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Chapitre 2 : Recherche bibliographique Introduction : Dans ce chapitre on va pr

Chapitre 2 : Recherche bibliographique Introduction : Dans ce chapitre on va présenter un aperçu général sur les différentes machines outils à commande numérique citant leurs types, différentes composantes et structures. I. Définition et généralités sur MOCN : 1. Définition de la commande numérique : Il regroupe l’unité de commande capable de commander automatiquement les actions nécessaires pour piloter les travaux sur la partie opérative de la machine-outil. Il se fait généralement par l’intermédiaire d’une programmation. Pour la mise en œuvre de la commande numérique, il existe un matériel spécial appelé souvent DCN (Directeur de Commande Numérique) : il peut être un calculateur numérique. 2. Définition d’une machine CNC C’est une machine totalement ou partiellement automatique à laquelle les ordres sont communiqués grâce à des codes qui sont portés sur un support matériel (disquette, USB, ...). Lorsque la machine-outil est équipée d'une commande numérique (CN) capable de réaliser les calculs des coordonnées des points définissant une trajectoire (interpolation), on dit qu'elle est à calculateur. Elle est appelée machine CNC (Machine Outil à Commande Numérique par Calculateur) ou MOCN tout court. 3. Historique des MOCN : Les premières machines à commande numérique datent des années 1940, lorsque les servomoteurs ont été utilisés pour la première fois pour contrôler le mouvement des outils préexistants. Le vrai lancement de cette technologie a eu lieu à l’exposition de Chicago en 1952 (Cincinnati, Milling Co, MIT, ...), grâce à des incitatifs gouvernementaux. Les machines simples (Perceuses, taraudeuses, tours, etc.), ne sont apparues que plus tard (1952--1960). Les différentes étapes de développement de la CN sont les suivantes : 1954 Bendix acquiert le brevet de Parsons et fabrique la première CN industrielle 1955 à Font du Lac (Wisconsin), le constructeur américain Giddins & Lewis commercialise la première MOCN. 1959 : apparition de la CN en Europe (foire de Hanovre). Le MIT annonce la création du langage de programmation APT (Automatic Programed Tools). 1960 : apparition du système DNC (Direct Numerical Control) 1964 : en France, la Télémécanique Eléctrique lance la CN NUM 100 conçue à base de relais Téléstatic. 1968 : la CN adopte les circuits intégrés ; elle devient plus compacte et plus puissante. 1972 : les mini-calculateurs remplacent les logiques câblées ; la CN devient CNC. 1976 : développements des CN à microprocesseurs. 1984 : apparition de fonctions graphiques évoluées et du mode de programmation conversationnel. début de l'ère de la fabrication assistée par ordinateur (FAO). 1986 : les CN s'intègrent dans les réseaux de communication, début de l'ère de la fabrication flexible (CIM: computer integrated manufacturing). 1990 : développement des CN à microprocesseurs Figure : La première machine a commande numérique Au fur et à mesure que les technologies avançaient, les commandes ont été améliorées, ainsi des calculateurs analogiques ont été remplacés par des calculateurs numériques (ordinateurs). Aujourd’hui, la MOCN s’est imposée dans des entreprises manufacturières et est en perpétuel développement très rapide. Cette intégration a rendu les machines beaucoup plus performantes en qualité et en rapidité. 4. Les différents types de machines CNC : Sur le marché on trouve plusieurs types de machines : Les machines à enlèvement de copeaux : les perceuses, les tours, les centres de tournages, les fraiseuses, les centres d'usinage, les rectifieuses.... Les électroérosions : les machines à enfonçages, les machines à fil, les machines de découpes : oxycoupage, laser, jet d'eau... Les presses : métal, injection plastique. Les machines spéciales : à panneaux, à têtes multiples, de conditionnement (pour l'agroalimentaire)... II. Les fraiseuse CNC 1. Définition Une fraiseuse est une machine-outil utilisée pour usiner tous types de pièces mécaniques, à l'unité ou en série, par enlèvement de matière à partir de blocs ou parfois d'ébauches estampées ou moulées, à l'aide d'un outil coupant nommé fraise. En dehors de cet outil qui lui a donné son nom, une fraiseuse peut également être équipée de foret, de taraud ou d'alésoir. 