cours metrologie (1)
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LA METROLOGIE
mesure et contrôle des spécifications dimensionnelles et géométriques
Objectif :
être capable de choisir un outil de contrôle, de contrôler des spécifications dimensionnelles,
géométriques et interpréter les résultats.
1. Définitions
La métrologie est une branche de la physique concernant la « science des mesures et ses
applications ». Elle définit l’opération ou l’ensemble des opérations permettant de déterminer
avec précision la ou les valeurs des grandeurs à mesurer.
La mesure ou mesurage est un « processus consistant à obtenir expérimentalement une
ou plusieurs valeurs que l'on peut raisonnablement attribuer à une grandeur.
On obtient une mesure de la grandeur
Le contrôle permet de s’assurer du respect des spécifications chiffrées contenues dans le
cahier des charges. La valeur réelle de la grandeur de l’élément doit être comprise entre deux
valeurs limites (minimum et maximum).
On sait uniquement si la pièce est conforme ou non conforme.
Métrologie
(Généralités)
Application :
Pour ces différents instruments, indiquez s’il s’agit d’instrument de mesure ou d’instrument de
contrôle.
2. Contrôle
2.1. Quand contrôle-t'on ?
2.2. Pourquoi est-il nécessaire de contrôler les pièces fabriquées?
Il faut contrôler les pièces fabriquées pour vérifier leur conformité par rapport au dessin de
définition.
Le dessin de définition représente les pièces avec des spécifications dimensionnelles ou
géométriques.
Rappel sur les éléments de dessin de définition:
2.2.1. Contrôle par mesurage
La grandeur à contrôler est mesurée et on
vérifie qu'elle est comprise entre les valeur
mini et maxi autorisées.
Avantage: permet de suivre l'évolution
d'une fabrication en série et éventuellement
de corriger en cours de fabrication avant
d'obtenir des pièces non conformes.
Inconvénient: plus coûteux.
2.2.2. Contrôle par attribut
La grandeur à contrôler n'est pas
mesurée, le résultat du contrôle est soit
conforme soit non conforme.
Avantage: méthode moins coûteuse,
rapide et donc bien adaptée aux grandes
séries, parfois automatisable.
Inconvénient: ne permet pas de déceler
une évolution des dimensions avant
l'obtention de pièces fausses.
2.2. types de contrôle
2.2.3. Contrôle par comparaison
Comparer la cote d`une pièce par rapport à la cote d`un élément de dimensions connues (cale
étalon par exemple)
1) Le contrôle de spécifications dimensionnelles (par mesurage)
Le pied à coulisse La jauge de profondeur Micromètre extérieur:
Micromètre intérieur:
3 Touches 2 Touches
Précision de l’ordre de 0.01 mm
2) Le contrôle par attribut
Tampon lisse double Tampon lisse conique Bague lisse cylindrique ou conique
Jauges plates doubles Calibre à mâchoires Calibres filetés
* Compare une caractéristique dimensionnelle ou géométrique par rapport à un étalon
* Permet seulement de savoir si la caractéristique se situe entre les valeurs limites
* Elle ne donne aucune dimension, ça passe ou ça casse!
3) Le contrôle par comparaison
Il faut étalonner le comparateur à l’aide de Cales étalons.
La précision varie de 0.01mm à 0.02 mm selon le comparateur utilisé.
2.3. Fréquence du contrôle
2.3.1. Contrôle systématique à 100%
Chaque produit fabriqué est contrôlé. Cela augmente évidemment le coût du produit et il
n'est à retenir que lorsque l'on veut être sûr qu'aucune pièce est fausse (dans l'aéronautique
par exemple).
2.3.2. Contrôle par échantillonnage
On ne contrôle qu'un certain nombre de produits prélevées à intervalle régulier ou non. C'est
un procédé statistique utilisé dans les grandes séries. .
3. Mesurage
3.1. Grandeur
Définition : Une grandeur caractérise un phénomène, un corps ou une substance, elle peut être
distinguée qualitativement ou déterminée quantitativement.
Exemples :
• Une pièce peut être caractérisée par des dimensions qui se mesurent en millimètres.
La dimension est donc une grandeur.
• Un chanteur peut être caractérisé par son talent qui ne peut pas être mesuré.
Le talent n'est donc pas une grandeur.
