Systèmes de mesure de rugosité de Jenoptik – Paramètres d`états

Systèmes de mesure de rugosité
de Jenoptik – Paramètres d’états de
surface en pratique
Mesure d’états de surface
Jenoptik –
mesure d’états de surface
L‘aptitude fonctionnelle d‘une pièce passe par la caractérisation des
états de surface qui, par conséquent, doivent être clairement définis à
l’aide de paramètres d’états de surface standardisés.
Ce dépliant donne un aperçu des termes, normes et paramètres les plus
importants de la mesure d’états de surface.
Notre gamme d’instruments de mesure de rugosité propose des
modèles adaptés à tout type d’application – en bord de ligne ou en
métrologie.
L’étalonnage d‘un instrument de mesure est une opération nécessaire
à l‘obtention de résultats corrects. Dans ce but, notre laboratoire
d’étalonnage DAkkS-DKD nous permet de raccorder vos étalons à un
grand nombre de paramètres d’états de surface. Pour des paramètres
non-standardisés, nous établissons un certificat d’étalonnage usine.
Décomposition des écarts
géométriques
Profil P non filtré
Profil W filtré
Profil R filtré
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Mesure d’états de surface
Profils de surface –
Hauteur totale du profil
Le processus de palpage permet d’extraire un profil bidimensionnel
d’une surface.
Le profil primaire non filtré (profil P) est le profil de surface
réellement mesuré. Son filtrage selon la norme ISO 11562/
ISO 16610-21 permet d‘obtenir le profil d‘ondulation (profil W) et le profil de rugosité (profil R). La grandeur déterminante pour la limite entre l‘ondulation et la rugosité est la longueur
d‘onde de coupure λc (Cut-off).
Selon la norme ISO 4287, toutes les définitions de paramètres caractéristiques sont valables à la fois pour le profil de rugosité, le profil primaire
et le profil d’ondulation La caractérisation du type de profil considéré
s‘effectue à travers les majuscules P, R ou W.
La hauteur totale du profil Pt, Wt ou Rt est la hauteur maximale entre
la saillie la plus élevée et le creux le plus bas du profil de la longueur
d’évaluation.
Longueurs d’évaluation –
longueur d‘onde de coupure
Pré-course
Profil de rugosité
Post-course
La longueur de mesure lt est la longueur totale du mouvement du palpeur
pendant le processus de palpage. Elle est plus grande que la longueur
d’évaluation ln afin de pouvoir déterminer le profil de rugosité issu du filtrage. A l’exception de Rt et de Rmr(c), les paramètres caractéristiques de
rugosité sont définis à l’intérieur d’une longueur d’évaluation ln. Ils sont
toutefois déterminés comme valeur moyenne de cinq longueurs de base lr.
La longueur de base lr correspond à la longueur d‘onde de coupure λc.
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Conditions de mesure
Choix de la longueur d‘onde de coupure du
et ISO 3274 :1998
La longueur d‘onde de coupure est choisie en fonction de la surface de
la pièce soit selon la distance des creux soit selon les valeurs de rugosité
attendues. En conséquence, la longueur d’évaluation et la longueur de
Profils périodiques
par ex. tournage, fraisage
Conditions de mesure
RSm
lr
longueur de base
ln
longueur d’évaluation
lt
longueur de mesure
λc
longueur d‘onde de coupure
λs
filtre de bruit de fond
rtip rayon de pointe
ΔX pas de numérisation 1)
RSm (mm)
λc = lr (mm
ln (mm)
> 0,013
...0,04
0,08
0,4
> 0,04
...0,13
0,25
1,25
> 0,13
...0,4
0,8
4
> 0,4
...1,3
2,5
12,5
...4
8
40
> 1,3
Exemple d‘application
Sur un profil périodique, la largeur moyenne des éléments du profil de rugosité RSm est utilisée.
Avec un RSm compris entre 0,4 et 1,3 mm, il en résulte les conditions de mesure suivantes
λc = 2,5 mm / ln = 12,5 mm / lt = 15 mm / rtip = 5 µm / λs = 8 µm.