2. Les différents types des fraiseuses CNC : Ils sont disponibles en petites et grandes tailles en fonction de ce qu'ils sont censés faire, et on peut les classer : Selon le mode de fonctionnement de la broche Les fraiseuses verticales : Elles ont une broche positionnée verticalement. Le porte-outil est équipé d’un mouvement d’avance et se déplace sur deux glissières perpendiculaires. Les fraiseuses horizontales : Elles sont appelées ainsi car l’axe de la broche est horizontal. Le porte-outil, placé sous la broche, est équipé d’un mouvement d’alimentation transversal et vertical et au moyen d’un système de transmission complexe. Définition d’un axe numérique : Figure : Selon le nombre d’axes : On parle d’usinage multi-axes quand la machines dispose d’au moins 4 axes de mouvement. En général, les machines multi-axes ont des axes XYZ pour effectuer des mouvements de translation, ainsi qu’un ou plusieurs axes capables d’effectuer des rotations. L’ajout d’axes supplémentaires ouvre la possibilité de réaliser des usinages compliqués et impossibles à faire auparavant ; cependant les machines multi-axes sont également plus chères, et plus complexes à utiliser. Le nombre d’axes peut aller de 4 à 11, et bien entendu plus la machine dispose d’axes plus son prix est élevé. MOCN à 3 axes Une fraiseuse à trois axes comporte une broche verticale ou horizontale. C’est donc à la table d’être positionné différemment en fonction du but recherché sur la pièce. La broche horizontale sert en fait à évacuer plus simplement les copeaux. MOCN à 4 axes La fraiseuse à quatre axes a généralement les mêmes particularités que la fraiseuse à trois axes sauf qu’elle est dotée en plus d’un plateau tournant qui est un véritable atout dans les domaines de la production mécanique telle que l’aviation ou l’automobile. Fraiseuse à 5 axes Une fraiseuse à cinq axes comporte toujours trois axes linéaires, mais aussi deux axes rotatifs qui peuvent varier selon l’architecture choisi. En termes de position des axes rotatifs, il existe ensuite trois modèles qui sont les deux axes sur la tête de la machine, les deux axes sur la table ou un seul axe sur la table. 3. La structure d’une MOCN : La structure peut être divisée en deux parties : Le système mécanique qui reçoit les commandes nécessaires du système électronique qui aboutit finalement à actionnement souhaité des moteurs. Le système électronique obtient une commande ou un ensemble de commandes du système logiciel et génère des commandes pour le système mécanique. Le système électronique : Le système électronique est responsable de la génération du signal de commande pour les moteurs qui guide le mouvement de la trajectoire de l'outil dan système électronique est composé de : L’alimentation La carte microcontrôleur La carte de commande des moteurs Le système mécanique : Le système mécanique est assemblé de telle manière que le mouvement des 3 axes soit réalisé en utilisant des rails linéaires assemblés avec des roulements linéaires, les moteurs sont montés chacun à l'axe qui est source de mouvement agi en fonction du s partir du circuit électronique. Chaque moteur est relié à un système pour transformer le mouvement du moteur de rotation en mouvement linéaire. Le mouvement contrôlé de chaque axe est obtenu directement par la commande de la rotation du moteur. La vitesse du mouvement de chaque axe peut également être contrôlée par le contrôle direct de la vitesse du moteur, en donnant des signaux de commande nécessaires. Ainsi, la trajectoire de l'outil fixée à l'organe terminal est contrôlée dans chaque axe pour une action sur la pièce à usiner. Pour éviter que les axes sortent de la plage de fonctionnement, on utilise des fins de course pour chaque axe. Une commande manuelle de bouton d'arrêt d'urgence peut également être utilisée pour la machine. Figure : Système de fonctionnement des axes Le système de programmation : La pièce à usiner sera conçu dans une conception assistée par ordinateur (CAO), dont la sortie est un dessin dans un des nombreux formats acceptables, le format le plus préférable est le format .stl. Ce dessin est ensuite introduit dans le logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO), dont la sortie est le code lisible qui est le code G, sorte que les mouvements corrects seront obtenus par les axes de la machine par l'intermédiaire du pilote de moteur. 4. Les différents composants de la fraiseuse CNC On peut diviser les composantes en deux parties : Partie opérative : Où les mouvements sont commandés par des moteurs presque comparables à une machine outil classique, et elle comprend : Une base assurant l'indépendance de la machine au sol Un bâti dont les larges glissières sont en acier traité Un support outil (broche, torche, laser, jet d'eau ...) Une table support pièce, mobile selon ces axes, équipée d’un système de guidage Des moteurs chargés de l'entraînement des axes Un élément de mesure ou capteur de position renseignant à tout moment sur la position du mobile sur chaque axe, Une dynamo tachymétrique assurant la mesure de la vitesse de rotation Partie commande : Elle est constituée d’une armoire dans laquelle on trouve : Le pupitre permettant de rentrer les commandes à l'aide d'un clavier, Le lecteur de données (ce uploads/Industriel/ recherche-bibliographique.pdf