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NTRODUCTION GENERALE Une CNC (computer numerical control) ou MOCN (machine-outi

NTRODUCTION GENERALE Une CNC (computer numerical control) ou MOCN (machine-outil a 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, précis, efficace et rentable, sur des matériaux divers. Aujourd’hui les machines a commande numérique par calculateur(CNC) a subi des progrès significatifs. Ces progrès sont essentiellement dus à la révolution technologique en informatique industriel, 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 cout reste une préoccupation importante dans notre pays. Pour cela la société SOLUTIKE a été confronte a un problème lors de la conception d une machine a jeu ou il était question de pour nous de faire la découpe de certaines pièces. A cause de son montant très élevé il a été question pour nous de réalisé une machine a commande numérique d ou notre thème conception et réalisation d une machine a commande numérique par calculateur. Pour bien mener notre travail, nous avons repartis notre rapport en trois (03) chapitres organisés comme suit : 1er chapitre est la généralité sur les machines a commande numérique. 2eme chapitre c est la méthodologie donc il serait question de la conception et réalisation. 3eme chapitre résultats et discussions. Chapitre I : GENERALITES SUR LES MACHINES A COMMANDE NUMERIQUE PAR CALCULATEUR(CNC) I.1 INTRODUCTION Durant ces dernières années, la commande des machines électriques a subi des progrès significatifs. Ces progrès sont essentiellement dus à la révolution technologique en informatique industriel, 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. Ces processeurs sont équipés d'unité arithmétique et logique (UAL) dédiée à la réalisation des calculs arithmétiques. Ils intègrent également des périphériques tels que les convertisseurs analogiques/numériques et les « timers » bien adaptés aux besoins de commande de machines électriques. I.2 HISTORIQUES SUR LES MACHINES A COMMANDE NUMERIQUE Selon le nouveau Larousse illustré de 1904 : « la machine a commande numérique est une machine dont l’effet final est un outil mis en mouvement, et qui a pour but de remplacer la main de l’homme lors du façonnage des matières ». L’évolution des machines a commande numérique commence il y a plus de cela cinq mille ans avec les premiers tours à potier. A travers l’évolution des machines-outils, du tour du potier au tour numérique, apparaissent de nombreuses tendances qui ont déterminé l’histoire de l’humanité. D’abord, l’histoire des techniques qui a été influencée par la succession des types d’énergie utilisée : la force de l’homme (le pied sur la pédale), celle du vent ou de l’eau (au XVIe siècle, grâce à la mécanisation du système d'entraînement, le tour fut couplé à des moulins et autres roues à aubes), la combustion du charbon (la machine à vapeur), l’électricité (mais aussi l’énergie lumineuse, chimique , acoustique jusqu‘au faisceau à particule) puis le développement de l’informatique. Ensuite l’histoire des objets qui a suivi l’évolution des matériaux utilisés, la terre, le bois, le métal puis les matières les plus diverses et les alliages développés pour les besoins de la technologie moderne. Enfin, l’histoire des machines a commande numerique soulève des questions de société comme la condition du travailleur (de l’ouvrier à la chaîne, esclave de la machine-outil, jusqu’au technicien responsable des tours numériques…) et la condition de l’homme moderne. La production standardisée et les gains de productivité permis par les machines-outils ont en effet pu lui offrir la consommation de masse et le temps libre. I.3 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES MACHINES A COMMANDE- NUMERIQUE Les machines à commande numérique sont devenues des moyens de production Incontournables dans l’industrie. Elles permettent des cadences de production importantes et facilitent l’obtention de surfaces complexes (formes arrondies …). Ce type de machine se compose ainsi de deux parties complémentaires : La partie opérative La partie commande La partie opérative comporte les axes de déplacement et la tète. La partie commande permet de piloter la partie opérative. Elle est composée d’un calculateur (CNC) et d’éléments électroniques capables de piloter les moteurs : les cartes d’axes. I.4 ORIGINES DE LA COMMANDE –NUMERIQUE La Seconde Guerre Mondiale est à peine terminée que les États-Unis en amorcent une autre, la « guerre froide ». L'effort de recherche/développement en matière d'armement est à nouveau relancé. Dans ce contexte, Parsons Works, se voit confier par l'US Air Force la mission d'améliorer la productivité