اجل ـــــ ه ــــ ـم ـــ ــ ـــــــــــ وريـ ـــــــــــــــ ـــة اجل ـــ ريــ ـ

اجل ـــــ ه ــــ ـم ـــ ــ ـــــــــــ وريـ ـــــــــــــــ ـــة اجل ـــ ريــ ـــ ــزائ ــ ــــــــــــــ ة الدمي ـــــــــــــــــــــــــــ شـــ ة ال ـــ يــ ــ راط ـــ ــق ـــــــــــــــــــــــــــــــــــ ة ـــــ يـــبـــ ـع ــــ ـ REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE وزارة التـ ــــــــ ليـ ــــــ عـــ ـــــــ ــــ م العــ ـــ ايل والبــــــحث العــــــــــلــــــمــــــــــــي Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique جــــامعة أيب بــكـــــــ ــــر بــــلــــق دــي ــا ـــــ– ت ـــــــ لمس ــــــــــــــــ ـــــــ ــــ ان– Université Aboubakr Belkaïd– Tlemcen – Faculté de TECHNOLOGIE MEMOIRE Présenté pour l’obtention du diplôme de MASTER En : Génie Mécanique Spécialité : Construction Mécanique Par: BOUYAHIA YESSINE Sujet Réalisation d'un prototype d'une machine CNC 3 axes Soutenu publiquement, le 25 / 06 / 2019, devant le jury composé de : Mr Guenifed A. MAA Univ.a.b.bTlemcen Président Mr Serdoun M MCA ESSA Tlemcen Encadreur Mr Chorfi Sidi Mohammed MCB Univ.a.b.bTlemcen Co- encadreur Mr Mangouchi A MAA Univ.a.b.bTlemcen Examinateur 1 Mr Belkaid M MAA Univ.a.b.bTlemcen Examinateur 2 2018/2019 Remerciements. Tout d'abord, je remercie "Allah" Tout-Puissant qui m'a donné le courage, la volonté et la force de faire ce modeste travail. Merci de m'avoir éclairé sur le chemin du succès. Je tiens à remercier très chaleureusement Mr: M.Chorfi et Mr: M.Serdoun pour l'aide et pour les conseils précieux durant étude et la réalisation de ce travail. J'aimerais également remercier tous les professeurs et les enseignants de département génie mécanique En fin Mes remerciements vont à ma famille pour son soutien morale et financière Dédicace À mes très chers parents Vos sacrifices, vos intrépides endurances à façonner positivement mon avenir m’ont marqué à jamais, En guise de reconnaissance et de gratitude, je vous offre ce modeste travail en priant Dieu de vous prêtez longue vie et de vous procurez bonne santé. 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 A toute la promotion de construction mécanique 2018/2019 À tous ceux qui me sont chers Bouyahia yessine Résumé : Ce projet est une étude et réalisation d’une machine cnc. Ce travail a pour objectiif d’approfondir les connaissances dans les domaines de fabrication numérique. Ce projet contient deux partie la première c'est l'étude et la deuxième se devise en une partie de modélisation suivit par une partie de réalisation. La partie étude englobe l’étude de marché (cahier de charges) et la partie commande du système. La deuxième partie, commence par une modélisation géométrique 3D à l'aide du logiciel SOLIDWORKS 2018, suivie d'une réalisation des pièces et se termine par un assemblage de la machine. Abstract: This project is a study and realization of a cnc machine. The objective of this work is to deepen knowledge in the fields of digital manufacturing. This project contains two parts: the first is the study and the second is based on a modelling part followed by a realization part. The study part includes the market study (specifications) and the control part of the system. The second part, starts with a 3D geometric modeling using SOLIDWORKS 2018 software, followed by a realization of the parts and ends with an assembly of the machine. ملخص .هذا المشروع هو دراسة وتحقيق اآللة. الهدف من هذا العمل هو تعميق المعرفة في مجاالت التصنيع الرقمي .يحتوي هذا المشروع على جزأين: األول هو الدراسة والثاني مبني على جزء نمطي من جانب جزء األداء تشمل الدر اسة دراسة السوق (المواصفات) وجزء التحكم في النظام. الجزء الثاني ، يبدأ بنمذجة هندسية ثالثية األبعاد باستخدام برنامجSOLIDWORKS 2018 .، يتبعه تحقيق لألجزاء وينتهي بتجميع اآللة ABREVIATIONS MOCN : Machine Outils à Commande Numérique. CN : Commande Numérique. MIT : Massachusetts Institute of technology. GM : grandeur mesurée. CNC : Commande Numérique par calculateur. PMMA : Polymétachrylate de méthyle. ABS : Acrylonitrile butadiène styrène. CFAO : Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur. CAO : Conception Assistée par Ordinateur. FAO : Fabrication Assistée par Ordinateur. ISO : Organisation Internationale de normalisation. Table des matières Chapitre Ι :Bibliographie 1. Introduction ....................................................................................................................................... 2 2. Historique ........................................................................................................................................... 2 3. Définition d’une machine-outil à commande numérique ............................................................ 4 4. Principe de fonctionnement d’une machine à commande numérique .................................... 4 4.1 Partie commande ........................................................................................................................ 5 4.2 Partie opérative ............................................................................................................................. 5 5. Architecture général des MOCN ........................................................................................................ 6 6. Domaines d’utilisation des MOCN .................................................................................................. 6 7. Les familles des machines à commande numérique ........................................................................... 7 8. Classification des MOCN ................................................................................................................ 7 8.1 Classification des MOCN selon le mode de fonctionnement ........................................................ 7 8.1.1 Fonctionnement en boucle ouvert ........................................................................................ 7 8.1.2 Fonctionnement en boucle fermée ................................................................................................. 8 8.1.3 Fonctionnement avec commande adaptative ........................................................................ 9 8.2 Classification des MOCN selon le nombre d’axe ....................................................................... 