Auteur : Mohamed El MGHARI
Si vous visitez pour la première fois ce site, je vous recommande de voir d'abord cette vidéo.
Ce blog relate mes propres créations dans des domaines variés que je souhaite partager avec les bricoleurs passionnés. Ce blog présente constamment des nouveautés.
Liste de mes vidéos : (Cette liste se met à jour continuellement)
1- Mon atelier
2- Montage d'une carte de pilotage d'un moteur pas-à-pas
3- Survoler en moins de 3 minutes mon blog
Je me suis intéressé à la construction d'une machine CNC à titre de curiosité. et cette idée m'a poussé à effectuer plusieurs investigations sur le Net qui m'ont permis de comprendre le mécanisme et le fonctionnement d'une telle machine. Certes, cela demande beaucoup de patience mais c'est passionnant... Quand à la machine proprement dite, elle a été construite dans mon atelier. (Cliquez sur les photos pour zoomer)
Si vous visitez pour la première fois ce site, je vous recommande de voir d'abord cette vidéo.
Ce blog relate mes propres créations dans des domaines variés que je souhaite partager avec les bricoleurs passionnés. Ce blog présente constamment des nouveautés.
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1- Mon atelier
2- Montage d'une carte de pilotage d'un moteur pas-à-pas
3- Survoler en moins de 3 minutes mon blog
Schéma de la machine CNC |
Je me suis intéressé à la construction d'une machine CNC à titre de curiosité. et cette idée m'a poussé à effectuer plusieurs investigations sur le Net qui m'ont permis de comprendre le mécanisme et le fonctionnement d'une telle machine. Certes, cela demande beaucoup de patience mais c'est passionnant... Quand à la machine proprement dite, elle a été construite dans mon atelier. (Cliquez sur les photos pour zoomer)
Interface progiciel (Usinage) |
Par contre la partie électronique
servant à piloter les moteurs pas-à-pas a été abordée dans un
premier lieu en faisant des montages basés sur des composants électroniques non spécialisés qui ont
donné un résultat plus ou moins satisfaisant mais qui n'était pas suffisant (saut de pas, insuffisance de
couple). Finalement le choix a été porté sur l'achat d'une carte spécialisée qui sera détaillée plus bas.
Caractéristiques
de la machine CNC
Détail des éléments de la machine :
Conçue pour graver en 2D et effectuer des perçages, gravures et découpes de
précision dans le bois et ses dérivés, aluminium et graver à l’anglaise des
circuits imprimés (PCB), cette machine possède les caractéristiques suivantes :
- Construite entièrement en bois dur (Hêtre)
- Courses (X : 500 mm, Y : 350 mm, Z : 100 mm)
- Déplacement des axes sur glissières (genre tiroir)
- Entrainement des axes par tiges filetées de 8 mm de diamètre (pas
de 1.25 mm)
- La carte Kier501 Connue aussi sous CNC3AX permettant de contrôler
3 moteurs pas à pas unipolaires ( 6 fils) à partir du port parallèle d’un
simple PC
- Moteurs pas-à-pas : 57HS13 (moteur hybride)
raccordés en unipolaire
- Alimentation 40 V- 7,2 A max en parallèle pour les 3
moteurs pas-à-pas et 5V- 500 mA maximum pour la carte électronique.
- Logiciel de pilotage de la carte : développé par mes
soins.
Dessins
de fabrication de la machine
Les schémas de la machine ont été créés sous le logiciel de CAO INVENTOR 2008.
Les côtes indiquées ont subi quelques modifications lors de la fabrication. Je
vous laisse donc le soin de les adapter à votre convenance et selon vos
besoins.
(Cliquez sur les photos pour zoomer)
Socle (axe X) |
Porte chariot Y |
Chariot Y |
Chariot X (vue de dessous) |
Assemblage de la machine CNC (sans le chariot porte-outil) |
Photos
réelles de la machine :
Détail des éléments de la machine :
Les tiges filetées sont montées sur des roulements et
bloquées en translation (avec le minimum de jeu possible tout en laissant le
degré de liberté rotation sans gêne) par 2 écrous de part et d’autre.
L’une des extrémités de la tige filetée dépasse de 2 cm
environ pour l’introduire dans le trou de 8 mm de l’accouplement.