* Si Rz ≤ 2 µm, le rayon de pointe est de 2 µm, si Rz > 2 µm il est de 5 µm. Le pas
d’échantillonnage est au maximum 0,5 µm.
Conditions de mesurage pour Motifs selon
A*
(mm
B*
(mm)
Longueur d’exploitation
(mm)
0,02
0,1
0,64
0,1
0,5
3,2
0,5
2,5
16
2,5
12,5
80
* S auf spécifications particulières, les valeurs par défaut sont respectivement A = 0,5 mm et B = 2,5 mm.
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Conditions de mesure
filtre (Cut-off) selon ISO 4288 :1998
mesure correspondante sont définies simultanément conformément aux
normes. Des écarts peuvent être nécessaires lorsque la pièce n‘autorise
pas la longueur de mesure requise.
Profils apériodiques
par ex. rectification, érodage
Rz
1) Le pas de numérisation est
aussi normalisé. Celui-ci est
ajusté automatiquement
par la plupart des appareils de
mesure de rugosité.
lt (mm)
rtip (µm)
λs (µm)
Ra (µm)
0,48
2
2,5
> (0,006)
1,5
2
2,5
> 0,02
4,8
2 ou 5 *
2,5
> 0,1
Rz (µm)
> (0,025)
…0,1
…0,1
> 0,1
…0,5
…2
> 0,5
…10
…0,02
15
5
8
> 2
…10
> 10
…50
48
10
25
> 10
…80
> 50
…200
Longueur de mesure normale réduite
Si la longueur de mesure réellement disponible sur la surface de la pièce ne suffit pas pour lt,
le nombre des longueurs de base est diminué en conséquence et indiqué dans le dessin.
Lorsque la longueur de mesure réellement disponible est inférieure à une longueur de base,
la hauteur totale du profil Pt du profil primaire est analysée à la place de Rt ou Rz.
ISO 12085
Longueur d’évaluation
(mm)
λs
(µm)
Rayon maximal de la pointe
du palpeur (µm)
0,64
2,5
2 ± 0,5
3,2
2,5
2 ± 0,5
16
8
5±1
80
25
10 ± 2
5
Paramètres d’états de surface
Ra selon ISO 4287
Ligne centrale
Ra – écart moyen arithmétique
du profil de rugosité
Ra est la moyenne arithmétique des valeurs absolues des ordonnées
à l’intérieur d’une longueur de base. Ra ne peut fournir que des informations très limitées et ne prend pas en compte des saillies /creux
extrêmes du profil.
Rz, Rz1max, Rt
selon ISO 4287
Rz – hauteur maximale du profil de rugosité
Valeur moyenne des valeurs Rz obtenues sur les cinq longueurs de
base lr.
Rz1max – hauteur maximale du profil
de rugosité
Plus grande valeur Rz sur ln.
Rt – hauteur totale du profil de rugosité
Ecart entre la saillie la plus élevée et le creux le plus bas du profil
sur ln.
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Paramètres d’états de surface
RSm selon ISO 4287
Ligne centrale
RSm – largeur moyenne des
éléments du profil
RSm est la valeur moyenne arithmétique des largeurs des éléments
du profil de rugosité à l’intérieur de la longueur de base et requiert
la détermination d’une discrimination de hauteur
(c1, c2) adaptée à la fonction de la surface.
RPc selon EN 10049
Ligne centrale
RPc – nombre de saillies du profil de rugosité
RPc correspond au nombre des saillies locales dépassant successivement une ligne de coupe supérieure c1 et une ligne de coupe inférieure c2. Le nombre de saillies se rapporte à une longueur de 10 mm
indépendamment de la longueur d’évaluation sélectionnée.
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Présence globale.
Techniques de mesure
Mesure tactile
Mesure pneumatique
Mesure optique
Lignes de produits
Mesure d’états de surface
Mesure de contours
Mesure d’écarts de forme
Mesure optique de pièces de révolution
Contrôle dimensionnel
Inspection optique de surfaces
Pour le contrôle
In-Process
Post-Process
SPC en bord de ligne
Final
En Laboratoire de métrologie
Prestations
Ingénierie
Certifications d‘étalonnage DAkkS-DKD
Conseil, formation et service
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06/2013 · 10037110 · Copyright © JENOPTIK Industrial Metrology Germany GmbH. Tous droits réservés. Sous réserve de modifications.
