1.1. MOTORISATION DE LA BROCHE

Travail 1/4

1 - vÉnlmcAnoN DES cApAcffÉs D'ustNAcE

Ce ænfie d'usinage, de ptite puissance, est ænçu pour usiner fincipatement de I'aluminium 2017A, avee des oufils en acier rapide.

En fraisage, avec une fraise de diamèfie 20 ffiffi, pour des opérations de rainunge en ébaudte, le constructeur donne une gofondeur de passe maximale de 5 mm.

L'utilisateur se demande sf sa /haiseuse peut usiner des pièæs en acier, dans /es mêmes conditions.

Objectifs :

Dans cette partie, vous allez, d'un polnt de vue motorisation, vérifier les caractéristiques données par le constructeur, et répondre à la question que se pose I'utilisateur.

Pour cela, il faut s'assurer gue :

le moteur est capable d'entraîner la broche à la vitesse de rotation voulue la puissance fournie à la broche est suffisante,

:i:1"-K:'Xï[iJTi:3:i,'ïff Hli j;Hi"îrsuff isanre,

1.1. MOTORISATION DE LA BROCHE

La broche esf entralnée Fr un moteur asynchrone tiphasê motoventilé. La fransmission moteunbrccfie esf assurée par un réducleur à counoie Poty V. IJn variateur de wTess e ATV31

alimente le moteur, voir document tedtnique DTl.

Question I : A partir de la plaque signalétique du moteur, déterminer tes caractéristiques

ïïftd#ii-r)"

Reporter vos résultats dans le tableau 1 du document réponse DR1.

1.1.1 - Usinage de I'aluminium

Rappel des conditions d'usinage : rainurage en ébauche avec une fraise de diamètre 20 mm en acier rapide, la profondeur de passe est de S mrn.

Q ues'i' n 2 :

|Htr#ifrH{r:rîffi t-' -J: T,1

cPE4MS

lravail214 Question 3 : On considère que pour cette vitesse de rotation, la vitesse de synchronisme N.r du

moteur est de 6000 tr/min, déterminer :

- la féquence fi de la tension d'alimentation du moteur,

- la zone des caectéristiques de couple du variateur de vitesse où se situe cette fréquence,

- le glissement gr du moteur.

Reportez vos résultats dans le tiableau 1 du document réponse DRI .

Questlon 4 : L'ensemble moto.variateur p€rmet{l d'assurer cæs conditions de coupe ? Justifier la réponse.

1.1.2 - Uslnage de l'acier

Les conditions d'usinage sont les mêmes que pour I'aluminium, ( fraise O20, et profondeur 5 mm), mais la vitesse d'avance et la vitesse de rotation de la broche doivent être adaptées à I'usinage de l'acier.

Questlon 5 : Déteminer, en utilisant les documents DT1 et DT2 : - la vitesse de rotation du moteur Nnz,

- la puissance utile que doit foumir le moteur Pnn, - le couple moteur Tm,

- la fréquence d?limentation du moteur f2, en faisant I'hypothèse que le glissement vaut 92 = 4,5%.

Reportez vos résultats dans le tableau 1 du document éponse DR1.

Question 6 : L'ensemble moto-variateur permet-il d'usiner de I'acier dans ces conditions de coupe? Justifier la éponse.

1.2. MOTORISATION DE L'ÆG X

Les moteurs des axes sont des servomoteurs à courant continu à aimants permanents. La transmission moteur-chariot s'effec{ue via un réduc{eur par murroie synchrone de rapport

N.. t

;f :i entralnant une vis à billes de pas p = 5 mm, voir document technique DT3.

N ' n c

1.2.1 - Vérification de la vitesse moteur.

On rappelle que la vitæse d'avance de I'axe X doit être réglée à 500 mm/min.

Question 7 : Déterminer la vitesse de rotatior Nm, en tr/min, du moteur de l'axe X.

Question I : La force électromotrice est proportionnelle à la fréquence de rotation, voir DT3.

En déduire la force électromotrice E exprimée en V.

cPE4ilS

Trarnil 3/4 Question I : Caractéristiques élestromécaniques :

On rappelle que le couple électromagnétique Ts est proportionnel à I'intensité du

i'glËnnffi ;*ii,S:"tr"1ffi:':"moreurapour,a,eur

l = 2 A s i T e = 0 , 2 4 N m .

Question 10 : Le modèle équivalent électrique de I'induit d'un moteur à courant continu est donné sur le document technique DT3.

