Version du 12 décembre 2013 à 15:08

contexte

Dans le cadre d'un Fablab, les étudiants d'I2P(Innovation Produit Process) de l'IUT de Nantes-carquefou et les membres de Ping conçoivent, du 10 avril au 19 avril 2013, un ROUTEUR CNC LIBRE.

Le court délai entre la décision de réaliser le workshop et son début a limité l'optimisation de la machine. On pourrait faire moins cher et plus simple... V2 ?

cahier des charges

Réalisation d'un routeur CNC

Des plaques de contre-plaqués 1250*2500 pourront être usinées. L’outil est conçu démontable. La conception suit les principes du libre, il est réalisable dans la majeur partie avec des outils standards d'un fablab.

liste du matériel

Fichier:Bill.materials.zip (liste from scratch)

Conception 3D

Les élèves ont modélisé la machine sous catia.

le fichier step est téléchargeable ici

Fichier:SB01.zip

pièces spéciales

même si la machine est conçue pour être le plus facilement reproductible, certaines pièces sont tout de même spécifiques

ou nécessitent un travail spécial

• Les engrenages reçus vont être électroérodé pour les adapter aux clavettes des axes des moteurs.

• 

  l'axe du moteur a clavette et le pignon brut.

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  La machine pour l'électroérosion par fil.

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  Programmation de la machine.

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  Prête à électroéroder.

• La vis sans fin doit être adaptée pour l’accoupler au moteur. Vu la dureté de cette vis, un test d'usinage au tour traditionnel a été réalisé en amont. La vitesse et l’outil ont été établi pour le tournage qui va suivre.

• 

  Tournage de la pièce.

• 

  L'échantillon ayant subi un test d'usinage au tour traditionnel.

circuit électrique/electronique

Plus ou moins standard, le circuit sera piloté par GRBL via un arduino.

Les composants ne sont pas tous libres, du fait de la difficulté de trouver des contrôleurs moteurs puissants en open hardware par exemple.

Schéma

Le schéma est réalisé avec Qelectrotech , logiciel libre d'électrotechnique

• 

  alimentation 220v

• 

  circuit 24V

• 

  commande Arduino

Au niveau de la sécurité de la machine, si la broche est correctement carénée, on a pas besoin de redondance dans le circuit.

Cablâge

Moteurs

c'est des goldenMotor PK296AE-SG7.2

0,25° /pas

5Nm

4,2A/phase en parallele

C'est des moteurs 8 fils

ils sont accouplés en parallèle

Controleurs moteur

ce sont des Gecko drive G201X

il faut régler les switches pour une configuration correcte :

courant de 4,2A :

- 1:on
- 2:off
- 3:off
- 4:off
- 5:on

auto standby : le moteur consomme 70% de son courant nominal à l'arrêt : oui :

- 9:on

taile nema 34 :

- 10:off

Configuration de GRBL

nombre de pas par millimètres

les moteurs font 0,25°/pas

Le driver est réglé à 10 microstep

360/0,25 = 1440 pas/tour

Y : pignon de 15 dents : 94,245 mm/tour

$1=15.279 (y, step/mm) 

X : pignon de 16 dents : 100,528 mm/tour

$0=14.324 (x, step/mm)

Z : vis à bille : 5mm/tour

$2=288 (z, step/mm)

inversion du commutateur de marche

$15=0 (invert step enable, bool)

fins de course activés

$16=1

finalement non : ça marche pas

Chronologie

- Jour1 Présentation du projet aux étudiants Conception numérique avec leur outil numérique catia: [1] A la revue du soir les grandes lignes sont tracées. Cédric conçoit le schéma électrique et électronique à base d'arduino de la machine.

-Jour2 La recherche sous catia continue.

A l'atelier les découpes des UPN commencent ( 8 UPN de 1750-100*50 et les deux UPN guides 2000*?) reste deux chutes de 100*100.

• 

  UPN: U à profil normal

• 

  It's long...isn't it?

• 

  Sciage de l'UPN avec scie à ruban automatisée.

• 

  Les divers profilés utilisés.

L'electroérosion des engrenages pour mettre des clavettes aura lieu lundi.

Réalisation du rail de guidage à la "belotti" : on fait une maquette du rail qui arrivera trop tard de manière à préfigurer le montage.

