Ceci est le manuel de Studio 1.1.0, une version antérieure. Le manuel de la dernière version

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Matériel de la MC-1

_Brouillon (tour 14) : le texte est en cours de rédaction ; les sections peuvent encore s’étoffer._

La MC-1 telle qu’elle est conçue : les chiffres de ce chapitre sont des valeurs de conception. Chaque machine construite doit être mesurée à la mise en service, et son jumeau réglé sur ce qui a été mesuré (voir Profils de machine).

La machine

La MC-1 est une fraiseuse de bureau à trois axes pour l’aluminium, le laiton et les plastiques techniques. Son portique est fixe ; la table se déplace en Y, le chariot du portique en X, la broche en Z.


Courses X / Y / Z	200 / 150 / 80 mm
Table	300 × 220 × 35 mm, trous taraudés M6 sur une grille de 25 mm
Dimensions, largeur × profondeur × hauteur	environ 508 × 490 × 564 mm, avec moteurs, chaînes porte-câbles et pieds de mise à niveau, sans le coffret de commande
Masse	environ 57 kg, sans le coffret de commande
Bâti	plaques d’aluminium 6061-T6, boulonnées
Guidages linéaires	rails HIWIN HGR15 (6), chariots à bride HGW15CC (12)
Vis à billes	SFU1204 (12 mm, pas de 4 mm), C7, sur supports BK10 / BF10
Moteurs	moteurs pas à pas à boucle fermée NEMA 23, 1,2–1,3 N·m (3), avec accouplements à mâchoires
Broche	800 W, refroidie par eau, Ø65 × 195 mm, pince ER11
Coffret de commande	un coffret séparé à côté de la machine, sur sa droite

Axes et variateurs

Chaque axe est un moteur pas à pas à boucle fermée qui entraîne directement sa vis à billes par un accouplement à mâchoires. Les variateurs signalent un défaut sur une seule ligne : les sorties d’alarme des trois variateurs sont câblées en série sur l’entrée de défaut moteur du contrôleur, de sorte qu’un variateur en défaut, ou qui perd son alimentation, arrête la machine avec une alarme.

Les déplacements les plus rapides de la conception sont de 3 000 mm/min en X et Y et de 1 500 mm/min en Z.

Fins de course et prise d’origine

Cinq capteurs inductifs M8 marquent les extrémités de course : un à chaque extrémité de X et de Y, chacun sur sa propre entrée, et un sur le coulisseau Z pour les deux extrémités de Z. Les capteurs sont normalement fermés : un fil coupé ou une fiche mal enfoncée se lit comme un capteur déclenché, de sorte que le contrôleur lève une alarme et refuse de faire la prise d’origine au lieu d’aller heurter la butée.

La prise d’origine commence par Z, puis X et Y, chacun vers son extrémité positive (X+, Y+, Z+). Il faut faire la prise d’origine de la machine après la mise sous tension.

Z et la pesanteur

Le coulisseau Z porte la broche, environ 6,35 kg. Tant que les variateurs sont alimentés, ils maintiennent Z. Quand ils ne le sont pas (après un arrêt d’urgence, un défaut de variateur ou une coupure de courant), Z avec la broche peut descendre lentement.

⚠ Avertissement

Après un arrêt d’urgence ou un défaut de variateur, refaites la prise d’origine de la machine avant de continuer. Ne mettez pas la main sous la broche tant que les variateurs sont hors tension.

La mise en service comprend un essai variateurs hors tension : si Z descend, la machine reçoit un moteur Z avec frein, ou un contrepoids.

Broche

La broche est une électrobroche de 800 W refroidie par eau, Ø65 × 195 mm avec une pince ER11, à deux pôles, jusqu’à 24 000 tr/min. Un variateur de broche Huanyang HY01D523B (variateur de fréquence, monophasé 220 V en entrée) la pilote ; le contrôleur règle sa vitesse et lit son état par RS-485, à travers un module d’isolation. Une pompe à eau refroidit la broche.

Le relais de défaut du variateur de broche est lui aussi câblé sur la ligne de défaut moteur : quand le variateur se déclenche, le contrôleur arrête le programme avec une alarme au lieu de faire avancer un outil arrêté dans la pièce.
Lors d’un arrêt d’urgence, le variateur de broche perd son alimentation avec les variateurs, et la broche ralentit en roue libre (elle n’est pas freinée).

Contrôleur et câblage

Le contrôleur est un Teensy 4.1 sur une carte porteuse T41U5XBB, à entrées optoisolées. Il exécute le noyau propre à Twinwright, compatible avec le protocole série Grbl 1.1, et se connecte à l’ordinateur par USB.

Entrée	Ce qui y est raccordé
Fins de course	X−, X+, Y−, Y+ et Z, cinq entrées
Palpeur	le capteur de longueur d’outil et le palpeur
Arrêt d’urgence	le second contact du bouton d’arrêt d’urgence
Défaut moteur	les sorties d’alarme des trois variateurs et le relais de défaut du variateur de broche, en série
Départ cycle, Arrêt d’avance	les boutons SB2 et SB3 du coffret de commande

Alimentation

Le secteur passe par un disjoncteur. Une alimentation 24 V est toujours active : elle alimente le contrôleur, les capteurs et le circuit de commande, de sorte que le contrôleur reste connecté à l’ordinateur et signale l’arrêt d’urgence. Un contacteur (KM1) commute l’alimentation 48 V des variateurs, du variateur de broche et de la pompe.

