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Département de Génie Mécanique MEMOIRE DE FIN D’ETUDE N d’ordre:……../2019 En vu

Département de Génie Mécanique MEMOIRE DE FIN D’ETUDE N d’ordre:……../2019 En vue de l’obtention du diplôme de : MASTER ACADEMIQUE En Génie Mécanique Option : fabrication mécanique et productique Présenté par : Benabderazag khalil Thème CONTRIBUTION A LA REALISATION D’UNE MOCN Devant le jury composé de : NOM et Prénom Grade Qualité SLAMANI. M MCA Examinateur MECHTA.A DOC Examinateur ZAOUI. M MCA Président ARSLANE .M MAKRI. H DOC MCA Encadreur Co-encadreur Année Universitaire : 2018 / 2019 République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université de M’sila Faculté de Technologie الجمهىريت الجسائريت الديمقراطيت الشعبيت وزارة التعليم العالي والبحث العلمي جامعة المسيلة كلية التكنولوجيا Dédicace Je dédie ce mémoire à : Ma mère, qui a œuvré pour ma réussite, de par son amour, son soutien, tous les sacrifices consentis et ses précieux conseils, pour toute son assistance et sa présence dans ma vie, reçois à travers ce travail aussi modeste soit-il, l'expression de mes sentiments et de mon éternelle gratitude. Mon père, qui peut être fier et trouver ici le résultat de longues années de sacrifices et de privations pour m'aider à avancer dans la vie. Puisse Dieu faire en sorte que ce travail porte son fruit ; Merci pour les valeurs nobles, l'éducation et le soutient permanent venu de toi. Mes frères et sœurs qui n'ont cessé d'être pour moi des exemples de persévérance, de courage et de générosité. Mes professeurs qui doivent voir dans ce travail la fierté d'un savoir bien acquis. Remerciements Remerciements Premièrement, nous remercions dieu, le tout puissant, de nous avoir donner la santé et la volonté pour faire cet humble travail. Je tiens à exprimer mes remerciements vifs à l’encadreur et co- encadreur Mr.ARSLANE mustapha et Mr.MAKRI hocin pour l'aide et pour ses conseils précieux qu'il nous a donné durant notre étude et la réalisation de ce travail. Je remercie s'adressent ainsi aux : Mr. Le président et les membres de jury d'avoir accepté juger et évaluer ce travail . Je remercie aussi tous les professeurs et les enseignants, nos parents, nos frères et sœurs et nos chers amis, pour leurs aides et leurs sacrifices. Abréviations DSP : Digital Signal Processor UAL : Unité Arithmétique et Logique CNC : Commande Numérique par Calculateur CAO : Conception Assisté par Ordinateur FAO : Fabrication Assisté par Ordinateur DFN : Définition de Formes Numérisées CFAO : Conception, Fabrication Assisté par Ordinateur MOCN : Machine-Outil à Commande Numérique RAM : Mémoire vive ou Mémoire PC (Random Access Memory) ROM : Mémoire morte (Read Only Memory) EEPROM : Mémoire morte effaçable électriquement et programmable (Electrically Erasable Read Only Memory) SCI : Interface de communication série ISO : Organisation internationale de normalisation DXF : Drawing eXchange Format Table des matières Résumé Remerciement Dédicace Abréviation Liste des figures & Liste des tableaux introduction generale CHAPITRE.1 I.1 INTRODUCTION ............................................................................................................................. 4 I.2 HISTORIQUE DES MACHINES-OUTILS [1] ................................................................................ 4 I.3 LA COMMANDE NUMERIQUE ..................................................................................................... 5 I.3.1 Origines de la commande numérique .......................................................................................... 5 I.3.2 Principe de la commande numérique .......................................................................................... 5 I.4 LA STRUCTURE D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE........................................ 6 I.4.1 Partie opérative ........................................................................................................................... 6 I.4.1.1 Tâches effectuées ................................................................................................................. 7 I.4.1.2 Armoire électrique de relayage ou armoire de puissance..................................................... 7 I.4.2 Partie commande ......................................................................................................................... 8 I.5. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE ...... 9 I.6 LES FAMILLES DES MACHINES A COMMANDE NUMERIQUE ............................................ 9 I.6.1 Fraisage à commande numérique (FCN) .................................................................................... 9 I.6.2 Tournage à commande numérique (TCN) ................................................................................ 10 I.6.3 Rectification à commande numérique ....................................................................................... 10 I.6.4 Electro-érosion à commande numérique ................................................................................... 11 I.7 CLASSIFICATION DES MOCN [14] ............................................................................................ 11 I.7.1 Classification des MOCN selon le mode de fonctionnement ................................................... 12 I.7.1.1 Fonctionnement en boucle ouverte .................................................................................... 12 I.7.1.3 Fonctionnement en boucle fermée ..................................................................................... 13 I.7.1.2 Fonctionnement avec commande adaptative ...................................................................... 13 I.7.2 Classification des MOCN selon le nombre d’axe ..................................................................... 14 I.7.3 Classification des MOCN selon le mode d’usinage .................................................................. 14 I.8 LA MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE A TROIS AXES ............................................... 14 I.9 LES MOTEURS PAS A PAS .......................................................................................................... 15 I.9.1 Les différents types de moteur pas à pas ................................................................................... 15 I.9.1.1 Les moteurs bipolaires ....................................................................................................... 15 I.9.1.2 Les moteurs unipolaires ..................................................................................................... 16 I.9.1.3 Les moteurs à réluctance variable ...................................................................................... 16 I.9.1.4 Les moteurs à aimant permanant ........................................................................................ 17 I.9.1.4.1 Le principe de fonctionnement ........................................................................................ 17 I.9.1.5 Les moteurs hybrides ......................................................................................................... 