Le support de fixation des moteurs et réalisé en bois et fixé
au bâtis de la machine par 4 vis à bois.
Les moteurs sont fixés au support par 4 boulons de 5 mm de diamètre.
Pilotage de la machine CNC
Une fois ce cahier des charges arrêté, je me suis lancé dans la conception et la réalisation de la carte électronique jouant le rôle d’interface entre l’ordinateur et la carte de pilotage des moteurs.
Ne possédant pas le matériel nécessaire pour confectionner des circuits imprimés, j’ai utilisé des fils électriques au lieu des pistes pour relier les différents composants. D’ailleurs l’un des objectifs attendus de cette machine CNC que je suis entrain de construire est la réalisation des PCB gravés à l’anglaise, ce qui réduira considérablement le nombre de fils et donnera un aspect esthétique agréable aux différentes réalisations.
Je veux bien parler de mon expérience dans ce domaine passionnant à condition que ce sujet plaise aux internautes. Prière me contacter pour émettre votre opinion. merci.
Mon email : blogger.maroc@gmail.com
Les chariots mobiles (axes X,Y et Z) sont traversés par la
tige filetée par le biais d’une pièce métallique percée d’un trou de 8 mm et
taraudée. Cette pièce est vissée évidemment sur une languette fixée solidement
au chariot.
Support pour moteur pas-à-pas avec accouplement |
Pour pouvoir fixer aisément les pièces à usiner, j’ai vissé
des lattes en bois de 10 * 50 cm tout au long de la table d’usinage de la
machine. Ces lattes sont espacées de 8 mm permettant ainsi l’insertion des
boulons de serrage de la pièce à usiner dans les rainures prévues à cet effet.
Pilotage de la machine CNC
Je ne vais pas aborder dans cet article la description et le
fonctionnement du port parallèle d’un PC car le Net fourni une panoplie de
descriptions qu’il est inutile de m’attarder là-dessus. Mais je résume en
disant qu’un port parallèle possède 3 registres :
-
Le registre de données
(sortie de données) situé à l’adresse hexadécimale : &H378
-
Le registre d’état (Entrée de données) situé à
l’adresse hexadécimale : &H379
- Le registre de contrôle (sortie de données aussi) situé
à l’adresse hexadécimale : &H37A
Les adresses de ces registres peuvent varier selon votre ordinateur mais en
général celles indiquées sont les plus courantes.
Chaque registre est composé de 8 bits (1 octet) qui prennent la valeur 0 ou 1 et qui sont
numérotés de la droite vers la gauche (le bit le plus faible et situé à droite
de l’octet). Pour en comprendre le fonctionnement, je vous recommande de lire
les cours relatifs à l’algèbre booléenne qui décrivent les différentes
opérations effectuées sur les nombres binaires (AND, OR, NOR, etc …) ainsi que
les articles concernant le port parallèle et ses connecteurs. Evidemment, sans
bouger de son fauteuil, le Net met à votre disposition et sans effort,
l’ensemble de ces informations.
Concernant ma machine et son pilotage, je reste compatible avec les
‘normes’ utilisées concernant l’horloge et le sens de rotation des moteurs
pas-à-pas tout en ajoutant des adaptations dictées par mes propres besoins en
agissant sur les bits du registre d’état et de contrôle. Ces adaptations ont
été prises en compte et gérées par mon application informatique.
Le tableau synoptique suivant décrit la fonction et l’utilisation de chaque pin du
connecteur du port parallèle et la couleur des fils du câble reliant la machine au PC (qui peut changer en
fonction du câble utilisé) :
Une fois ce cahier des charges arrêté, je me suis lancé dans la conception et la réalisation de la carte électronique jouant le rôle d’interface entre l’ordinateur et la carte de pilotage des moteurs.
Circuit électronique de commande des relais :
Schéma de commande des relais par ordinateur |
Ce schéma décrit la connexion des relais électromagnétiques
actionnés par le port parallèle pour commander les appareils électriques décrit
dans le tableau ci-dessus (fraiseuse, aspirateur et autres). Vous constatez
qu’il n’y a aucun lien direct entre l’alimentation de 12 V et le port parallèle
du PC mais que la communication se passe à travers les opto-coupleurs 4N35 (ou
équivalent) permettant l’isolation galvanique et qui sont excités par le
courant fourni par le port parallèle (5V). Ces opto-coupleurs jouent ici le rôle d’interrupteur en
laissant passer ou en bloquant la tension de 12V alimentant les relais.