Notre éventail
de prestations
Paramètres d’états de surface
Rmr(c) selon ISO 4287
Ligne moyenne
Niveau de coupe de référence c0
Niveau de coupe c1
Courbe du
taux de l
ongueur portante
Longueur d’évaluation In
Taux de longueur
portante Rmr (c1)
Rmr(c) – taux de longueur portante du profil
de rugosité
Rmr indique le rapport exprimé en %, à un niveau de coupe c
donné, entre la longueur totale, passant dans la matière et la
longueur d’évaluation. Ce ratio est déterminé sur la longueur
d’évaluation ln. La courbe du taux de longueur portante du profil
montre que la répartition
de matière est fonction du
niveau de coupe.
Rk, Rpk, Rvk, Mr1, Mr2
selon ISO 13565
Section saillies
du profil
Profil écrêté
Section creux
du profil
Surface saillies
Courbe du taux de
longueur portante (Abbott)
Surface creux
Taux de longueur
portante
Rk – profondeur du profil écrêté
Profondeur du profil de rugosité écrêté.
Rpk – hauteur des pics éliminés
Hauteur moyenne des pics s‘élevant au-dessus du profil de rugosité écrêté.
Rvk – profondeur des creux éliminés
Profondeur moyenne des creux se situant au-dessous du profil de
rugosité écrêté.
Mr1, Mr2 – taux de longueur portante
Taux le plus petit/le plus grand (en %) sur les limites du profil de
rugosité écrêté.
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Paramètres d’états de surface
Motifs selon ISO 12085
AR1
AR i
Hm
Hm-1
H j
H 2
H 3
H 1
H j+1
Un Motif est une portion de profil comprise entre deux pics
encadrant un creux de profil. Il est caractérisé par sa largeur et ses
deux hauteurs. L’algorithme de décomposition des profils en Motifs
est basé sur la considération de la ligne Enveloppe Supérieure de la
pièce. Il permet dans un premier temps d’identifier les Motifs caractéristiques de rugosité en comparant la largeur des Motifs reconnus
avec la valeur de la Borne A. Appliqué une nouvelle fois, en utilisant
la Borne B, les caractéristiques d’ondulation sont définies.
AR n
Motifs de rugosité
Motifs de rugosité – paramètres
R–
Hauteur moyenne des Motifs
AR–
Largeur moyenne des Motifs
Rx–
Hauteur du plus haut Motif
Motifs d’ondulation – paramètres
W –Hauteur moyenne des Motifs
AW –Largeur moyenne des Motifs
Wte–Distance verticale séparant le point
le plus haut et le point le plus bas
de la ligne Enveloppe Supérieure
Wx –Hauteur du plus haut Motif
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Paramètres d’états de surface
WDSm, WDc, WDt – Ondulation
dominante selon VDA 2007
On cherche aucune, une ou deux ondulations dominantes dans le
profil primaire. Le profil WD qui sert à calculer les paramètres, est
obtenu par filtrage bande étroite du profil primaire. Le choix de la
longueur d’évaluation ln se fait selon ISO 4288 (comme pour la
mesure de rugosité) ou selon les indications dans la documentation technique.
Les longueurs de période sont examinés dans une plage de
0,02 mm ≤ WDSm ≤ ln/5 pour trouver des ondulations dominantes. Pour trouver des ondulations dominantes dans une plage
de WDSm > ln/5, la longueur d’évaluation doit être rallongée.
WDt
WDSm
Longueur d‘évaluation In
Profil P
Profil WD
WDSm
Grandeur moyenne horizontale des éléments de profil, obtenue à
partir du spectre d’amplitude (longueur de période moyenne de
l’ondulation dominante).
WDt
Différence verticale des points le plus bas et le plus haut du profil
WD à l’intérieur d’une longueur d’évaluation.
∆Z1
∆Z2
∆Z3
∆ZN-1
∆ZN
Longueur d‘évaluation In
Profil P
Profil WD
WDc
Moyenne des hauteurs des éléments de profil à l’intérieur d’une
longueur d’évaluation.