18 I.9.1.5.1 Principe de fonctionnement ............................................................................................. 18 I.9.2 Comparaison des trois catégories des moteurs pas à pas .......................................................... 19 I.10 LA COMMANDE DES MOCN .................................................................................................... 19 I.10.1 La conception 3D .................................................................................................................... 20 I.10.2 La génération des chemins de l’outil, création du G-code ...................................................... 20 I.10.2.1 Langue de contrôleurs numériques « G-code » ................................................................ 20 I.10.3 Interprétation du G-code et transformation en mouvement sur la machine ............................ 22 I.10.3.1 Description du micro-logiciel Grbl .................................................................................. 22 I.11 LA CONCEPTION ASSISTEE PAR ORDINATEUR (CAO) ..................................................... 22 I.11.1 Définition ................................................................................................................................ 22 I.11.2 Les outils de la CAO (logiciels) .............................................................................................. 22 I.12 FABRICATION ASSISTEE PAR ORDINATEUR ...................................................................... 23 I.12.1 Définition ................................................................................................................................ 23 I.12.2 Les outils de la FAO (logiciels) .............................................................................................. 23 CHAPITRE.2 II INTRODUCTION ............................................................................................................................. 23 II.1. GENERALITES ............................................................................................................................ 23 II.2. PRINCIPE ET METHODOLOGIE DE PROGRAMMATION MANUELLE ............................. 24 II.2.1. Préparer le dessin de la pièce .................................................................................................. 24 II.2.2. Définir le déroulement des opérations d'usinage .................................................................... 24 II.2.3. Définir la gamme de fabrication ............................................................................................. 24 II.2.4. Traduire les opérations dans le langage de programmation .................................................... 25 II.2.5. Regrouper toutes les opérations en un programme ................................................................. 25 II.3. Constitution et normalisation des codes en programmation manuelle .......................................... 25 II.3.1. Format d’un mot ..................................................................................................................... 26 II.3.2. Format de bloc ........................................................................................................................ 28 II.3.3. Structure générale d'un programme ........................................................................................ 28 II.3.3.1. Structure d'un programme ISO ........................................................................................ 28 II.4. Programmation ISO ....................................................................................................................... 29 II.4.1. Mode de programmation ......................................................................................................... 29 II.4.2. Interpolation linéaire ............................................................................................................... 31 II.4.3. Interpolation circulaire ............................................................................................................ 32 II.4.4. Choix du plan d’interpolation (fraisage) ................................................................................. 33 II.4.5. Commande de la broche ......................................................................................................... 33 II.4.5.1. Rotation ............................................................................................................................ 33 II.4.5.2. Vitesse .............................................................................................................................. 34 II.4.6. Mode d’avance ........................................................................................................................ 35 II.4.7. Programmation des outils ....................................................................................................... 36 II.4.7.1. Appel d’outil et des correcteurs d’outil en tournage [FANUC] ....................................... 36 II.4.7.2. Appel d’outil et des correcteurs d’outil en fraisage [SINUMERIK-SIEMENS .............. 37 II.4.8. Correcteur d’outils G41-G42 .................................................................................................. 37 II.4.9. Condition d’enchaînement des trajectoires ............................................................................. 40 II.5. Qualité et rôle du programmeur humain dans les systèmes à commande numérique ............... 41 CHAPITRE.3 III.1. INTRODUCTION ........................................................................................................................ 43 III.2. Présentation de la carte Arduino Uno ........................................................................................... 43 III.2.1. Présentation et caractéristiques du module Arduino Uno ..................................................... 43 III.2.2. Description matérielle ........................................................................................................... 45 III.2.2.1. Alimentation ................................................................................................................... 46 III.2.2.2. Connecteurs E/S ............................................................................................................. 47 III.2.3. Description du logiciel .......................................................................................................... 47 III.2.3.1. Logiciel d’édition et programmation Arduino ................................................................ 48 III.2.3.2. Structure d'un programme Arduino ................................................................................ 49 III.3.1. La commande dir/step ........................................................................................................... 49 III.3.1.1. Circuit L297 ................................................................................................................... 