Réunion des comités roulements et GPS

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1 24 Réunion des comités roulements et GPS Dès publication de la nouvelle version de la norme ISO 492, les tolérances dimensionnelles des roulements et les systèmes ISO de limites et d ajustements pourront reposer sur la même base offerte par les normes ISO GPS de tolérancement dimensionnel. GPS est un acronyme très connu dans le domaine des systèmes de localisation mondiale par satellite (Global Positioning Systems), mais il peut également renvoyer à la spécification géométrique des produits (Geometric Product Specifications), plus particulièrement dans le cadre d un système de tolérancement avancé conforme aux normes ISO/ TC 213. TC 213 est le Comité technique ISO en charge des spécifications et de la vérification dimensionnelles et géométriques des produits. ISO/TC 4 est le Comité technique ISO pour les roulements. Sur un dessin technique, la spécification géométrique du produit définit généralement la forme (géométrie), les dimensions et les caractéristiques de surface d une pièce qui en assurent un fonctionnement optimal, ainsi que la dispersion autour de cet optimal pour laquelle la fonction est toujours satisfaite [1]. GPS est en outre un langage technique normalisé qui est utilisé pour exprimer les caractéristiques fonctionnelles de la pièce par rapport à des exigences techniques. Le titre de cet article fait référence à un colloque, organisé en septembre 28 à Vienne [2], qui a réuni des spécialistes des roulements et des experts GPS dans le but d aligner leurs systèmes et philosophies de tolérancement, ce qui n avait pas été possible en plus d un siècle. Ce manque d harmonisation était clairement visible au niveau des expressions de tolérances de forme et de battement spécifiques aux roulements ; il n était pas possible par ex. d utiliser ISO 111 [3] pour satisfaire aux normes applicables aux roulements. En ce qui concerne les tolérances dimensionnelles en particulier les tolérances sur l alésage et le diamètre extérieur, des confusions subsistent concernant l alignement des roulements sur les normes générales de tolérancement dimensionnel. Cet article est par conséquent consacré à la particularité des tolérances de diamètre d alésage et de diamètre extérieur des roulements. La particularité Au début, les personnes en charge de la normalisation des tolérances pour les roulements ont cherché à appliquer certaines classes de tolérance tirées du système des limites et ajustements (ISO [4] et ISO [5]). L idée a été abandonnée par la suite car il est peu à peu apparu évident que les roulements nécessitaient des principes de tolérancement spécifiques compte tenu de la flexibilité de leurs bagues. C est ce qui explique l existence de classes de tolérance pour roulements, désignées par des codes comme P6 ou P5 par exemple, sans correspondance avec les classes de tolérance selon ISO ,9* TC 4 TC 213 Les Figures 1 et 2 utilisent le même principe de base d indication des tolérances avec des limites inférieure et supérieure. Bien entendu, les valeurs de tolérance sont différentes pour permettre un certain ajustement entre la bague intérieure du roulement et l arbre, mais il existe une grande différence entre les normes applicables aux roulements ISO 492 [6] et les normes ISO et ISO applicables à l arbre. Plus précisément, la différence est la suivante : Fig. 1 : roulement avec dimension et tolérance pour le diamètre d alésage. *) Caractéristique de tolérance Δ dmp selon ISO 492. evolution.skf.com #3 212

2 indication des limites de déviation par rapport à des diamètres médians (traditionnellement appelés «diamètres moyens») et application du principe d indépendance de l alésage et du diamètre extérieur des roulements, contre indication des limites de déviation du diamètre (limites supérieure et inférieure réelles) et application de l exigence de l enveloppe pour les diamètres de l arbre et de la portée dans le logement. Cette différence n est pas visible en détail sur les Figures 1 et 2 mais doit être dûment prise en compte. Indication des limites de déviation par rapport à des diamètres médians et principe d indépendance pour les roulements Les normes de tolérancement dimensionnel des roulements sont basées sur le principe de flexibilité des bagues de roulements, autrement dit les bagues subissent des déformations lors de l installation sur l arbre ou dans le logement et les écarts de forme sont compensés dans une grande mesure. Dans un tel contexte, il n est pas nécessaire de tenir compte d un diamètre précis, mais il est judicieux de se baser sur la valeur médiane, c està-dire (d max +d min )/2, qui correspond à la valeur de diamètre la plus probable lorsque la bague est montée sur un arbre cylindrique rigide. Cet aspect est pris en compte dans la version actuelle de la norme pour roulements ISO 492 et exprimé par les tolérances sur les diamètres moyens (désormais appelés «diamètres médians») et la variation indépendante des diamètres. Plus en détail, les éléments pris en compte sont les suivants : écart du diamètre d alésage moyen dans un seul plan radial (Δ dmp ) écart du diamètre extérieur moyen dans un seul plan radial (Δ Dmp ) variation du diamètre d alésage dans un seul plan radial (V dsp ) variation du diamètre extérieur dans un seul plan radial (V Dsp ) variation du diamètre moyen d alésage (V dmp ) variation du diamètre moyen extérieur (V Dmp ). Il est par conséquent raisonnable de considérer les écarts dimensionnels et de forme de façon indépendante. Cela est cohérent du point de vue du système GPS avec le principe d indépendance décrit dans ISO 815 [7] en ces termes : «Par défaut, chaque spécification GPS relative à un élément ou relation entre éléments doit être réalisée indépendamment des autres spécifications» (Fig. 3). Indication des limites d écart du diamètre et exigence de l enveloppe sur les diamètres de l arbre et du logement Dans ce cas, tous les diamètres existants doivent être pris en compte et compris dans les limites inférieure et supérieure. L exigence de l enveloppe considère les écarts dimensionnels et formels dans un seul contexte. C est ce qui est généralement recomman- 25,6,2 w z E +,15,2 6 k5 q < 15,2 q h7 <,4 Limite supérieure de dimension Circularité : écart maximal,6 w z Limite supérieure de dimension Rectitude : écart maximal Applicable à toute section Fig. 2 : tolérancement d arbre. Bout d arbre avec dimension et tolérance pour le diamètre de l arbre. Fig. 3 : principe d indépendance. #3 212 evolution.skf.com