• 

  Rails de guidage.

• 

  Usinage des rails.

Pour la vis sans fin la solution proposée est de l'usiner au tour sur 80(mm) afin d'accoupler la vis à l'axe du moteur. La vis étant traitée pour renforcer la dureté du pas de vis des test ont été nécessaire. Après avoir trancher un échantillon (cf. pièces spéciales), des test d'usinage ont été réalisé pour déterminer le choix de l’outil et les vitesse ( nombre de tour minutes et avance de l'outil vers la pièce) Les poulies de guidages ont été usinées au tour traditionnel.

9 Giga de données dans la base de données de l'iut ont été produits entre hier 9h40 et aujourd'hui 17h15!!! ( bon y a quelques doublons )

-Jour3 L'éléctroérosion a eu lieu. Les rails de guidage ont été fini à la belotti. Découpage au plasma des équerres du châssis. Découpage au plasma des plaques de l'axe Y. Découpe des profilés Bosh. Montage des profilés Bosh.

-Jour4 Montage du châssis Implantation des éléments électriques d'alimentation et de commande dans le boîtier électrique.

-Jour5 Montage des pieds et soudage des équerres. Retournement du châssis. Installation des crémaillères. Évaluation de la place de l'axe Y mobile par rapport aux crémaillères.

-Jour6 Installation des moteurs Installation des axes sur la machines. Test de déplacement du chariot. Découpage au plasma des plaques nominatives(I2P, Sentier battu, PING) Alésage et rectification de divers partie CAR on découvre au montage des problémes que le dessin n'a pas permis d'anticiper.

-Jour7 Test du tableau electrique Ok. Test1 moteur Ok un arduino 0 Cédric 1 arduino game over. Réglage des axes presqu'OK Questionnement sur le démontage de la machine et son installation dans le Hangar plateformeC. A l'IUT c'est facile les 4-500kg de chassis ne poseront pas de probléme au pont pour le mettre sur le camion. Par contre le camion ne rentre pas dans le lieu d'installation donc IL VA FALLOIR DU MONDE POUR MANUTENTIONNER. Test2 moteur l'arduino gère bien le nombre de pas, de tour...comme prévu. Test sur les autres axes du moteur couplé à l'arduino. Installation des moteurs. Test sur la machine.

-A noter De nombreuses tâches n'ont pas été détaillé car une équipe de plus de 20 personne dispersée sur les divers poste ne permet pas qu'on sache en temps réel ce qu'il se passe pour des béotiens. MAIS nous allons avoir un beau document réalisé par les étudiants qui nous permettra de compléter cette chronologie.

corrections à faire

electronique/electricité

les drivers Y sont doublés alors que ce sont les X qui ont deux moteurs

Lobotomisation avec la smoothieboard

cablage des fins de course

pilotage de la broche

découpe laser de la chenille : ChaineDeCable

Session de mise au point Hiver 20134-2014

Après avoir installé l'atelier, repeint les pièces et remonté la machine et réalisé un premier réglage mécanique, il nous reste un certain nombre de choses à faire (dans l'ordre chronologique):

acquastillage armoire

Refaire proprement et solidement le cablage.

Quasiment fini par cédric

reste à fixer l'armoire : sans doute au sol, indépendante de la machine (mais liaison de la masse de la machine)

Vérifier et/ou finir le cablage de la puissance de la broche (cf P16 controllerBrocheTYPE R.pdf)

Fabriquer une chenille à câbles

Les câbles sont posés pour évaluer leur longueur

il faut prévoir également le passage éventuel d'un tuyau d'air comprimé (pour pressuriser la broche)

Passer de l'arduino à la SmoothieBoard comme carte de pilotage

• mettre à jour le schéma electrique en faisant figurer la smoothie
• fabriquer ou trouver une boite pour la carte à mettre dans l'armoire
• réaliser le cablage de la commande : utiliser des nappes et tortiller les fils
• vérifier et/ou implémenter les fins de course MAX
• tester
• affiner les réglages

Implémenter le pilotage de la broche

• mettre à jour le schéma électrique (voir P14 de la doc deu controleur broche)
• configurer le variateur
• tester

Implémenter l'aspirateur à copeaux

• acheter un aspirateur adapté
• réaliser les pièces d'adaptation à la découpe laser

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