Les familles des machines à commande numérique

Les familles des machines à commande numérique

Principe de fonctionnement d’une machine à commande numérique

Une machine-outil à commande numérique est composée de deux principales parties une partie commande est une partie opérative
Partie commande:
La fonction de la partie commande est de transformer les informations codées du programme en ordres aux servomécanismes de la partie opérative, afin d’obtenir les déplacements des organes mobiles.
Partie opérative:
La partie opérative d’un automatisme est le sous-ensemble qui effectue les actions physiques (déplacement, usinage, lubrification…), mesure des grandeurs physiques (accélération, vitesse…) et rend compte à la partie commande, elle est généralement composée d’actionneurs, de capteurs, d’effecteurs et d’un bâti. D’où la partie opérative reçoit les ordres de la partie commande et les exécute.

Les familles des machines à commande numérique

On peut découper la famille des commandes numériques en quatre sous familles de machines:
Fraisage à commande numérique (FCN).
Tournage à commande numérique (TCN).
Rectification à commande numérique.
électro-érosion à commande numérique.
Dans chaque famille, les méthodes de montage et de travail sont totalement différentes, mais elles se rejoignent sur le principe de programmation, la grande majorité des machines utilisant un langage ISO. À cela peuvent se rajouter des interfaces dites conversationnelles ou par apprentissage qui simplifient l’utilisation de la machine. La notion de commande numérique s’étend aussi au domaine de la chaudronnerie : découpage plasma, presse plieuse.

Classification des MOCN

Les machines-outils à commande numérique (MOCN) sont classées suivant : Le mode de fonctionnement de la machine, Le nombre d’axes de la machine, Le mode d’usinage, Le mode de fonctionnement du système de mesure, Le mode d’entrée des informations.
Classification des MOCN selon le mode de fonctionnement:
Les MOCN sont classifiées selon les modes de fonctionnement suivants :
Fonctionnement en boucle ouvert ,Fonctionnement en boucle fermée :le système contrôle le déplacement ou la position jusqu’à égalité des grandeurs entrée (E) dans le programme et celui mesuré (Gm). Fonctionnement avec commande adaptative: La commande adaptative, réalise d’une façon continue et automatique l’adaptation des conditions de coupe. Des capteurs relève les valeurs de couple de la broche, l’amplitude de vibration de la broche, la température au point de coupe. Ces informations sont transmises à une unité spéciale qui les envois vers le directeur de commande numérique qui agit selon l’analyse des informations sur les conditions de coupe pour permettre une meilleure qualité de travail, une meilleure productivité et une plus grande sécurité.
Classification des MOCN selon le nombre d’axe:
Les possibilités de travail des machines-outils à commande numérique (MOCN) s’expriment en nombre d’axes .
Un axe définit toute direction principale suivant laquelle le mouvement relatif de l’outil et de la pièce a lieu lorsqu’un seul des moteurs de déplacement fonctionne avec contrôle numérique continue.
Un demi-axe définit la direction dans laquelle l’avance n’est pas contrôlable numériquement mais contrôlé par cames ou plateaux diviseurs .
Classification des MOCN selon le mode d’usinage:
On peut classer les MOCN Selon le mode d’usinage en trois catégories:
Commande numérique point à point.
Commande numérique par axiale.
Commande numérique de contournage.

La machine à commande numérique a trois axes

L’usinage troisaxes est l’une des techniques les plus employées dans la fabrication de pièces mécaniques. Tel que les machines-outils classiques comme la fraiseuse qui permet un travail de la matière sur trois (3) axes (X, Y et Z). La machine-outil procède alors à l’enlèvement des copeaux suivant trois directions de base correspondant aux axes d’une surface plane. Tout à fait adaptée aux pièces peu profondes. Cependant cette technique a de grosses limites quand il s’agit de traiter une pièce profonde avec des cavités étroites. Pour cela de nouvelles technologies d’usinage ont été développé tel que 4 axes puis axes .

