Realization of a Computer Numerical Control Machine Tool

Abstract

Abstract CNC machines had made revolutionary changes within the manufacturing sector achieving productivity up to the high level but this technology at considerable expensive. The purpose of this study is to fabrication a simple low-cost three-dimensional CNC machine using off-the-shelf components. The design of our CNC router machine is divided into three parts: mechanical and electronic and software. To achieve the mechanical construction of our model, we first built a three-axis mechanical system: X, Y, and Z. Then for the electronics part, we designed and realized an embedded system based on the Arduino Nano board and shield with integrated circuits, for driving three stepper motors. This system receives orders by computer, where it is sent G-code by use USB/Serial port. Finally, to allow a communication Human/Machine (HMI), we used free graphical interface (GUI) software which ensures the sending of the orders towards the electronic card. To conclude, and in order to highlight our project, we realized the prototype CNC works well and some designs and models were successfully and accurately produced. Résumé Les machines à commande numérique avaient procédé à des changements révolutionnaires dans le secteur de la fabrication, atteignant une productivité aussi élevée que possible, mais cette technologie était extrêmement coûteuse. Le but de cette étude est de fabriquer une simple machine CNC tridimensionnelle à faible coût utilisant des composants disponibles dans le commerce. La conception de notre routeur à commande numérique est divisée en trois parties: mécanique et électronique et logiciel. Pour réaliser la construction mécanique de notre modèle, nous avons d'abord construit un système mécanique à trois axes: X, Y et Z. Ensuite, pour la partie électronique, nous avons conçu et réalisé un système embarqué basé sur la carte Arduino Nano et un blindage avec des circuits intégrés, permettant de piloter trois moteurs pas à pas. Ce système reçoit les commandes par ordinateur, où il reçoit le code G via le port USB / série. Enfin, pour permettre une communication Homme / Machine (IHM), nous avons utilisé un logiciel d’interface graphique gratuit (GUI) qui assure l’envoi des commandes vers la carte électronique. Pour conclure et mettre en valeur notre projet, nous avons réalisé que le prototype de la CNC fonctionnait bien et que certaines conceptions et certains modèles avaient été produits avec succès et avec précision ملخص الات التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب احدثت ثورة في قطاع الصناعات التحويلية حيث اصبح الانتاج و الجودة في مستوى عالي لكن هذه التكونولوجيا باهظة الثمن . الغرض من هذه الدراسة هو تصنيع آلة توجيه بسيطة لها ثلاث ابعاد يتحكم فيها رقميا باستخدام الحاسوب و تكون تكلفتها مخفضة و في متناول, ينقسم تصميم المشروع الى ثلاث اجزاء ميكانيكية, الكترونية و البرمجيات. لانشاء التصميم الميكانيكي قمنا ببناء ثلاث محاور X و Y و . Z بالنسبة للجزء الالكتروني اعتمدنا على نظام مدمج جاهز قائم على لوحة الاردوينو نانو و على دارات متكاملة لقيادة المحركات الخطوية يتلقى هذا النظام الاوامر عن طريق الحاسوب ح يث يتم ارسال الاوامر جيوميتريك كود باستخدام منفذ الناقل التسلسلي العام USB . في الاخير لكي نتحكم في الآلة بالحاسوب استعملنا برنامج مجاني مفتوح المصدر عبارة عن واجه مستخدم رسومية تمكننا بارسال الاوامر البرمجية الى البطاثة الالكترونية ) المايكروكونترولر( . و في الختام و لتسليط الضوء على المشروع ادركت ان النموذج الاولي للألة يعمل بشكل جيد و ان التصميمات التي انتجتها الآل ة ناجحة و دقتها جيدة .