• Un moteur peut être caractérisé par une puissance qui se mesurent en watts.
La puissance est donc une grandeur.
Définition : Mesurer une grandeur, c’est définir combien de fois elle contient la grandeur choisie
comme unité.
3.2. Caractéristiques d'un appareil de mesure
3.2.1. L'étendue de mesurage: L’étendue de mesurage caractérise les valeurs limites entre
lesquelles l’instrument donne une indication dont l’erreur est inférieure à celle indiquée par
le constructeur.
Exemple : l'étendue de mesurage du micromètre ci-dessous est de 0 à 25mm.
3.3. Erreurs de mesurage
3.3.1. Sources d'erreurs
Le schéma ci-dessous présente différentes sources d'erreurs. Les erreurs de manipulation
-Ne pas serrer trop fort les becs
du pied à coulisse.
-Ne pas forcer avec les calibres
ou tampon de mesure.
- Bien positionner et choisir les
appareils de mesure suivant la
cote à contrôler.
Les erreurs de lecture
Bonne lecture
Mauvaise lecture
3.3.2. Classification des erreurs
a) L’erreur absolue: C`est la différence algébrique entre la valeur donnée par la mesure (m)
et la valeur vraie (L). ea = m − L
Exemple:
Cote cible = 50mm
Dimension (valeur mesurée) = 50.02 mm
Erreur absolue = 50.02 - 50 = 0.02 mm
b) L’erreur relative: C`est le rapport entre l’erreur absolue (ea) et la valeur vraie (L). er = ea / L
Exemple:
Un instrument juste à 0.1%
Pour une dimension de 100 mm ⇒ ± 0.1 mm
Pour une dimension de 50 ⇒ ± 0.05
c) L’erreur systématique: C`est l’erreur constante lors du mesurage réalisée dans des
conditions identiques.
d) L’erreur aléatoire: C`est l’erreur qui varie d’une façon imprévisible en valeur absolue et en
signe .
Sur le sens de lecture entre micromètre extérieur Et intérieur.
+
-
+
-
Sur le comparateur
Valeur d’une
division
Erreurs à ne pas commettre
L’outil de mesure doit être correctement étalonné et en bonne état.
La pièce doit être parfaitement Ébavurée.
APPLICATION
8,4mm
22,9mm
34,1mm
Le micromètre (appelé aussi « Palmer »): C’est un instrument de contrôle utilisé par les
mécaniciens pour les mesures précises.
Les micromètres classiques sont utilisés pour :
- les mesures au 1/100 de millimètre (diamètre, épaisseur, etc.).
- La course entre broche et enclume est limitée à 25 mm pour des raisons de précision de
fabrication (micromètre de 0 à 25 mm, 25 à 50 mm, 50 à 75 mm, etc.).
La douille est graduée de millimètre en millimètre à la partie supérieure du trait horizontale ; à
la partie inférieure du trait, des graduations indiquent les demi millimètres.
Le tambour vernier est gradué de 0 à 50, chaque graduation représente un déplacement de la
vis micrométrique (broche) de 1/100 de millimètre ( 0,50 mm / 50 = 0,01mm)
Métrologie – utilisation d’un micromètre
Exercice de lecture : Lisez les mesures indiquées sur chaque schéma et comparez les avec les
valeurs notées au dessous.
Dans la production de pièces usinées, les techniciens utilisent des billes ou des
cylindres d'acier appelés piges. Elle sont fabriquées avec une extrême précision
est permettent la vérification des cotes (mesures des angles et des longueurs
d'une pièce fabriquée).
Contrôle des inclinaisons (mesures des angles)
Le schéma ci-dessous représente une glissière mâle : deux entailles de 60° ont été usinées. On a
introduit deux piges de 24 mm de diamètre. La cote inférieure devrait être 50 comme indiquée.
Quelle doit être la cote x de vérification ? (au 1/10e de mm).
Calculer la cote h.
solution :
•Pour le calcul de x :
•Pour le calcul de la cote h:
La mesure de filetage à trois fils
Le procédé de mesure à trois fils est un des procédés les plus précis pour déterminer le
diamètre sur flanc de filetage.
