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CONCEPTION ET SIMULATION D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR Réd

CONCEPTION ET SIMULATION D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR Rédigé et présenté par FOADING KEVIN Urich i A la fin de cette période particulière, il convient de témoigner ma reconnaissance aux personnes qui m’ont soutenu pendant ce parcours. Je tiens à remercier en premier lieu, le tout puissant DIEU pour ces bénédictions qu’il m’a offertes. Je remercie mes parents M.TAGNE PASCAL et Mme MAGNE AUGUSTIINE qui, grâce à leurs encouragements et dévouements quotidiens m’ont permis d’obtenir ce diplôme de BACHELOR OF ENGINEERING. Je remercie le directeur Dr NDOP JOSEPH, pour son suivi des étudiants, ses multiples conseils et sa stricte rigueur dans le sens du travail. J’adresse également mes chaleureux remerciements à mon encadreur académique Mr NSIMI ELIE PATRICE pour ses encouragements, son soutien moral, ses multiples conseils et sa constante disponibilité quand j’avais des interrogations plus ou moins pertinentes. Nos remerciements s’adressent aussi à toute l’équipe de SOLUTIKE (les solutions Technologies), en premier lieu, Monsieur GAUDRY TAFFE pour son aide pratique, leurs conseils précieux et leurs encouragements. Je remercie enfin mes frères et sœurs, amis, mes ainés académiques et camarades de notre promotion, je pense ainsi à : MAFOCHE NELLY, KAMGA JORDAN, FOTSO FRED, SOFO ARNAUD et les autres pour leurs remarques constructives, leurs encouragements et soutiens moraux qu’ils m’ont apportés tout au long de cette année académique et particulièrement pendant cette période de stage Merci à toutes et à tous REMERCIEMENTS CONCEPTION ET SIMULATION D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR Rédigé et présenté par FOADING KEVIN Urich ii REMERCIEMENTS ................................................................................................................. i RESUME ................................................................................................................................... v ABSTRACT ............................................................................................................................. vi LISTE DES FIGURES ........................................................................................................... vii INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................ 1 CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES MACHINES A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR(CNC) ...................................................................... 2 I.1 INTRODUCTION ............................................................................................................. 2 I.2 HISTORIQUES SUR LES MACHINES A COMMANDE NUMERIQUE ................. 2 I.3 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES MACHINES A COMMANDE- NUMERIQUE .......................................................................................................................... 3 I.4 ORIGINES DE LA COMMANDE –NUMERIQUE ...................................................... 4 I.5 PRESENTATION DES COMPOSANTS FONDAMENTAUX DU FONCTIONNEMENT DES MACHINES A COMMANDE-NUMERIQUE ..................... 4 I.5.1 ELEMENTS DE LA PARTIE COMMANDE ............................................................. 4 I.5.2 ELEMENTS DE LA PARTIE OPERATIVE .............................................................. 9 I.6 CONCEPTION ASSISTE PAR ORDINATEUR(CAO) ............................................... 9 I.6-1- OUTILS DE LA CAO .................................................................................................... 9 I.7- FABRICATION ASSISTEE PAR ORDINATEUR(FAO) ........................................... 9 I.8- FAMILLES DES MACHINES A COMMANDE-NUMERIQUE ............................. 10 I.7- CONCLUSION ................................................................................................................ 13 CHAPITRE II : METHODOLOGIE ................................................................................... 14 SOMMAIRE CONCEPTION ET SIMULATION D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR Rédigé et présenté par FOADING KEVIN Urich iii II.1 INTRODUCTION ........................................................................................................ 14 II.2 NECESSITE DE DEVELOPPEMENT DE CETTE MACHINE .............................. 14 II.3 ETUDE MECANIQUE ................................................................................................... 14 II.3.1- LA MACHINE A TROIS AXES .............................................................................. 14 Définition ................................................................................................................................. 14 II.3.1– Design de la machine .................................................................................................. 15 II.3. 3- Dimensions de la machine ........................................................................................ 