3 26 d 1 d 2 d x Fig. 4 : exigence de l enveloppe appliquée à un diamètre extérieur. dé dans les cas d ajustements incertains et serrés (souvent employés pour les ajustements du roulement sur l arbre/dans le logement) car cela permet de conserver un certain contrôle entre les écarts dimensionnels et formels pour pouvoir optimiser la qualité de l ajustement. L exigence de l enveloppe est exprimée à travers deux exigences fonctionnelles : La surface de l élément cylindrique ne doit pas s étendre au-delà de l enveloppe de forme parfaite placée (limite supérieure de tolérance sur les diamètres extérieurs et limite inférieure de tolérance sur les diamètres d alésage) ; Aucune taille locale réelle ne doit être inférieure à la limite inférieure de tolérance sur les diamètres extérieurs ni supérieure à la limite supérieure de tolérance sur les diamètres d alésage (Fig. 4). Cela vaut pour tous les écarts de forme (Fig. 5). L exigence de l enveloppe a été intégrée dans les versions précédentes d ISO et ISO ; elle était invoquée à chaque référence à un code de tolérance comme H7 par ex. Les versions actuelles d ISO et ISO ne sont plus basées sur l exigence de l enveloppe. Elle doit par conséquent être indiquée par le biais du symbole additionnel conformément à ISO L exigence de l enveloppe est l un des modificateurs de spécifications possibles d après ISO est appliquée la plupart du temps dans les cas d ajustements serrés et incertains pour conserver le statut des anciennes normes ISO 286 selon lesquelles cette exigence était donnée par défaut. D autres possibilités de spécification des tolérances sur les diamètres d arbre et de logement, comme la circonférence ou le diamètre de zone, peuvent être plus appropriées pour décrire la fonction d un ajustement. Nouvelles indications de tolérances GPS Les bases pour les indications de tolérances dimensionnelles sur des éléments cylindriques sont données dans ISO [8]. L indication dimensionnelle par défaut selon cette norme est la dimension entre deux points, qui se définit comme la dimension entre deux points opposés pris sur l élément de dimension concerné. Pour un diamètre, cette taille entre deux points peut être appelée «diamètre entre deux points». Cette indication par défaut est symbolisée par LP, mais il n est pas nécessaire de faire figurer ce symbole sur le dessin. En juin 27, avant le colloque, ISO/TC 4 (Comité technique ISO pour les roulements) a décidé de convertir les tolérances pour roulements en symboles et définitions GPS (ISO/TC 213). Cette décision a été acceptée par tous les membres du comité ISO/ TC 4 à la condition que les grandes caractéristiques de tolérances des roulements (écart des diamètres moyens par ex.) soient conservées. Le système ISO GPS n incluait pas alors de symbole pour exprimer les diamètres moyens. Il a, par conséquent, été nécessaire d actualiser le système ISO GPS, et concernant le tolérancement dimensionnel, ISO/TC 4 a demandé l introduction de modificateurs de spécifications dans ISO , à savoir : SD pour dimension médiane, correspondant au terme traditionnel applicable aux roulements du «diamètre moyen» ; SR pour plage de dimensions, correspondant au terme traditionnel applicable aux roulements de «variation des diamètres». Ces modificateurs sont désormais inclus dans ISO et peuvent être utilisés en plus des valeurs de tolérances pour exprimer les définitions de roulements correspondantes, par ex. : SD ACS pour Δ dmp et Δ Dmp SR ACS pour V dsp et V Dsp SD ACS SR pour V dmp et V Dmp ACS (Any Cross Section, toute section) qui figurait déjà dans ISO correspond à l expression applicable aux roulements «dans un seul plan radial». La Figure 6 représente une cotation de dessin correct. ISO 492 est actuellement en cours de révision. Il a déjà été décidé d exprimer les spécifications de tolérance sur le diamètre des roulements à partir des spécifications de base ISO GPS et des modificateurs. Un certain nombre de collaborateurs SKF participent à cette révision. La publication de la norme ISO 492 révisée est prévue pour fin 213. Avantages offerts par l application des spécifications de tolérances dimensionnelles ISO GPS Il apparaît clairement que les indications des tolérances sur la Fig. 6 sont plus détaillées que celles de la Fig. 1. Mais la grande différence est qu il n est plus nécessaire de se référer aux détails comme indiqué dans ISO 492 et d autres normes spécifiques aux roulements car toutes les informations détaillées sont directement exprimées par les modificateurs de spécifications selon ISO Il s agit d un avantage de taille pour les utilisa- evolution.skf.com #3 212