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Evaluation
Evaluation des résultats de mesure
Selon la norme ISO 4288, la mesure d’états de surface doit être effectuée à l‘endroit où les valeurs sont les plus élevées (détermination
visuelle).
Règle de la valeur maximale tolérée
La surface est considérée comme bonne si les valeurs mesurées d‘un
paramètre ne dépassent pas la valeur maximale autorisée définie.
Dans ce cas, le paramètre est caractérisé avec l‘ajout « max », par ex.
Rz1max.
Règle de 16 %
Lorsque l‘ajout « max » n‘est pas indiqué, la règle de 16 % s‘applique.
La surface est considérée comme bonne si moins de 16 % des valeurs
mesurées d‘un paramètre ne dépassent pas la valeur maximale tolérée.
D‘autres informations à propos de cette règle se trouvent dans la norme
ISO 4288 :1997.
Réglementation spéciale VDA
La règle de 16 % n‘est pas appliquée. VDA 2006 suppose que la dispersion des paramètres est prise en compte lors de la détermination des
valeurs limites.
La règle de la valeur maximale tolérée s‘applique de manière générale,
même si l‘indication « max » ne figure pas sur la spécification.
L‘utilisation du filtre λs est toujours interdite.
Si Rz ≤ 2 µm, le rayon de pointe est de 2 µm, si Rz > 2 µm il est de 5 µm.
Le pas d’échantillonnage est au maximum 0,5 µm.
L’angle de cône est de 60° ou de 90°. Sauf spécification particulière
l’angle de cône est de 90°.
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Indication des états de surface
Indication des états de surface dans
la documentation technique de
produits (dessins) selon la norme
ISO 1302:2002
Indications des exigences
c
e
a
d b
Rz 4
Enlèvement de matière exigé
Valeur maximale tolérée pour
Rz = 4 µm
U Ra 4
L Ra 1
Enlèvement de matière exigé
Valeurs maximale et minimale
tolérées pour Ra requises
Ra = min. 1 µm et max. 4 µm
2/Pt 4
Enlèvement de matière exigé
Profil P, longueur de palpage
= 2 mm
Pt = max. 4 µm
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a Paramètre d’états de surface avec valeur
numérique en µm
b Deuxième exigence (paramètre d’états de
surface en µm)
cProcédé de fabrication
dIndication de l’orientation des stries
eSurépaisseur d‘usinage en mm
L Rz 2,5
Enlèvement de matière exigé
Valeur minimale tolérée pour
Rz requise
Rz = min. 2,5 µm
Rzmax 4
Enlèvement de matière exigé
Rz = max. 4 µm
La règle de la valeur maximale
tolérée s’applique
0,008-2,5/Rz1
Enlèvement de matière exigé
Le choix du cut-off ne correspond
pas au cas normal (voir tableau)
Rz = max. 1 µm
Choix du filtre λs = 0,008 mm et
λc = 2,5 mm
Indication des états de surface
Indication des états de surface dans
la documentation technique de
produits (dessins) selon VDA 2005 –
Ondulation dominante
Cas 1 : Aucune ondulation autorisée
WDc 0
Enlèvement de matière exigé
WDc 0 ou WDt 0 : aucune ondulation dominante autorisée
Cas 2 : Ondulations dominantes autorisées
jusqu’à une limite supérieure
2,5x5/WDt 2,5
Enlèvement de matière exigé
Dans la plage de longueurs d’ondes jusqu’à
2,5 mm, WDt = max. 2,5 µm s‘applique
Cas 3 : Ondulations dominantes autorisées
dans une plage de longueurs de période avec
une limite supérieure ou des limites inférieure
et supérieure
0,8x16/Rz 3
0,2-2,5x5/WDc 1,5
Enlèvement de matière exigé
Rz : la longueur de mesure est de 12,5 mm et λc = 0,8 mm
Rz = max. 3 µm
WDC : dans la plage de longueurs d’ondes de 0,2 à 2,5 mm,
WDc = max. 1,5 µm s‘applique
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