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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université A.MIRA-BEJAIA Faculté de technologie Département de Génie Électrique MEMOIRE DE FIN DE CYCLE Présenté en vue de l’obtention du diplôme : MASTER EN ELECTROTECHNIQUE Spécialité : AUTOMATISMES INDUSTRIELS Thème Réalisation et automatisation d’une machine à commande numérique Présenté par :  MOUZAOUI Melissa.  TAZAMOUCHT Yanis. Promoteur  Mr. TAIB Nabil M.C.A REMERCIEMENTS Nous souhaitant adresser ici nos remerciements les plus sincères aux personnes qui nous ont apporté leur aide et qui ont contribué à l’élaboration de ce mémoire ainsi qu’à la réussite de cette formidable année universitaire. Ces remerciements vont tout d’abord au corps professoral et administratif du département « Génie électrique », pour la richesse et la qualité de leur enseignement et qui déploient de grands efforts pour assurer à leurs étudiants une formation actualisée. Nous tenant à remercier sincèrement Monsieur TAIB Nabil, maitre de conférence à la faculté Technologie, qui, en tant que Directeur de mémoire, s’est toujours montré à l’écoute et très disponible tout au long de la réalisation de ce mémoire, ainsi pour l’inspiration, l’aide et le temps qu’il a bien voulu nous consacrer et sans qui ce mémoire n’aurait jamais vu le jour. Nos remerciements s’adressent aussi à toute l’équipe de Denzer Technologies, en premier lieu, Monsieur CHIKHI Mohand cherif et RACHIDIOU Lounis pour leur aides pratiques, leurs conseils précieux et leurs encouragements On remercie également le président de jury, de nous avoir honorés en acceptant de présider le jury. Aussi, nous remercions L’examinateur, pour avoir accepté d’examiner ce mémoire. On n’oublie pas nos parents pour leur contribution, leur soutien et leur patience. Enfin, nous adressons nos plus sincères remerciements à tous nos proches et amis, qui nous ont toujours encouragés au coures de la réalisation de ce mémoire. Merci à toutes et à tous. DEDICACES Je dédie ce modeste travail : A mes très chers parents Pour leurs soutiens et leurs sacrifices. Que dieu leurs procure bonne santé et longue vie. A ma sœur et mes frères Yasmina, Kamal, Hakim A ma belle-sœur, ma nièce et mon neveu Fouzia, Anya, Aris A la mémoire de ma très chère grand-mère A tous mes amis Imene, Fouzia, Lydia, Bariza A toutes ma famille A mon binôme TAZAMOUCHT Yanis MOUZAOUI Melissa DEDICACES Je dédie ce modeste travail :  A Ma très chère Mère qui a toujours était à mes côtés ;  A Mon Père qui m’a toujours guidé et soutenu ;  A mon frère Arris et ma sœur Lydia pour leur soutien moral ;  A tous mes amis avec lesquelles j’ai partagé les meilleurs moments de ma vie, plus particulièrement, RAFAA Imane, LASMI Idir, ZEBOUDJ Sofia, ISSAAD Imane ;  Sans oublier ABID Nassim, KERKOUR Koussaila,  KATIR Yacine, MOUZAOUI Abdelkader, MENDIL Reda et BELHADAD Walid ;  A la mémoire de ma tante et mes grands-parents ;  A mes oncles et mes cousins et à toute la famille TAZAMOUCHT ;  A tous ceux qui m’ont aidé de près ou de loin  A ma très chère binôme MOUZAOUI Melissa, sans qui, ce travail n’aurait pas été possible. TAZAMOUCHT Yanis RESUME 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 spécialisé pour la conception et la fabrication assisté par ordinateur. Dans notre travail, nous avons essayé de donner quelque notion fondamentale 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 DENZER- 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. Ainsi, qu’une mise en marche de la machine DENZER-CNC. Mots clés : Machine CNC, commande numérique, automatisme, électronique, grbl, g- code, moteur pas à pas. ABSTRACT 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 thesis 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, whereas 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 and we operate the machine DENZER-CNC. Key words: Machine CNC, Numerical control, electronic, GRBL,G-code, Automatic, Stepper motors. TABLE DES MATIERES Remerciements Dédicaces Résumé Table des matières Liste des figures Liste des tableaux Introduction générale…………………………………………………………………...…....1 Chapitre I : Généralité sur les machines à commande numérique. I.1 INTRODUCTION ................................................................................................................ 3 I.2 HISTORIQUE DES MACHINES-OUTILS......................................................................... 3 I.3 LA COMMANDE NUMERIQUE ....................................................................................... 4 I.3.1 Origines de la commande numérique ............................................................................. 4 I.3.2 Principe de la commande numérique ............................................................................. 4 I.4 LA STRUCTURE D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE .......................... 5 I.4.1 Partie opérative ............................................................................................................... 6 I.4.1.1 Tâches effectuées ..................................................................................................... 6 I.4.1.2 Armoire électrique de relayage ou armoire de puissance ........................................ 7 I.4.2 Partie commande ............................................................................................................ 7 I.5 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UNE MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE ............................................................................................................................ 8 I.6 LES FAMILLES DES MACHINES A COMMANDE NUMERIQUE ............................... 8 I.6.1 Fraisage à commande numérique (FCN) ....................................................................... 8 I.6.2 Tournage à commande numérique (TCN) ..................................................................... 9 I.6.3 Rectification à commande numérique ............................................................................ 9 I.6.4 Electro-érosion à commande numérique ...................................................................... 10 I.7 CLASSIFICATION DES MOCN ...................................................................................... 10 I.7.1 Classification des MOCN selon le mode de fonctionnement ...................................... 11 Les MOCN sont classifiées selon les modes de fonctionnement suivants : ......................... 11 I.7.1.1 Fonctionnement en boucle ouvert .......................................................................... 11 I.7.1.2 Fonctionnement avec commande adaptative ......................................................... 