15 II.3.4.1- Conception des pièces a usiné ................................................................................ 16 II.5 ETUDE ELECTRIQUE ................................................................................................. 19 II.5.1 - Choix des composants électrique ............................................................................. 20 II.5.3- LA CARTE DE COMMANDE ARDUINO ............................................................ 23 a) Mise en œuvre de la carte Arduino Uno ....................................................................... 23 II.5.4- STEPPERS MOTOR DRIVER A4988 ..................................................................... 24 a) Definition ............................................................................................................................ 24 b) Fonctionnement .................................................................................................................. 24 II.5.5- La carte SHIELD CNC ............................................................................................ 26 a) Définition ............................................................................................................................ 26 II.5.6- L’ALIMENTATION ................................................................................................ 27 II.5.6.1- CARTE D’ALIMENTATION ............................................................................. 27 II.6- ENVIRONNEMENT LOGICIEL DE LA MACHINE CNC ................................. 28 II.6.1-SOLIDWORKS ............................................................................................................ 28 II.6.2 - INKSCAPE ET L’EXTENSION G-CODE TOOLS .............................................. 30 II.6.2.1 UTILISATION DE G-CODE TOOLS .................................................................. 30 II.6.3- GRBL .......................................................................................................................... 31 II.6.3.1- GRBL CONTROLEUR ....................................................................................... 32 (II.6.4- LOGICIEL DE PILOTAGE DE LA MACHINE CNC (UNIVERSAL GCODE SENDER) ................................................................................................................................ 33 CONCEPTION ET SIMULATION D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR Rédigé et présenté par FOADING KEVIN Urich iv II.6.4.1- MODE DE COMMANDE ................................................................................... 34 III.1. INTRODUCTION ........................................................................................................ 37 CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS .......................................................... 37 III.2. LANGUE DE CONTROLEURS NUMERIQUES « G-CODE » ............................. 37 III.2.1. DESCRIPTION ......................................................................................................... 37 III.3. LANGAGE DE PROGRAMMATION LA MACHINE CNC ................................. 37 III.3.1. PROGRAMME GRBL ............................................................................................. 37 III.3.1.1. LA COMMUNICATION AVEC LA CARTE ARDUINO ................................. 38 III.3.1.2 CODE DE L’OPERATION .................................................................................... 38 III.4- SIMULATION DE LA COMMANDE NUMERIQUE ........................................... 40 III.4.1 LE LOGICIEL PROTEUS ........................................................................................ 40 III.4.2- LA SIMULATION AVEC LE COUPLE L297-L298 ............................................ 41 III.4.2.1- LISTE DES COMPOSANTS ............................................................................... 41 III.5- LE PROGRAMME DE COMMANDE ..................................................................... 43 III.5- LANCEMENT DE LA SIMULATION ..................................................................... 44 REFERENCES ....................................................................................................................... 47 TABLE DE MATIERES ....................................................................................................... 