9 8.3 Classification des MOCN selon le mode d’usinage ........................................................................ 10 9. LA machine à commande numérique a trois axes ............................................................................ 11 10. La gravure .................................................................................................................................... 12 11. Conclusion ................................................................................................................................... 12 Chapitre IΙ :Etude de projet 1. Introduction ......................................................................................................................... 14 2. Étude préliminaire ................................................................................................................ 14 2.1. L’idée du projet ............................................................................................................... 14 2.2.Description du projet .......................................................................................................... 14 Table des matières 2.3.Formulation préliminaire du projet .................................................................................. 15 2.4.Énoncé du besoin ............................................................................................................ 16 2.5. Validation du besoin .......................................................................................................... 16 3. Préfaisabilité du projet .......................................................................................................... 17 4. Etude Fonctionnelle .............................................................................................................. 18 4.1.Diagramme PIEVRE ........................................................................................................ 18 4.1.1.Définition des fonctions ................................................................................................ 18 4.2. La méthode FAST .......................................................................................................... 19 4.3.Cahier des charges fonctionnel ........................................................................................... 21 5.Type de déplacement ............................................................................................................. 22 5.1. Systèmevis/écrou ............................................................................................................ 22 6. Choix des solutions technologiques ..................................................................................... 23 6.1.Structure.................................................................................................................... 23 6.2.. Design de la machine ..................................................................................................... 26 6.3.. Type Transformation du mouvement R-R .................................................................... 27 6.4. Type de Guidage en translation .............................................................................. 28 7.Modélisation des solutions choisies ...................................................................................... 28 7.1. Chaine cinématique ................................................................................................ 28 7.2.Graphe des liaisons .......................................................................................................... 30 Chapitre IΙI : conceptoin et Réalisation 1. Introduction ......................................................................................................................... 32 2. Partie mécanique................................................................................................................... 32 2.1. La Conception Assistée par Ordinateur (CAO) ......................................................... 32 2.2. Fabrication assistée par ordinateur ........................................................................... 32 2.3.Logiciel SOLIDWORKS ............................................................................................. 33 Table des matières 2.4.Conception des pièces .................................................................................................... 33 2.4.1..Modélisation 3D des pièces à usinée ............................................................................. 34 2.4.1.1. Axe Y ....................................................................................................................... 34 2.4.1.2. Axe X ....................................................................................................................... 36 2.4.1.3. Axe Z .................................................................................................................... 37 2.4.1.4. Accouplement ...................................................................................................... 39 2.4.2. Conception des pièces standard ................................................................................. 39 2.5.Assemblage de la machine CNC ........................................................................................ 41 2.6. Réalisation de la machine ............................................................................................... 41 3. Partie électrique .................................................................................................................. 44 3.1. Description des éléments de la partie électrique .............................................................. 44 3.1.1. Moteur pas à pas .......................................................................................................... 44 3.1.1.1. Les moteurs à réluctance variable ......................................................................... 44 3.1.1.2. Les moteurs à aimant permanant ........................................................................... 45 3.1.1.3. Les moteurs hybrides .............................................................................................. 