Systèmes de mesure de rugosité de Jenoptik – Paramètres d`états
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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 2 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. 3 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. 4 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. 6 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. 7 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 www.jenoptik.com/metrologie 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. 9 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 10 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. 11 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°. 12 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 13 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 14