu ou G91 incrémental) avant de modifier des cotes dans un bloc.
- Je vérifie que les correcteurs de longueur et de rayon de chaque outil sont bien renseignés avant de lancer le cycle.
- Je simule systématiquement le programme issu de la FAO pour traquer les collisions avant de mettre en matière.
À retenir
- Le programme CN est une suite de blocs lus par le DCN ; le langage de base est la programmation ISO (code G), norme ISO 6983.
- Les fonctions G définissent les déplacements (G00 rapide, G01 linéaire, G02/G03 circulaire, G90/G91 absolu/incrémental).
- Les fonctions M commandent la machine : broche (M03/M04/M05), changement d'outil (M06), arrosage (M08/M09), fin de programme (M30).
- Un bloc combine des adresses : coordonnées X Y Z, vitesse broche S, avance F, outil T.
- Les cycles (perçage, ébauche, filetage, poches) et les correcteurs d'outils (rayon, longueur) simplifient et fiabilisent l'écriture.
- La FAO génère les trajectoires depuis la CAO, un post-processeur les traduit, la simulation évite les collisions : indispensable pour les formes complexes 3 à 5 axes.