49 III.3.1.1.1. Le schéma théorique du montage ................................................................................ 50 III.3.1.2 Carte EasyDriver 4.4: ...................................................................................................... 51 III.3.1.2.1 Le schéma du montage Easy Driver ............................................................................. 51 III.3.1.3. Programmation de La commande dir/step ...................................................................... 52 III.4. Logiciel de pilotage de la machine CNC ...................................................................................... 53 III.4.1. Modes de commande ............................................................................................................. 53 III.4.2. Mode Configuration .............................................................................................................. 55 III.4.3. Mode manuel ......................................................................................................................... 56 III.4.4. Mode automatique ................................................................................................................. 57 III.5. Langage de programmation la machine CNC .............................................................................. 57 III.5.1. Programme Grbl .................................................................................................................... 58 III.5.1.1. La communication avec la carte arduino ........................................................................ 58 III.5.1.1. Bibliothèques de la commande des moteurs ................................................................... 59 III .6. Organigramme de la commande de la machine CNC ................................................................. 59 CHAPITRE.4 IV Introduction ...................................................................................................................................... 59 IV.1. Caractéristiques techniques de sélection des MOCN ................................................................... 60 IV.1.1. Aspect de la machine ............................................................................................................ 60 IV.1.1. Bâti et structure ..................................................................................................................... 60 IV.1.2. Glissières ............................................................................................................................... 60 IV.1.3. Les vis-mères ........................................................................................................................ 60 IV.1.4. Organes de transmission........................................................................................................ 61 IV.1.5. Les moteurs ........................................................................................................................... 61 IV.2.1. Conception de la machine ..................................................................................................... 61 IV.2.2. Moteur pas à pas .................................................................................................................... 61 IV.2.3. Palier ..................................................................................................................................... 61 IV.2.4. Accouplement ....................................................................................................................... 62 IV.3. La réalisation de la mocn ............................................................................................................. 63 IV.3.1. BATI ..................................................................................................................................... 63 IV.3.2. AXE X ................................................................................................................................... 63 IV.3.3. AXE Z ................................................................................................................................... 64 IV.3.4. AXE Y ................................................................................................................................... 65 IV.3.5. BRIDE ................................................................................................................................... 65 IV.3.6. SUPPORTS DES MOTEURS .............................................................................................. 66 IV.4. ASSEMBLAGE DE MACHINE ................................................................................................. 66 IV.4. La réalisation de partie électronique ............................................................................................ 67 IV.4. 1 L’installation de la carte d’alimentation ................................................................................ 67 IV.4.3 L’installation des drivers ....................................................................................................... 67 IV.5. Suggestions pour améliorer la machine ....................................................................................... 67 IV.6. Conclusion générale …………………………………………………………………………….69 LISTE DES FIGURES CHAPITRE I : GENERALITE SUR LES MOSN. Figure I.1- Structure d’une MOCN .......................................................................................... 3 Figure I.2- Les éléments de la partie opérative ........................................................................ 4 Figure I.3- Fonction originale d’une commande numérique .................................................... 5 Figure I.4- Fraisage à commande numérique ....................................... .................................... 6 Figure I.5- Machine-outil à tour numérique ......................................... .................................... 7 Figure I.6- rectification plane et cylindrique ............................................................................ 7 Figure I.8- Electro-érosion ....................................................................................................... 8 Figure I.9 - Fonctionnement en boucle ouverte ...................................................................... . 10 Figure I.10- Fonctionnement avec commande adaptative ...................................................... .10 Figure I.11- Fonctionnement en boucle fermée ...................................................................... .12 Figure I.12- Machine à commande numérique à trois axes…………………………….……. …. 12 Figure I.13- Moteur bipolaire………………………………………………………….…….. …… 13 Figure I.14- Moteur unipolaire……………………………………………………………… …… 13 Figure I.15- Moteur pas à pas à reluctance variable ................................................................ 14 Figure I.16- Moteur pas à pas à aimant permanent uploads/Industriel/ memoire-de-fin-d-x27-etude-contribution-a-la-realisation-d-une-mocn.pdf