En déduire la relation entre U, E et Rl.

Montrer que la féquence de rotation du moteur, pour | = 2 A, est donnée par le nglation : N, = a.U + b avec Nn exprimée en tr/min.

Exprimer les valeuns littérales de a et b, puis leurs valeurc numériques.

Question 11 : En déduire Ja tension U aux bomes de I'induit pour cette vitesse d'avance.

1.2.2 - Vériflcation du couple moteur.

L'éûtch Fotb sur t'rlritrlrrgre de falumlnlum, datp læ colrdiftianç précâderltmeftcitÉes.

Question 12 : A partir du document DTZ et DT3, en faisant l'hypothèse simplificatrice que la Frissanoe requise â la table corespond â la puissance dhvance.

Déterminer la puissance d'avance P" nécessaire à la table.

En déduire le oouple moteur T, nécessaire.

Question 13: Vérifierque le couple T, du moteurchoisi conûent. Justifterla réponse.

Question 14 : L'ensemb'le moto-variateur, permet-il d'entraîner l'étau mobile conecilement sachant que le variateur a une puissance de 360W, une tension continue en sortie variant de +60V à - 60V et un counant limité à 6A ?

2 - ETUDE DYNAMIQUE DE L'ENTRAÎNEIUIENT DE I.A BROCHE

Pour réaliær un usinage da qualité, fl esf néoessa ire que foutil ait atteint se rftss nominale lorsqu'ilentrc en contact avec la pièæ à usiner.

Pour réduire las femps de cûangement d'outil, la nlrintdr. en rdess æ lait pndant làppræûe.

Obiectif :

Vérifier que le tempe de démarrage de la broche est inférieur au bmps d'approche.

I-a tdesse d'avanæ maximale utili#e en approdrc esf da 5W mrnlmin.

Aprês un dtangement d'outil, la distanæ d'approche minimala esf de 50 mm.

Le &manage du moteur asynchrone se fad en utilisant des rampes linêaires, wir DT4.

Notations et donnéeE: voir DT4.

Question 15 : Déterminer la durée t de la phase dapproche dans les conditions données ci- dessus.

cPE4Ir'lS

Travail 4t4 Question 16 : Déterminer le rpment d'inertie total Jr fiâlTlollé sur I'arbre moteur.

Question 17 : Déterminer te temps de démanage tor,n",.æ" de la broche et vérifier qu'il n'exêde pas le temps d'approche.

3 - ACQUISITION DE DONNÉCS : MESURE DE LA POSINON DE L'ÉTAU TOBILE.

Objectifs :

Âèquérir la position de l'étau mobile le long de I'axe X et détecter la prÉsence d'un outil sur le carrousel porbortifs.

On veut mesurer la position de l'étiau mobile avec une pÉcision de 0,02 mm. Pour assurer cela, il est nécossaire de considérer que la résolution du système de npsure doit être 5 fois meilleure.

La mesurc de psition est etrecfuée Fr un deur incrémental, monté sur l'arbre du moteur d'entraltpment, wir DTi.

Question i8 : Déterminer la résotution du @deur, en points par tour, pour obtenir la précision voulue.

Question 1g z Le codeur est de type XCC 1406 TRtoK de télémécanique. hmflêter la référenæ (en remptapnt les c .. ) pr les valeurs apryopriées) afrn de puwir passer la commande de ce codeur.

4 - RECHERCHE D'UN PRINCIPE DE SOLUTIOil :

ENTRAÎNEiII ENT DU CARROUSEL PORTEOUNLS

Obiectils :

Réaliser le schérna de commande du moteur d'entraînement du carrousel porboutils et explicibr un principe de solution.

Le cafiousel porteautits esf entraîné Fr un motorédudeur à æurant continu à aimants permarnnts. ti put tounpr dans deux sens de rctatbn, æ æmmade esf assurée pr deux ænhdeu^t.' KMl et KM2.

Sens & rotatian normal : KMI au teqq KMz æmmarffi,.

Sens de rotation inverse : KMI Commandé, KMz au repos.

Question 20 : Compléter le sctrêma d'alimentation du mobur canrousel prte-oûils sur document réponse DRl, afin de satisfaire à ce foncfionnement, en reçÉrant les pôles des contadeurs KMI et KM2.

Question 21 : Donner le nom et la fonction du composant reperé Q5.

euestion 22 : Indiquer le rôle des contads à ouverture KM1, KM2 en sêrie avec les bobines, rcspectivement KM2, KM1.

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