Cette précaution est
primordiale car sans elle l’ordinateur risque d’être endommagé en cas de
disfonctionnement ou de surcharge provoqués par toute carte externe reliée à
l’ordinateur.
Les diodes IN4001 jouent le rôle de roue libre empêchant la
destruction des opto-coupleurs en bloquant les pics de tension de retour générés par l’enroulement des
relais.
Les caractéristiques des relais dépendent de la puissance
requise par les appareils électriques que vous voulez commander. Les petits
carrés schématisent les borniers à vis.
Enfin, pour communiquer à l’ordinateur les ordres à
exécuter donnés par l’opérateur de la machine (rotation manuelle et
changement de sens de rotation des moteurs, Reset, fin de course des 3 chariots
mobiles), le schéma suivant envoie au port (pins 10, 11, 12, 13 et 15) des
impulsions de l’ordre de 5V par le biais de boutons poussoirs NO (normalement
ouvert) ou NF(normalement fermé) ou selon le cas d’interrupteurs :
Transmission des ordres à l'ordinateur |
Ce schéma ne nécessite pas d’explication vu sa simplicité
sauf que l’alimentation de 5V est une alimentation externe au PC (donc à ne pas confondre avec celle fournie par le
port parallèle). Mais il est impératif que la masse de cette alimentation et
celle du PC soient connectées ensemble.
Ces deux montages ont
été réalisés sur un seul circuit. Voir photos (Cliquez pour zoomer):Carte de commande des relais(Verso) |
Carte de commande des relais(Recto) |
Ne possédant pas le matériel nécessaire pour confectionner des circuits imprimés, j’ai utilisé des fils électriques au lieu des pistes pour relier les différents composants. D’ailleurs l’un des objectifs attendus de cette machine CNC que je suis entrain de construire est la réalisation des PCB gravés à l’anglaise, ce qui réduira considérablement le nombre de fils et donnera un aspect esthétique agréable aux différentes réalisations.
Passons à présent à la description de la carte de commande
des moteurs …
En effectuant des recherches sur le Net, j’ai trouvé des schémas
électroniques pour commander des moteurs pas-à-pas en utilisant
des circuits intégrés spécialisés (comme le L297 et L298) ou non (comme
le CD4070, CD4027 etc…). Ce sont ces derniers qui ont retenu particulièrement mon attention vu leur
prix dérisoire ainsi que le faible nombre de composants nécessaires pour réaliser le montage. Je profite de cette occasion pour remercier vivement l'auteur de ce site pour la clarté des explications qu'il a bien voulu semer sur le Net dans sa rubrique Astro - électronique. Après quelques adaptations des schémas
proposés, j’ai réalisé un montage utilisant le port parallèle du PC au lieu du
quartz ou du NE555. Là encore, je vous conseille de confectionner un circuit
imprimé au lieu de vous perdre dans les multitudes de fils qui se chevauchent les uns sur les autres et soudés comme le
montre les photos suivantes (Ha, Ha, Ha …) :
Schéma de la carte de commande d'un moteur pas-à-pas et sa réalisation :
Schéma à base de CD4070 et CD4027 |
La réalisation de ce schéma est illustrée par une vidéo
(en cas de problème cliquez sur ce lien :
http://www.youtube.com/watch?v=aDSIFjJmqek&feature=youtu.be
Les 3 cartes de pilotage moteur pas-à-pas |
Détrompez-vous ! Ça a marché !!!
Seulement, mon allégresse n’a pas trop duré. En effet dès
que je dépasse un certain seuil de vitesse de rotation, le moteur coince ou
avale des pas !!! est-ce dû à la lenteur des opto-coupleurs 4N35, à la valeur de certaines
résistances ou simplement à la qualité de l’alimentation utilisée (récupérée
d’une imprimante) ? je n’ai voulu ni passer à des opto-coupleurs plus
rapides ni à la recherche d’autres schémas, mais mon choix s’est porté
carrément sur l’achat de la CNC3AX en me
basant sur ses caractéristiques et sur les commentaires des internautes relatifs aux pilotages des moteurs pas-à-pas proposés sur le marché. ma satisfaction était totale (je ne fais nullement de pub!!!) Voici la carte :
Photo de la carte CNC3ax
La carte Kier501 |
Alimentation et câblage de la carte Kier501
d'une manière générale, l’alimentation des cartes de commande est différente de
celle des moteurs pas-à-pas.