11 I.7.1.3 Fonctionnement en boucle fermée ......................................................................... 12 I.7.2 Classification des MOCN selon le nombre d’axe ........................................................ 13 I.7.3 Classification des MOCN selon le mode d’usinage ..................................................... 13 I.8 LA MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE A TROIS AXES .................................. 13 I.9 LES MOTEURS PAS A PAS ............................................................................................. 14 I.9.1 Les différents types de moteur pas à pas ...................................................................... 14 I.9.1.1 Les moteurs bipolaires ........................................................................................... 14 I.9.1.2 Les moteurs unipolaires ......................................................................................... 14 I.9.1.3 Les moteurs à réluctance variable.......................................................................... 15 I.9.1.3.1 Le principe de fonctionnement ....................................................................... 15 I.9.1.4 Les moteurs à aimant permanant ........................................................................... 15 I.9.1.4.1 Le principe de fonctionnement ....................................................................... 15 I.9.1.5 Les moteurs hybrides ............................................................................................. 16 I.9.1.5.1 Principe de fonctionnement ............................................................................ 16 I.9.2 Comparaison des trois catégories des moteurs pas à pas ............................................. 17 I.10 LA COMMANDE DES MOCN ....................................................................................... 17 I.10.1 La conception 3D ....................................................................................................... 18 I.10.2 La génération des chemins de l’outil, création du G-code ......................................... 18 I.10.2.1 Langue de contrôleurs numériques « G-code » ................................................... 18 I.10.3 Interprétation du G-code et transformation en mouvement sur la machine ............... 19 I.10.3.1 Description du micro-logiciel Grbl ...................................................................... 20 I.11 LA CONCEPTION ASSISTEE PAR ORDINATEUR (CAO) ........................................ 20 I.11.1 Définition ................................................................................................................... 20 I.11.2 Les outils de la CAO (logiciels) ................................................................................. 20 I.12 FABRICATION ASSISTEE PAR ORDINATEUR ......................................................... 20 I.12.1 Définition ................................................................................................................... 20 I.12.2 Les outils de la FAO (logiciels) ................................................................................. 21 I.13 CONCLUSION ................................................................................................................. 21 Chapitre II : Présentation de la machine à commande numérique (DENZER-CNC). II.1 INTRODUCTION……………………………………………………………………….. 22 II.2 LE FRAISAGE NUMERIQUE…………………………………………………………..22 II.2.1 La fraiseuse . …………………………………………………………………………22 II.2.2 Les différents types de fraiseuses ……………………………………………………23 II.2.2.1 Fraiseuse manuelle ………………………………………………………………23 II.2.2.2 Fraiseuse par apprentissage ...... …………………………………………………23 II.2.2.3 Fraiseuse à commande numérique ………………………………………………23 II.2.2.3.1 La fraiseuse à trois (3) axes …………………………………………………23 II.2.2.3.2 Fraiseuse à quatre (4) axes ………………………………………………….24 II.2.2.3.3 Fraiseuse à cinq (5) axes ……………………………………………………24 II.2.2.4 Autres types de fraiseuses ……………………………………………………….25 II.2.2.4.1 Fraiseuses horizontales .. ……………………………………………………25 II.2.2.4.2 Fraiseuses verticales .. ………………………………………………………25 II.2.2.4.3 Fraiseuses spéciales …………………………………………………………25 II.2.2.4.4 Fraiseuses universelles .................................................................................. 26 II.2.2.4.5 Fraiseuses automatiques à contrôle numérique ............................................. 26 II.3 NECESSITE DU DEVELOPPEMENT DE LA MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE A TROIS (3) AXES ........................................................................................ 26 II.4 DESCRIPTIF DU PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA MACHINE DENZER- CNC .......................................................................................................................................... 26 II.4.1 La partie opérative ...................................................................................................... 27 II.4.2 La partie commande .................................................................................................... 28 II.5 LES MATIERES D’ŒUVRE DE LA MACHINE DENZER-CNC ................................. 28 II.6 LA MACHINE A COMMANDE NUMERIQUE « DENZER-CNC » ............................ 29 II.6.1 Les principaux modules de la machine DENZER-CNC ............................................. 29 II.6.1.1 Les éléments de la partie commande .................................................................... 29 II.6.1.1.1 Carte Arduino ................................................................................................ 29 II.6.1.1.2 Carte Arduino Sensor Shield v5.0 ................................................................. 30 II.6.1.1.3 Driver ST330-v3 ............................................................................................ 31 II.6.1.1.4 Alimentation .................................................................................................. 32 II.6.1.2 Les éléments de la partie opérative ...................................................................... 32 II.6.1.2.1 Moteurs pas à pas .......................................................................................... 33 II.6.1.2.2 La broche BOSCH GGS 28 C PROFESSIONAL ......................................... 34 II.7 ENVIRONNEMENT DE TRAVAIL ................................................................................ 35 II.8 LES CARACTERISTIQUES DE LA MACHINE DENZER-CNC ................................. 40 II.9 ARCHITECTURE MATERIEL DE LA MACHINE DANZER-CNC ............................ 41 II.10 ENVIRONNEMENT uploads/Industriel/ realisation-et-automatisation-d-x27-une-machine-a-commande-numerique.pdf