[REALISATION] Système à retomber dans le pas pour tour à métaux

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Hello tout le monde

Ca y est, j'ai remis le nez dans les PIC. Après tout ce temps il a fallu remettre les neurones dans le bon sens, un peu galéré sur des trucs de débutant dans les initialisations, mais j'ai fini par m'en sortir. J'ai une faculté d'oubli phénoménale.

J'ai pas mal hésité à venir vous parler de ce projet parce que çà nécessite pas mal d'explications sur le fonctionnement d'un tour à métaux, pas trop le thème de Fantaspic.
Mais bon, un petit topo pour expliquer un peu ce qu'est ce genre de système, si je commence par le programme sans expliquer çà n'aura pas de sens. Et on va appeler un chat un chat, pour comprendre et pouvoir en discuter je vais aussi vous donner les termes usités dans le métier, juste le nécessaire pour comprendre le projet:
Un tour à métaux c'est une machine qui sert à usiner des pièces de révolution, mandrins, cylindres, boules, ou formes plus complexes.
On serre la pièce à usiner dans le 'MANDRIN'. La pièce tourne et un outil vient enlever de la matière. L'n outil est serré dans un porte-outil, lui-même monté sur un chariot appelé le 'TRAINARD' (je simplifie). Le traînard peut se déplacer le long de l'axe du tour et on peut ainsi enlever de la matière sur la longueur de la pièce, on appelle cette opération le 'CHARIOTAGE'. Plus l'avance de l'outil sera faible plus la pièce sera lisse. L'avance de l'outil s'appelle le 'PAS'.
https://www.youtube.com/shorts/Mq9bvaSUaD0
Voilà en gros pour les bases (très) générales.

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On peut aussi réaliser des filetages et c'est là que çà devient intéressant. Une vidéo pour montrer le truc: https://www.youtube.com/watch?v=E3hQCCCrt2Q

Un filetage n'est plus ni moins qu'un chariotage avec un grand pas, mais un grand pas choisi, aux normes ISO : https://accu-components.com/fr/p/117-di ... -metriques
Alors comment est-ce qu'on choisit le pas ? Chaque tour à métaux est équipé d'une 'VIS MERE' couplée au mandrin qui serre la pièce, le mandrin et la vis mère sont couplés par des trains d'engrenages internes et tournent de concert. On peut embrayer ou dé-embrayer la vis mère.
La vis mère de mon vieux tour Crouzet-Valence est au pas de 4mm (un filet + un sillon mesurent 4mm de long, 10 filets sur 40mm de long), décidé par le constructeur, sur d'autres tours on peut avoir une autre valeur de pas. Donc on comprend que si je veux faire une vis au pas de 4mm j'embraye le traînard sur la vis mère et mon outil avancera de 4mm par tour, faisant ainsi un sillon de 4mm de pas.
Mais si je veux usiner une vis au pas de 0.8 ? ou 1.5 ?
C'est compliqué hein ?
Meuh non, en fait c'est plus compliqué à expliquer et à lire qu'a comprendre devant la machine.
En fait ce qu'il y a à comprendre c'est ce qui suit:
Si on veut usiner d'autres pas on change la nature des pignons qui relient la vis mère au mandrin, donc la pièce. Pour calculer la valeur de pignons on fait la fraction 'PAS A USINER/PAS VIS MERE'.
Par exemple:
- pour usiner une vis au pas de 4mm sur mon Crouzet çà donne 4/4 --> fraction réduite 1/1, ce qui veut dire que quand la vis mère fait 1 tour la pièce fait 1 tour --> pas de 4mm
- pour usiner au pas de 0.8mm çà donne 0.8/4 --> 8/40 --> 1/5, ce qui veut dire que la pièce fait 1 tour quand la vis mère fait 5 tours.
- pour usiner au pas de 1.5mm çà donne 1.5/4 --> 15/40 --> 3/8, ce qui veut dire que la pièce fait 3 tours quand la vis mère fait 8 tours.