Ce schéma décrit clairement la manière dont les alimentations sont utilisées (cliquez pour zoomer) :
Schéma de principe Carte pilotage machine CNC |
La Kier501 doit être alimentée par une alimentation
fournissant (5V, 500 mA max) redressée sans qu’elle soit régulée puisque la
régulation est assurée par la carte elle-même.
Dans mon cas j’ai fait le montage suivant connecté à la
carte :
Quant à l’alimentation des moteurs, celle-ci doit fournir
une tension de 40 V max (restriction du constructeur). Evidemment les
caractéristiques de cette alimentation vont de paire avec celles des
moteurs utilisés. De même, il est possible d'utiliser une seule alimentation pour attaquer la carte de puissance des moteurs en parallèle.
D’autre part, la connexion de la carte aux différentes
alimentations et aux moteurs ainsi que les réglages à effectuer et les
précautions à prendre sont décrits dans le document fourni par le constructeur.
En ce qui me concerne, je n’ai pas utilisé les jumpers situés
du côté du connecteur DB25 puisque j’ai conçu mon propre interfaçage (décrit
plus haut) pour gérer les fins de course des 3 axes et commander la fraiseuse,
l’aspirateur et utiliser certaines fonctionnalités
gérées par mon application informatique.
Cliquez sur ce lien pour lire la suite :
Cliquez sur ce lien pour lire la suite :
Je veux bien parler de mon expérience dans ce domaine passionnant à condition que ce sujet plaise aux internautes. Prière me contacter pour émettre votre opinion. merci.
Mon email : blogger.maroc@gmail.com
Je trouve déjà impressionnant ce que vous avez fait comme travaux à la maison grâce a cet atelier, mais là avec ce que vous venez de rajouter vous m’impressionnez encore plus
RépondreSupprimerToutes mes félicitations
Anas MAHMOUKI
This is great! Excellent job....It is amazing how much you developed and created within your own house...The CNC machine design looks fantastic....Please share more videos on how this machine works.
RépondreSupprimerMr. Thursday.
Thank you Mr Thursday,
SupprimerIt's only a question of some days for sharing videos about my CNC machine working.
Salut Oncle,
RépondreSupprimerC est avec plaisir que je revisite encore ton blog. tiens moi au courant quand tu finira le remplacement des " deux petits moteurs restants".
je passerai chez toi volontiers pour assister à une démo.
Mariem
Vraiment sympa ton site, des infos claires et on voit qu'on a affaire à un passionné qui essaye !! Cordialement yannick de france.
RépondreSupprimerBravo.
merci
Supprimerbonsoir yannick de france,
Supprimerque veux-tu dire par un passionné qui essaye!! s'agit-il d'une phrase incomplète?
salut, merci bien pour le travaille c magnifique mes comment tu faire l'application informatique pour le pilotage ?
RépondreSupprimerc'est un developement spécifique que j'ai fais
Supprimerj'ai besoin d'acheté des moteur pas a pas ici au maroc mais jai rien trouvé peut tu m'aidé svp?
RépondreSupprimerj'ai des moteurs pas à pas à vendre ainsi que la carte cnc3ax
Supprimersalam a tous c a combien le pas a pas une autre question d'ou ta acheter les coupleur
RépondreSupprimermerci
salut
RépondreSupprimermerci pour votre explication mais j'ai une question :concernant la partie électronique peut on utiliser la carte arduino uno au lieu de se que vous avez utiliser parce-que c'est ce que se trouve dans notre marché . et concernant la partie informatique y'a-t'il d'autre logiciel plus facile que vous avez utiliser comme isis ,logic pic ...... et je vous remercie d'avance
Une bien belle machine :)
RépondreSupprimerC'est incroyable comme la technologie évolue. Nous avons déjà réussi à créer des choses fascinantes et ce qu'il en reste !
RépondreSupprimer