Détermination du diamètre approprié de la pige pour mesure de filetage:
Les piges pour mesure de filetage doivent en théorie être assez grosses pour s'ajuster au
diamètre du flanc du filetage à vérifier (voir aussi DIN 2269 : 1998-11 / Tableau B.1).
Le diamètre de la pige le plus adéquat est calculé de la manière suivante:
Méthode pratique
Les piges pour mesure de filetages montées sur supports combinent ce procédé avec un
confort d'utilisation unique, une sécurité de mesure très grande, et une rentabilité optimale.
Les piges correspondantes se positionnent d'elles mêmes, après qu'elles aient été fixées sur
les axes du micromètre.
Mesure et contrôle des engrenages • Quels contrôles existent pour les engrenages ?
• Que contrôler en métrologie ?
Angle de pression: Le plus couramment 20O ; il peut être 14O30; 30O
…
quels contrôles existent pour les engrenages ?
- Écartement des dents (mesure sur K dents <Wk>)
Cette mesure est une verification indirecte de
l`epaisseur de la dent.
- diamètre de tête et pied (da & df)
Dimension sur K
Dents (ici K=3 dents)
Contrôle minimum :
-diamètre extérieur (diamètre de tête)
Contrôle standard :
- diamètre extérieur (diamètre de tête)
- cote K dent
- écart composé radial (F’i)
- saut de dent radial (f’i)
- faux rond Fr
Le Palmer a` plateaux est l`instrument utilisé pour le contrôle de cette cote.
- erreur de division (fpt)
-écart composé radial (F’i) et saut de dent radial (f’i)
Schéma d’un banc de contrôle d’engrenage
- Faux rond (Fr)
que contrôler en métrologie ?
Le rapporteur d'angles:
- Le rapporteur d’angles universel est utilisable pour mesurer des angles quelconques, avec une
précision de 5' (5 minutes).
L'échelle principale englobe le cercle entier divisé en 4 fois 90°. L'échelle auxiliaire comprend
deux verniers disposés à droite et à gauche du zéro. La règle est biseautée à l'avant et peut
coulisser ou même être remplacée.
Mesure et Contrôle des angles
Méthode de Lecture
Pour mesurer un angle, commencez par lire sur l'échelle principale le nombre de degrés à
partir du zéro, puis lisez les minutes sur le vernier dans la même direction.
Les angles aigus peuvent être lus directement.
Les angles obtus (>90°) ne peuvent pas être lus directement.
La valeur angulaire doit être calculée: Valeur angulaire = 180° moins la valeur lue.
Valeur lue: 50°55'
Valeur angulaire: 180° - 50°55' = 129°5'
Barre sinus (Règle sinus): Elle sert à mesurer un angle dont la précision est supérieure à
cinq minutes ou à régler une pièce suivant un angle très précis.
* Le mode opératoire nécessite seulement un réglage de l'appareil sinus à l'angle α désiré:
H = L x sin a
Exemple d`application (Fraisage de faces obliques):
A -Méthodes de réalisation des surfaces inclinées:
a- Inclinaison de la pièce (fig. 1) : Amener la surface à usiner parallèle au plan de travail de la
fraise (frr ou frb pour une fraise deux tailles).
b- Pour petite série: sur cale pentée (fig. 3) ou fausse équerre (fig. 4).
c- Pour grande série: sur montage
d'usinage (fig. 5).
d- Pour une inclinaison précise: montage sur
barre sinus (fig. 6)
Précautions de mesure
Un certain nombre de précautions sont nécessaires afin de garantir la plus grande
précision possible dans l’utilisation des instruments de mesure. Par exemple, un soin
particulier doit être apporté à la propreté, à l’entreposage et la manipulation des outils
lors de leur usage.
- Ne jamais mesurer ou contrôler une pièce lorsqu'elle est en mouvement; ceci
provoquerait une détérioration rapide des instruments et un danger d'accident.
- Sur la place de travail, ces instruments bénéficieront d'un endroit très propre, à l'abri
de tout contact avec des copeaux et des outils tels que burins, fraises, clefs, limes,
marteaux, etc.
- Les températures extérieures ont une grande influence sur la mesure (effet de
dilatation), sur les instruments utiles à la métrologie. Lors d'un mesurage ou contrôle,
il est absolument nécessaire que l'outil et la pièce soient à la même température. La
température d'étalonnage est de 20° C.