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Qu'est ce qu'on retire de tout ce discours et pourquoi avoir besoin d'un système à retomber dans le pas ? Un filetage ne se fait pas en une seule passe, trop de métal à enlever, on fait plusieurs passes pour creuser le sillon. En bout de passe on dégage l'outil, on revient au point de départ, on prend une nouvelle passe un peu plus profond, etc. etc. jusqu'à avoir la profondeur de filetage nécessaire pour l'écrou puisse se visser sur la pièce.

MAIS... comme sur certains pas la pièce ne fait pas le même nombre de tours que la vis mère il est impératif d'embrayer au bon moment et au bon endroit sur la vis mère sous peine de ne pas être dans le bon sillon et de flinguer la pièce en cours .
C'est crucial de retomber dans le bon sillon !!!!!
Il existe pour cela sur certains tours des systèmes mécaniques qui indiquent quand embrayer judicieusement pour se retrouver dans le bon pas. Ils sont composés d'un petit pignon en prise sur la vis mère et d'un disque indicateur gravé de repères. On monte le pignon adapté au pas à usiner et quand le repère tournant du disque passe devant le repère fixe on peut embrayer.

retomb100.jpg

Ce n'est pas mon tour, je n'ai pas la place de monter un tel système dessus.
Entouré en rouge: système mécanique de retombée dans le pas
Entouré en bleu: la vis mère (protégée des copeaux pas un cache)
Entouré en jaune: la poignée d'embrayage
Le gros bloc vert et blanc c'est le traînard qui glisse longitudinalement sur le banc.

Pour enfin arriver au sujet qui nous intéresse, un système électronique à base de PIC équivalent à ce système mécanique

d'avoir suivi jusque-là.
J'ai simplifié à l'extrême mon discours, c'est ce qu'on appelle de la 'Vulgarité scientifique'.

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Je continue mon histoire

Le projet.

Il faut connaître en permanence la position en rotation de la vis-mère, pour cela j'ai couplé un disque codeur sur son extrémité, un petit montage optoélectronique pour lire les infos de ce disque et les envoyer au PIC.
A partir de là il y avait plusieurs options:
- soit je faisais un disque incrémental, des ouvertures régulières et je comptais les impulsions mais çà avait déjà été fait par quelqu'un d'autre sur le forum usinage et je n'avais pas envie de copier.
- soit je faisais un codeur absolu (ouvertures suivant le code binaire). Le codeur absolu permet de savoir en permanence la position en rotation (code binaire ou code GRAY).
- soit je faisais un code maison, çà çà me plaisait bien et d'abord je suis parti là-dessus.

Code simplifié.jpg

Je passe rapidement sur les essais, mais au final çà ne me convenait pas vraiment car çà me donnait le moment d'embrayer la VM (vis mere) sans prévenir, pas glop car il fallait être super réactif, trop.

Je suis ensuite passé sur un disque absolu avec le code binaire

Codeur absolu secteurs.png

Ca çà aurait pu marcher parce que çà me donnait un décompte pour me préparer à embrayer mais j'ai eu des soucis de fausses infos par le fait que pour passer d'un chiffre binaire à l'autre on change parfois plusieurs bits (par exemple pour passer de3 à 4, 0011 à 0100 on a trois bits qui changent). Même si une CNC est précise au 1/100e pour un µC qui tourne à 8Mhz ce n'est pas assez précis (merci l'analyseur logique pour le débuggage) et je me trouvais avec des mots binaires complètement farfelus pendant une fraction de temps.

Pour pallier à çà je suis passé sur un disque codeur gravé selon le code GRAY, comme le binaire mais seulement un bit qui change à chaque chiffre. Ca çà aurait pu marcher sauf qu' à chaque tour on passe de 9 à 0 --> 1001 à 0000... et le problème reste le même.