Mise en marche de la machine

Pour tester de la machine on suit les étapes suivantes:
Création du fichier G-code de la pièce à graver, avec le logiciel Inkscape qui permet de générer un fichier G-code. la forme a gravé sur une plaque en forex est un rectangle.
Brancher L’arduino à l’ordinateur via un port USB.
Configurer et téléverser le programme Grbl dans l’Arduino via port USB.
Configurer l’interface de logiciel G-code sender . Choix de (port USB, la vitesse …).
Initialiser les axes au point zéro manuellement.
Importer le fichier G-code de la pièce à graver dans l’interface de commande de logiciel g-code sender.
Mise sous tension de la boite d’alimentation.
Allumage de la broche.
Envoi du fichier G-code et lancement de l’usinage.

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Table des matières

Chapitre Ι :Bibliographie
1. Introduction
2. Historique
3. Définition d’une machine-outil à commande numérique
4. Principe de fonctionnement d’une machine à commande numérique
4.1 Partie commande
4.2 Partie opérative
5. Architecture général des MOCN
6. Domaines d’utilisation des MOCN
7. Les familles des machines à commande numérique
8. Classification des MOCN
8.1 Classification des MOCN selon le mode de fonctionnement
8.1.1 Fonctionnement en boucle ouvert
8.1.2 Fonctionnement en boucle fermée
8.1.3 Fonctionnement avec commande adaptative
8.2 Classification des MOCN selon le nombre d’axe
8.3 Classification des MOCN selon le mode d’usinage
9. LA machine à commande numérique a trois axes
10. La gravure
11. Conclusion
Chapitre IΙ :Etude de projet
1. Introduction
2. Étude préliminaire
2.1. L’idée du projet
2.2.Description du projet
2.3.Formulation préliminaire du projet
2.4.Énoncé du besoin
2.5. Validation du besoin
3. Préfaisabilité du projet
4. Etude Fonctionnelle
4.1.Diagramme PIEVRE
4.1.1.Définition des fonctions
4.2. La méthode FAST
4.3.Cahier des charges fonctionnel
5.Type de déplacement
5.1. Système vis/écrou
6. Choix des solutions technologiques
6.1.Structure
6.2.. Design de la machine
6.3.. Type Transformation du mouvement R-R
6.4. Type de Guidage en translation
7.Modélisation des solutions choisies
7.1. Chaine cinématique
7.2.Graphe des liaisons
Chapitre IΙI : conception et Réalisation
1. Introduction
2. Partie mécanique
2.1. La Conception Assistée par Ordinateur (CAO)
2.2. Fabrication assistée par ordinateur
2.3.Logiciel SOLIDWORKS
2.4.Conception des pièces
2.4.1..Modélisation 3D des pièces à usinée
2.4.1.1. Axe Y
2.4.1.2. Axe X
2.4.1.3. Axe Z
2.4.1.4. Accouplement
2.4.2. Conception des pièces standard
2.5.Assemblage de la machine CNC
2.6. Réalisation de la machine
3. Partie électrique
3.1. Description des éléments de la partie électrique
3.1.1. Moteur pas à pas
3.1.1.1. Les moteurs à réluctance variable
3.1.1.2. Les moteurs à aimant permanant
3.1.1.3. Les moteurs hybrides
3.1.2. Carte Arduino
3.1.3. Driver moteur pas à pas A4988
3.1.4. La carte SHIELD CNC
3.2. Schéma de câblage électrique global
4. Réalisation finale de la machine
Chapitre IV : Programmation EtInterface Graphique
1. Introduction
2. chaîne de programmation
3. Description des programme utilisé
3.1 G-Code
3.1. Les principales fonctions du G-code
3.2. Logiciel arduino
3.2.1. Présentation de logiciel
3.3. GRBL
3.3.1Installation GRBL dans la carte ARDUINO
3.4.Universal G-Code Sender
3.5.InKscape
4.Mise en marche de la machine
4.1. Résultat obtenue