Les boutons du coffret de commande

Quatre boutons Ø22 sur la porte du coffret de commande, vus de face :

	gauche	droite
rangée du haut	SB1 mise sous tension (vert)	SB0 arrêt d’urgence (rouge)
rangée du bas	SB2 départ cycle (vert)	SB3 arrêt d’avance (jaune)

SB1 mise sous tension ferme KM1, qui s’auto-maintient ensuite. Après un arrêt d’urgence ou une coupure de courant, la machine ne se remet pas sous tension toute seule : relâchez l’arrêt d’urgence et appuyez de nouveau sur SB1.
SB3 arrêt d’avance fait ce que fait l’arrêt d’avance (!) de votre logiciel d’envoi : les axes s’arrêtent de façon contrôlée, la broche continue de tourner. Il est placé sous l’arrêt d’urgence : une main qui rate l’arrêt d’urgence tombe donc sur l’arrêt d’avance, pas sur le départ cycle.
SB2 départ cycle reprend, comme le départ cycle (~) de votre logiciel d’envoi.

Attention

L’arrêt d’avance n’est pas une fonction de sécurité. Pour arrêter la machine pour des raisons de sécurité, utilisez l’arrêt d’urgence.

Capteur de longueur d’outil et palpeur

Le capteur de longueur d’outil est à l’arrière gauche de la table, fixé par deux vis M6 dans la grille ; il occupe le coin de la zone de travail à environ X 0–57, Y 130–150 mm. Le capteur de longueur d’outil et un palpeur partagent l’entrée palpeur du contrôleur.

Avec Z en haut, la pointe d’un outil qui dépasse de 15,5 mm de la pince se trouve à 80 mm au-dessus de la table, et le nez de la broche à 130 mm. La pointe d’un outil plus long est plus basse de sa longueur supplémentaire. Un palpeur tenu dans une pince ER mesure en général 60–90 mm, de l’écrou à la pointe du stylet : avec Z en haut, un tel palpeur ne passe que sur des bridages bas, à environ 20 mm au-dessus de la table pour un palpeur de 70 mm.

Studio le vérifie pour vous : quand vous préparez le travail, changez d’outil ou modifiez la table d’outils, il compare le point le plus haut du bridage à la pointe de chaque outil avec Z en haut, et dit quel outil ne passe pas et de combien.

Maintien de la pièce

Les trous M6 de la table, sur une grille de 25 mm, reçoivent des brides, une plaque de base ou un étau. Le jumeau connaît un étau autocentrant de 75 mm sur une plaque de base en aluminium de 10 mm, des cales parallèles, des brides, du ruban adhésif double face et un vé.

Avec l’étau sur sa plaque de base, le haut des mors est à environ 66 mm au-dessus de la table : une pièce tenue dans l’étau monte donc à environ 71 mm de haut, ou plus.
Pour les pièces que vous voulez palper, utilisez un bridage bas : des brides sur la plaque de base (le dessus du brut à 15–30 mm au-dessus de la table), ou un étau bas. Un palpeur ne passe pas au-dessus d’une pièce tenue dans l’étau de 75 mm.
Retirer la plaque de base de 10 mm donne 10 mm de place en plus aux outils ; pour un palpeur, ce n’est pas assez.

Sécurité

Arrêt d’urgence (SB0) : il ouvre le circuit de la bobine du contacteur, ce qui coupe l’alimentation des variateurs, du variateur de broche et de la pompe, et le signale au contrôleur par son second contact. Les axes et la broche perdent leur alimentation ; la broche ralentit en roue libre ; Z peut descendre lentement (voir Z et la pesanteur). Relâcher l’arrêt d’urgence ne redémarre rien : appuyez sur SB1, attendez le démarrage des variateurs, réinitialisez le contrôleur et faites la prise d’origine.
Défauts : un défaut de variateur, un déclenchement du variateur de broche ou un fil de fin de course coupé arrête la machine avec une alarme.
L’Arrêt d’avance est un arrêt contrôlé pour le travail, pas pour la sécurité.
La MC-1 n’a pas de carter de protection. Restez à distance de la broche tant qu’elle tourne et tant que les axes peuvent bouger, portez une protection oculaire, et montez des soufflets ou des protections à brosses sur les vis X et Z pour les protéger des copeaux.
Aucune des fonctions de sécurité de la machine n’utilise l’IA, et l’assistant IA de Studio n’est pas une fonction de sécurité.

Ce qui est mesuré à la mise en service

Les valeurs de conception ci-dessus sont à vérifier sur chaque machine construite, et son jumeau est à régler sur ce qui a été mesuré :

le point de déclenchement de chaque fin de course (des capteurs inductifs balayés par le côté peuvent se déclencher environ 2 mm plus tard que sur le dessin), puis le dégagement de la prise d’origine et les limites logicielles ;
les sorties d’alarme des variateurs : en débrancher une, ou couper le 48 V, doit donner une alarme ;
l’essai de Z avec les variateurs hors tension ;
les paramètres du variateur de broche, une montée en vitesse à vide depuis le panneau du variateur, puis la commande par RS-485 ;
le coffret de commande : l’arrêt d’urgence et SB1 comme ci-dessus, chaque fin de course et le capteur de longueur d’outil débranchés un par un (chacun doit donner une alarme), et les boutons du pupitre.

Comment le jumeau prend en compte les valeurs mesurées : Profils de machine.