Pour info, différents types de disques codeurs, incrémental, en quadrature et absolu:

Roues codeuses.png

RE- pour info:
code binaire de 0 à 9:
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001

Code GRAY de 0 à 9 (un seul bit qui change à chaque fois):
0000
0001
0011
0010
0110
0111
0101
0100
1100
1101

[F6FCO]

Du coup toujours les mêmes soucis et j'en avais marre de graver des disques, je suis resté sur le code GRAY et j'ai joué sur la programmation pour pallier au problème. Pour décompter la position sur un tour il suffisait de comparer le mot binaire issu du disque avec le tableau GRAY de 0 à 9 et d'afficher le chiffre décimal correspondant sur le LCD, si c'est un chiffre farfelu issu de bavures ou erreur d'usinage je n'en tiens pas compte, on va pas se laisser em...der par un morceau de plastique, non mais !!!
Et çà a marché.
Finalement le premier disque binaire aurait aussi bien pu faire l'affaire.

Pour mettre le programme au point difficile de monter le tour à métaux de 500kg dans la petite pièce ou je m'adonne au vice de l'assembleur, il y a des escaliers et ma femme avait fait le ménage.
Alors face à l'adversité j'ai construis une petite maquette pour simuler la vis mère, un petit moteur cannibalisé sur un truc à la déchetterie, deux poulies, une courroie, un module LM2596 pour faire varier la tension donc la vitesse de rotation, un inverseur pour le sens et hop, une vis mère sur mon bureau
Ca fait tourner le disque à la vitesse et au sens de rotation voulu et j'ai pu commencer à faire du code.

P1060307.JPG

Comme le code GRAY de 0 à 9 (10 secteurs du disque) est sur 4 bits il a fallu faire un lecteur opto sur 4 étages, le bit0 étant le plus près de la circonférence.
A la sortie j'ai mon mot sur 4 bits mais inversés car j'ai du ajouter un transistor pour obtenir des signaux propres.
Quatre leds qui illuminent quatre phototransistors à travers les découpes du disque codeur. Ci-dessous schéma d'un étage:

Schéma codeur.jpg

Comme les disques codeur j'en ai fais deux, un pour la maquette et un pour le tour à l'atelier.

CB.JPG

P1060296.JPG

Le dessin du codeur GRAY:

Codeur Gray.JPG

[F6FCO]

Hummmm... j'ai l'impression que j'ai perdu tout le monde avec ce sujet
Je viens de tout relire et c'est vrai que pour ceux qui ne sont pas versés dans l'usinage des métaux çà peut paraître un peu compliqué. Pour éclaircir les choses voici deux vidéos que j'ai faites pour le forum Metabricoleur, je pense que tout paraîtra plus clair après.

La première lors de la mise au point du programme sur platine de dev:

https://www.youtube.com/watch?v=e2CEPKo3ZGY

La seconde avec le système fonctionnel installé sur le tour (bien qu'il y ait encore quelques petites choses à améliorer):

https://www.youtube.com/watch?v=Twq0o35WIaY

[Gérard]

Bonjour à tous,

Je comprends en gros mais je ne saurais pas refaire.
Le tour à métaux, j'en ai fait en 2e, c'était en 73/74 et je n'en ai pas un bon souvenir, j'ai réussi à casser plusieurs outils et ai eu droit à des engueulades du prof.
Après la 2e T1, j'ai choisi F3 (électro-tech)... Enfin plus de méca.

En tous cas, chapeau bas pour ton travail.

[F6FCO]

Salut Gérard,
Peut-être que je me trompe mais il me semblait que tu possédais un tour, posté une photo ou tu t'en servais pour remuer le bain de gravure d'un PCB.
Ca remonte à assez loin, peut-être que c'était un autre membre.

[Gérard]

Salut Gérard,
Peut-être que je me trompe mais il me semblait que tu possédais un tour, posté une photo ou tu t'en servais pour remuer le bain de gravure d'un PCB.
Ca remonte à assez loin, peut-être que c'était un autre membre.

Sûr que ce n'est pas moi.

[F6FCO]

Arf, je me suis gouré