Mesure de la rugosité à proximité de la production avec le capteur WM | RS-T sur les machines de mesure tridimensionnelle WENZEL.
La mesure de la rugosité à proximité de la production prend de plus en plus d'importance. En ce qui concerne la mesure des engrenages, les paramètres de rugosité présentent un grand intérêt, par exemple, car ils décrivent non seulement la topographie de la surface dans la gamme micro et nanométrique, mais aident également à caractériser le comportement de fonctionnement des engrenages.
En plus de la rugosité, l'ondulation joue également un rôle. Cela diffère de la rugosité principalement dans la gamme de fréquences spatiales considérée. Les plages de fréquences spatiales sont séparées conformément à la norme DIN EN ISO 21920 (anciennement DIN EN ISO 4287 et DIN EN ISO 13565) à l'aide de filtres gaussiens basés sur des profils.
La question est de savoir dans quelle mesure les appareils de mesure de coordonnées classiques peuvent également être utilisés pour mesurer l'ondulation et la rugosité ainsi que les paramètres correspondants.
Outre les applications de mesure tactiles, les MMT ont été renforcées ces dernières années, en particulier pour les tâches de mesure optique. En conséquence, la base de la machine, déjà solide, a été encore optimisée pour répondre aux exigences croissantes en termes de précision, de vitesse de mesure et de technologie multi-capteurs.
Cela a créé une base qui peut essentiellement être étendue pour inclure la rugosité en tant que caractéristique supplémentaire.
Les systèmes de mesure de rugosité tactiles basés sur le profil font généralement la distinction entre deux types de systèmes :
Avec le système de planeur, la surface de l'objet est préfiltrée morphologiquement à l'aide d'un patin (voir mesure de la rugosité sur les machines de mesure WENZEL avec le capteur RFP2 REVO du fabricant Renishaw). La pointe de mesure de rugosité est appuyée contre la lame de mesure de rugosité, ce qui crée un très petit cercle de mesure.
L'utilisation de systèmes de planeur permet de réduire considérablement les exigences relatives au système de mesure de positionnement de base. Le comportement de commande de la machine et les influences des vibrations externes sont moins importants, car un léger écart temporel de la position peut être moyenné par le patin de référence.
La forme de la surface est déjà supprimée par le filtre morphologique (la lame glissante). La pointe de mesure de rugosité suit ainsi le contour du profil à mesurer. La condition préalable est que KMG soit capable d'effectuer un prépositionnement suffisamment précis.
Une évaluation conforme aux normes des paramètres de rugosité courants tels que ar ou Rz est possible, par exemple.
Cependant, l'interaction est associée à une falsification indésirable du résultat de mesure, en particulier dans la gamme de fréquences spatiales des ondes moyennes et longues. L'effet de filtre fausse l'enregistrement de l'ondulation et de la forme, de sorte qu'une évaluation conforme aux normes, telle que les paramètres W et P conformément à la norme DIN EN ISO 21920, n'est plus totalement possible.
Cependant, les paramètres W sont particulièrement déterminants pour le comportement du bruit (voir l'analyse FFT de WENZEL Metrology GmbH). Également une évaluation des paramètres basés sur Abbott tels que Rv, Rp et Rk (anciennement DIN EN ISO 13565) n'est plus facilement réalisable.
Afin de pouvoir représenter ces paramètres de la manière la plus infalsifiable possible, il convient donc d'éviter l'utilisation de patins et d'utiliser des systèmes de mesure de la rugosité autoportants.
C'est pourquoi WENZEL Metrology GmbH utilise, comme alternative au système de planeur, un système de mesure autoportant sous la forme d'un capteur WM | RS-T.
Le capteur de rugosité autoportant évite l'utilisation d'un patin et reproduit le profil de mesure de la surface de manière aussi infalsifiable que possible. Les seuls écarts résultent de l'interaction inévitable de la pointe de mesure de rugosité avec l'objet de mesure et du comportement de commande de la machine.