46 3.1.2. Carte Arduino ............................................................................................................. 47 3.1.3. Driver moteur pas à pas A4988 .................................................................................. 47 3.1.4. La carte SHIELD CNC ............................................................................................ 48 3.2. Schéma de câblage électrique global ............................................................................. 49 4. Réalisation finale de la machine ......................................................................................... 51 Chapitre IV : Programmation EtInterface Graphique 1. Introduction ......................................................................................................................... 53 2. chaîne de programmation .................................................................................................... 53 3. Description des programme utilisé ...................................................................................... 54 3.1 G-Code .............................................................................................................................. 54 Table des matières 3.1. Les principales fonctions du G-code .............................................................................. 54 3.2. Logiciel arduino ............................................................................................................ 55 3.2.1. Présentation de logiciel ............................................................................................ 56 3.3. GRBL 57 3.3.1Installation GRBL dans la carte ARDUINO ...................................................... 57 3.4.Universal G-Code Sender ............................................................................................... 58 3.5.InKscape …. ..................................................................................................................... 61 4.Mise en marche de la machine ............................................................................................ 61 4.1. Résultat obtenue ............................................................................................................... 63 Liste des figures Figure I. 1 : Première MOCN en 1952 [2]. ..................................................................................... 3 Figure I. 2 : Une Machine à commande numérique [3]................................................................... 4 Figure I. 3 : architecture d’une MOCN [4]. ..................................................................................... 4 Figure I. 4 : Fonction originale d’une commande numérique [4]. .................................................. 5 Figure I. 5 :Les éléments de la partie opérative [4]. ........................................................................ 5 Figure I. 6 :modèle de la structure d’une machine-outil. ................................................................. 6 Figure I. 7 :Fonctionnement en boucle ouverte [7]. ........................................................................ 8 Figure I. 8 :Fonctionnement en boucle fermée [7] . ........................................................................ 8 Figure I. 9 :Fonctionnement avec commande adaptative [7]. ......................................................... 9 Figure I. 10 :catégories des mode d’usinage [8]. ........................................................................... 10 Figure I. 11 : fraiseuse à commande numérique a trois axes [9]. .................................................. 11 Figure I. 12 :gravure de bois par une MOCN. ............................................................................... 12 Figure II. 1 : Schéma des constituants de la machine. ................................................................... 14 Figure II. 2 : Actigramme de la machine. ...................................................................................... 15 Figure II. 3 : Organigramme d’analyse du besoin. ........................................................................ 15 Figure II. 4 :Diagramme bête à corne de la Machine CNC. ......................................................... 16 Figure II. 5 :Diagramme du pieuvre .............................................................................................. 18 Figure II. 6 :Méthode FAST [11]. ................................................................................................. 19 Figure II. 7: Diagramme FAST de la fonction principale. ............................................................ 20 Figure II. 8 :système vis/écrou. ..................................................................................................... 23 Figure II. 9 :machine type pont mobile. ........................................................................................ 23 Figure II. 10 :machine type portique. ............................................................................................ 24 Figure II. 11 :machine type pont fixe. ........................................................................................... 24 Figure II. 12 :machine type porte à faux. ...................................................................................... 25 Figure II. 13 :machine type colonne. ............................................................................................. 25 Figure II. 14: Accouplement semi-élastique.................................................................................. 27 Figure II. 15 :Système poulie-courroie. ......................................................................................... 27 Figure II. 16: Graphe de liaison. .................................................................................................... 30 Figure III. 1: le logo du logiciel SolidWorks. ................................................................................ 33 Figure III. 2: Support axe Y........................................................................................................... 34 Figure III. 3:portique gauche de l'axe uploads/Industriel/ ms-gm-bouyahia.pdf

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