4 149,96 teurs des dessins techniques qui n ont plus besoin de connaître tous les détails des normes applicables aux roulements. La visibilité directe de la spécification requise n est qu un avantage parmi d autres de l application des spécifications de tolérances dimensionnelles ISO GPS, mais les normes concernées englobent d autres détails supplémentaires qui sont importants pour éviter les malentendus et erreurs d interprétation, en particulier lors de mesures. L un de ces détails est l association, autrement dit la manière de réduire la forme réelle d un élément à des caractéristiques géométriques idéales clairement définies comme l axe rectiligne ou des cylindres. Différentes méthodes d association sont disponibles. Nous pouvons citer le cylindre circonscrit maximal ou le cylindre de la somme des moindres carrés parmi d autres exemples de ces méthodes. Ces méthodes différentes donnent des résultats différents pour la détermination d éléments géométriques idéaux. Par conséquent, il est nécessaire de convenir d une méthode spécifique pour garantir des résultats de mesure reproductibles par exemple. Dans les normes ISO GPS, les méthodes d association couramment utilisées sont normalisées et dès que les normes concernées sont appliquées, ces méthodes par défaut sont invoquées dans la spécification. Seules les méthodes de dispersion requises doivent être incluses explicitement dans la spécification. ISO , puis ISO [9] définissent comme méthode d association par défaut pour la taille entre deux points la méthode de la somme des moindres carrés (Fig. 7). 149,96,7 SR ACS,5 SD ACS SR 6,9 SD ACS ,96 Fig. 5 : exigence de l enveloppe sur différents écarts de forme sur un diamètre extérieur. Fig. 6 : indications de tolérances ISO GPS pour diamètres de roulements. 95,1 SD ACS Dimension locale réelle,8 SR ACS,5 SD ACS SR 1 Surface d alésage extraite. 2 Cylindre associé (cylindre de la somme des moindres carrés). 3 Axe de cylindre associé. 4 Plan perpendiculaire à l axe associé. 5 Cercle associé (cercle de la somme des moindres carrés). 6 Centre du cercle associé. 7 Diamètre entre deux points. 27 Par Hans Wiesner Expert en spécification géométrique des produits Développement technologique Groupe SKF Normes et pratiques (Autriche) #3 212 evolution.skf.com Fig. 7 : association pour dimension entre deux points sur un cylindre. Voir résumé et références page suivante

5 Résumé Les spécifications de tolérances des roulements sont spéciales et ne peuvent être comprises qu en tenant compte de tous les détails de la norme ISO 492. Celle-ci a été applicable pendant plus de 1 ans. Dès publication de la nouvelle version, les tolérances dimensionnelles des roulements et les systèmes ISO de limites et ajustements pourront reposer sur la même base offerte par les normes ISO GPS de tolérancement dimensionnel. Elle offrira un gros avantage aux utilisateurs de spécifications de roulements car il ne sera plus nécessaire de connaître tous les détails de la norme de tolérancement spécifique aux roulements ISO 492. Les dessins qui en résultent sont plus complets et sans ambiguïté. 28 Références [1] ISO/TR : Spécification géométrique des produits (GPS) Schéma directeur. [2] ON-V 41 : Rolling bearings TC4 meets GPS TC 213 Proceedings of Vienna Symposium. Première édition 28. Éditions Austrian Standards plus. [3] ISO 111 : Spécification géométrique des produits (GPS) Tolérancement géométrique Tolérancement de forme, orientation, position et battement. [4] ISO : Spécification géométrique des produits (GPS) Système de codification ISO pour les tolérances sur les tailles linéaires Partie 1 : base des tolérances, écarts et ajustements. [5] ISO : Spécification géométrique des produits (GPS) Système de codification ISO pour les tolérances sur les tailles linéaires Partie 2 : tableaux des classes de tolérance normalisées et des écarts limites des alésages et des arbres. [6] ISO 492 : Roulements Roulements radiaux Tolérances. [7] ISO 815 : Spécification géométrique des produits (GPS) Principes fondamentaux Concepts, principes et règles. [8] ISO : Spécification géométrique des produits (GPS) Tolérancement dimensionnel Partie 1 : tailles linéaires. [9] ISO : Spécification géométrique des produits (GPS) Éléments géométriques Partie 2 : ligne médiane extraite d un cylindre et d un cône, surface médiane extraite, taille locale d un élément extrait. evolution.skf.com #3 212