Le profil principal, qui sert de base à la mesure, peut provenir de la machine à mesurer les coordonnées ou du capteur lui-même. Lorsque la machine est en mouvement, les exigences imposées à la base de la machine sont disproportionnées et dépendent notamment de sa conception.
La qualité de la base de la machine et l'interaction entre la machine (mécanique) et le contrôleur (contrôleur) sont donc déterminantes.
Lors de la prise de mesures avec le capteur WM | RS-T, la machine est maintenue dans une position contrôlée invariable. Les exigences relatives au comportement de commande des MMT sont ainsi réduites, c'est pourquoi les MMT dotées d'un grand circuit de mesure sont également adaptées aux mesures avec ce type de capteur.
Le mouvement d'avance requis pour mesurer le profil primaire (en tant que base pour l'analyse de l'ondulation et de la rugosité) est effectué par un axe d'alimentation intégré au capteur. Cela garantit un haut niveau de qualité de position grâce à un mouvement homogène de la pointe de mesure de rugosité.
Contrairement aux systèmes concurrents, l'utilisation d'une sphère de référence côté capteur pour soutenir le système de mesure est délibérément évitée.
Le support fourni par ces billes est destiné à réduire le circuit de mesure et à minimiser les influences de la machine. Dans une certaine mesure, cela représente un compromis entre un système autoportant et un skid.
WENZEL Metrology GmbH ne voit toutefois pas la nécessité d'utiliser une telle aide, d'autant plus qu'il existe un point décisif contre son utilisation : Accessibilité.
Figure de gauche : WM | RS-T sur une machine à mesurer les engrenages GT 450
Image de droite : Pointe de mesure de la rugosité lors d'une chirurgie du flanc de la dent
En supprimant l'utilisation d'une sphère de référence côté capteur, le système de capteur peut également être utilisé pour détecter des objets de mesure dans des conditions limites géométriques difficiles.
De telles difficultés géométriques se posent, par exemple, lors de la mesure de l'ondulation radiale et de la rugosité sur les flancs des engrenages avec des modules particulièrement petits (module 2 ou plus petit).
Dans une telle tâche de mesure, la plage de mesure est en outre limitée par les sphères de référence fixées latéralement, en tenant compte de la course requise de l'aiguille de rugosité.
Il existe également un critère décisif qui est particulièrement important pour WENZEL Metrology GmbH :
Le capteur de rugosité WM | RS-T possède deux axes de rotation (axes R et T), qui peuvent être déplacés en continu dans une plage de 0° à 360° ou de -90° à +90° afin d'obtenir le meilleur positionnement possible par rapport à la pièce.
Combiné à un axe de table rotative (C) et aux axes de coordonnées standard disponibles (XYZ), le résultat est un total 6 axes de positionnement, qui couvrent tous les degrés de liberté spatiale, ce qui est parfait, entre autres, pour les tâches de mesure liées aux engrenages sur les machines GT.
Du côté logiciel, le capteur WM | RS-T n'est pas utilisé comme capteur, mais comme tête de mesure , qui, grâce à une interface interchangeable spécialement développée, peut également être automatiquement remplacée par une sonde de numérisation (par exemple Renishaw SP600).
Afin de pouvoir mesurer une telle tête de mesure dans le système de coordonnées de la machine à mesurer, il est nécessaire de mesurer le système avec différentes positions de pivotement sur une sphère d'étalonnage. La procédure est totalement analogue à celle des têtes de mesure déjà connues telles que les Renishaw PH10-M ou PHS-2.
À cette fin, le capteur WM | RS-T a, entre autres, la possibilité d'enregistrer des points de mesure individuels.
Avec le WM | RS-T, une machine à mesurer tridimensionnelle est facilement convertie en machine à mesurer la rugosité. Intégration dans le logiciel utilisateur Coupe du monde | Quartis R2025-2 Cela va sans dire et ouvre un large éventail d'options pour les tâches de mesure basées sur la rugosité dans un avenir proche.
Dr.-Ing. Francois Torner
Responsable du développement du système
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