des chaines de fabrication et plus particulièrement du long, complexe et fastidieux processus de fabrication et de contrôle des surfaces gauches des pales d'hélicoptère. John T. Parsons, aidé de son ingénieur en chef Frank Stulen mènent les études. Ils imaginent différents concepts dont l'un consiste à motoriser les axes des machines concernées. Se pose alors le problème du pilotage de ces moteurs. Ce point les amène à faire appel aux moyens et compétences tout d'abord d'une de leurs filiales, La Parson Corp, spécialisée dans les solutions usant de calculateurs (on appelait ainsi l'ancêtre de l'ordinateur) alimentés en données par des bandes perforées et, d'autre part, à consulter le M.I.T (Massachusetts Institute of Technology). Finalité : commander par un calculateur (IBM y participera) le déplacement d'une table sur glissières mue par une vis à billes couplée à un moteur électrique . Sur la base des succès précédents et après avoir travaillé pendant cinq ans à Industrialiser le concept (affinage des tout premiers concepts de programmation de trajectoires avec interpolation axiale), Parson et Stulen confirment le brevet le 14 janvier 1958 par un brevet intitulé « Motor Controlled Apparatus for Positioning Machine Tool » qui sonne la naissance commerciale de cette technologie. General Electric sera historiquement le premier fabricant industriel de commandes numériques, rejoint en 1962 par son voisin japonais, FANUC. En 1964, les États-Unis comptaient 35 000 machines à commande numérique . I.5 PRESENTATION DES COMPOSANTS FONDAMENTAUX DU FONCTIONNEMENT DES MACHINES A COMMANDE-NUMERIQUE I.5.1 ELEMENTS DE LA PARTIE COMMANDE MOTEUR ASYNCHRONE La machine aynchrone, connu encore sous le nom de machine a induction, est une machine électrique a courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor La machine se divise en deux pièces a savoir :le stator et le rotor La machine asynchrone est la machine électrique la plus utilisée dans le domaine des puissances supérieures a quelques kilowatts Figure-I.2- : moteur asynchrone MOTEUR A COURANT CONTINU Une machine a courant continu est une machine électrique. Il s agit d un convertisseur électromécanique permettant la conversion bidirectionnelle d’énergies entre une installation électrique parcourue par un courant continu et un dispositif mécanique selon la source d’énergie Figure I.3 : moteur a courant continu MOTEUR PAS A PAS Ces moteurs comme tous les autres moteurs comportent un rotor et un stator. la figure ci-dessous est une présentation simple d un moteur pas à pas. Plus le nombre d aiment et de bobines augmente, plus le nombre de pas sera plus grand, et plus la précision augmente Figure-I.4- : moteur pas a pas Un moteur pas a pas transforme une impulsion électrique en une énergie mécanique permettant le déplacement angulaire du rotor appelé <<pas>>. La figure présente le fonctionnement des moteurs pas a pas. Principe de fonctionnement des moteurs pas a pas Nous trouvons sur le marché, des moteurs possédant un nombre de pas différents les uns des autres qui assure la précision désiré dans le fonctionnement . ce nombre de pas est standardisé Nombre de pas par tour 20 24 48 100 200 400 Rotation de l’axe 18 degrés 15 degrés 7.5 degrés 3.6 degrés 1.8 degrés 0.9 degrés Tableau 1. Classification des moteurs pas a pas en fonction du nombre de pas Différents types de moteur pas a pas. Il ya trois principaux type de moteurs pas a pas Moteurs a aiment permanents Moteurs a reluctance variable Moteurs hybrides ARDUINO La carte Arduino est une carte électronique basée autour d’un microcontrôleur et de composants minimum pour réaliser des fonctions plus ou moins évoluées à bas coût. Elle possède une interface USB pour la programmer. Arduino peut être utilisé pour développer des applications matérielles industrielles légères ou des objets interactifs, et il peut recevoir en entrées une très grande variété de capteurs. Les projets Ardruino peuvent être autonomes, ou communiquer avec des logiciels sur un ordinateur. Il existe différent type et modèle d’Arduino, allant du Nano au Méga, avec différent caractéristique. Figure-I.5- :carte arduino CARTE ARDUINO SENSOR SHIELD v-5.0 L'Arduino Sensor Shield V5.0 est le nouveau blindage empilable qui répartit les différentes broches d'E/S de l'Arduino sur des connecteurs plus robustes que les broches de la carte Arduino, ce qui permet de connecter divers modules comme des capteurs, des servos moteurs, des relais, des boutons, des potentiomètres et beaucoup plus de façon beaucoup plus facile. Les ports d'E/S numériques comprennent les broches numériques 0 à 13. Les ports d'E/S uploads/Industriel/etude-mecanique.pdf