48 CONCEPTION ET SIMULATION D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR Rédigé et présenté par FOADING KEVIN Urich v Les machines à commande numérique sont devenues des moyens de productions Incontournables dans l’industrie. Elles permettent des cadences de production importantes et facilitent l’obtention de surface complexe. Pour cela, il est nécessaire d’utiliser des systèmes d’aide informatique spécialisés pour la conception et la fabrication assistée par ordinateur. Dans notre travail, nous avons essayé de donner quelques notions fondamentales sur les machines à commande numérique, des moteurs pas à pas et une présentation de la CAO/FAO. Une autre partie est consacrée au principe de fonctionnement de la machine à commande numérique par calculateur (CNC). Ainsi, que les différents logiciels agissant sur la commande numérique. Dans la dernière partie, nous présentons la simulation de la commande de trois moteurs pas à pas sur le logiciel ISIS PROTEUS. Mots clés : Machine CNC, commande numérique, automatisme, électronique, grbl, gcode, moteur pas à pas. RESUME CONCEPTION ET SIMULATION D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR Rédigé et présenté par FOADING KEVIN Urich vi Numerical Control Machines are today considered as an important means of production in all the industries. They not only increase the production rate but they also allow us to easily obtain complex surfaces. That is why, it is necessary to provide specialized information technologies in the design, analysis, and manufacture of products (Computer-aided technologies). In our the is we aimed at providing some basic notion about CNC machines, stepper Motors as well as to present CAO/FAO. Our paper is divided into three parts, the first part deals with some generalities about the numerical control machines, where as the second part is about the operating principle of the DENZER-CNC machine as well as the different software that work on the numerical control. In the last part however, we present a simulation of the way the three stepper motors’ are controlled on the ISIS PROTEUS software. Key words: Machine CNC, Numerical control, electronic, GRBL, G-code, Automatic, Stepper motors. ABSTRACT CONCEPTION ET SIMULATION D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR Rédigé et présenté par FOADING KEVIN Urich vii Figure -I.1- décomposition d’une machine numérique ……….. Figure -I.2- Moteur asynchrone ......................................................................... Figure -I.3- moteur à courant continu .................................................... Figure -I.4- moteur pas à pas ................................................................ Figure -I.5- carte Arduino ............................................................................. Figure –I.6- Arduino Sender Shield v5.0 Figure –I.7- driver st330 v3…………………………….. Figure –I.8- fraisage numérique……………………. Figure -I.9- rectification cylindrique …………….. Figure -I.10- rectification plane ................ Figure -I.11- Electroérosion ………………….. Figure -I.9 - Fonctionnement en boucle ouverte Figure -I.12-.découpe plasma..................................................... Figure II.1- design de la machine Figure II.2- logiciel solidworks Figure II.3- circuit de contrôle d’un moteur Figure II.4- câblage d’un moteur pas à pas avec driver et l Arduino Figure II.5- carte Shield à cnc Figure II.6- fenêtre de lancement de solidworks Figure II.7- nouveau document solidworks Figure II.8- interface de création des pièces Figure II.9- interface Inkscape Figure II.10- chemin vers le gcode Figure II.11- bibliothèque d’outils Figure II.12- interface de grbl contrôleur Figure II.13- panneau des réglages grbl Figure II.14- universal g code Sender Figure II.15- interface de G-CODE Sender manuel LISTE DES FIGURES CONCEPTION ET SIMULATION D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR Rédigé et présenté par FOADING KEVIN Urich viii Figure II.16- interface de G-CODE Sender automatique Figure II.17- interface de G-CODE choisir fichier Figure II.18- envoyé le fichier G-CODE Figure II.19- Figure III.1 : Figure III.2 : configuration du moteur pas a pas ……………… Figure III.3 : connexion du circuit L297 a L 298………………….. Figure III.4 : configuration du compim……………….. Figure III.5 : lancement du Grlb upload………………. Figure III.6 : emplacement du fichier << Grlb upload>>………….. Figure III.7 : chargement du programme dans l Arduino…………………. Figure III.8 : simulation commande en mode automatique………………….. CONCEPTION ET SIMULATION D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR Rédigé et présenté par FOADING KEVIN Urich 1 Une CNC (computer Numerical control) ou MOCN (machine-outil à commande numérique) est tout d’abord une machine-outil. Elle permet selon ses caractéristiques d’effectuer diverses opérations (percer, scier, rectifier, découper, fraiser, plier, etc.) nécessitant une production rapide, précise, efficace et rentable, sur des matériaux divers. Aujourd’hui les machines à commande numérique par calculateur(CNC) ont subi des progrès significatifs. Ces progrès sont essentiellement dus à la révolution technologique en informatique industrielle, ce qui a permis le développement de solutions numériques efficaces avec une possibilité d'implanter des algorithmes plus complexes. Ces commandes sont en majorité basées sur les microprocesseurs, les DSP (Digital Signal Processor) et les microcontrôleurs PIC. Bien que le coût reste une préoccupation importante dans notre pays. C’est dans le même sens que la société SOLUTIKE (celle qui nous a accueilli dans le cadre de ce stage) a été confrontée à un problème, celui du coût très élevé de la découpe de certaines pièces pour la conception d’une machine a uploads/Industriel/ realisation-dune-machine-a-commande-numerique.pdf