GUIDE D INFORMATION SUR LES METHODES DE MESURAGE DES ETATS DE SURFACE UTILISEES HORS INDUSTRIE AUTOMOBILE FRANCAISE

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1 Comité de normalisation des moyens de production GUIDE D INFORMATION SUR LES METHODES DE MESURAGE DES ETATS DE SURFACE UTILISEES HORS INDUSTRIE AUTOMOBILE FRANCAISE Origine : CNOMO GE40-011N Mars 1993 ICS : Reproduction interdite

2 Mars /41 GE40-011N Le présent guide complète les normes : NF E , AFNOR E et E Avant-propos Ce document a été réalisé en collaboration avec l ENSAM-ISES de Châlons-sur-Marne. Objet et domaine d application Ce guide donne des informations sur les spécifications, les paramètres et les méthodes de mesurage non utilisés dans les productions de série de l industrie automobile française afin de faciliter les relations techniques avec les sociétés qui les utilisent. Etat de surface, Mesurage Descripteurs Modifications Par rapport à l'édition précédente : Annule la norme CNOMO E N d Août Remplace HOMOLOGATION Annule la norme CNOMO E N d Août PSA Peugeot Citroën RENAULT Origine : CNOMO ÉTABLI PAR COMMISSION 40 M. NOGARET I. GUYON

3 Mars /41 GE40-011N Sommaire Page 1 Tolérances et procédés d élaboration Relation entre la tolérance dimensionnelle et la rugosité Procédés d'élaboration Autres paramètres non retenus Ra : Ecart moyen arithmétique de rugosité Ry : Hauteur maximale du profil à l'intérieur d'une longueur de base Rz : Profondeur moyenne de rugosité sur 5 longueurs de base Norme DIN Norme ISO 4287/ Rp : Profondeur d aplanissement de rugosité Paramètres Rk, Rpk, Rvk, Mrl, Mr2 (Norme DIN 4776) Calcul de Rpk et Rvk Anciens symboles de façonnage Conclusion Symbolisation ISO Symboles utilisés Disposition des spécifications Indication de la rugosité Direction des stries d'usinage Symboles non accompagnés de spécifications Méthodes de mesurage Filtrage électrique Filtres électriques passe haut Filtres électriques passe bas Filtrage par la ligne des moindres carrés sur la longueur de base (Normes ISO actuelles) Filtrage par filtre numérique à " correction de phase "... 26

4 Mars /41 GE40-011N 4.4 Reconnaissance du filtre utilisé par un appareil Sans filtrage Filtre ISO 2RC Filtre gaussien Paramètres calculés à partir de la ligne moyenne Choix de la longueur de base Choix de la longueur de base à partir de AR Paramètre Rp Paramètre Ry (suivant l'lso) Exemple de valeurs des paramètres Rp - Rz DIN - Ry - Ra en fonction de la valeur de la longueur de base sélectionnée Captage par système patin-palpeur Principe Interaction des systèmes patin-palpeur et de la géométrie du profil Application réelle Conclusion Echantillons de comparaison viso-tactiles Liste des documents de référence Tolérances et procédés d élaboration 1.1 Relation entre la tolérance dimensionnelle et la rugosité La tolérance dimensionnelle définit deux surfaces Iimites idéales correspondant au maximum et au minimum de matière admissible. Les surfaces définies par les tolérances dimensionnelles sont implicitement d'une parfaite correction géométrique. Les Services d'etudes doivent donc spécifier, chaque fois que cela est possible, en plus de l'état de surface, le défaut de forme maximal admissible. A titre indicatif, et en l'absence de clause portée au plan, on admet généralement que la valeur de R ne doit pas excéder : IT 2 pour les qualités grossières 8 IT 4 pour les qualités fines 7

5 Mars /41 GE40-011N 1.2 Procédés d'élaboration Les Services d'etudes doivent spécifier la forme de la surface, à l'aide des symboles normalisés. Il appartient aux Services Méthodes de choisir le procédé d'élaboration permettant d'obtenir la surface demandée. Le tableau ci-après, donnant les abréviations des principaux procédés d'élaboration (extrait de la norme NF E ) est donc cité uniquement à titre indicatif.

6 Mars /41 GE40-011N Le tableau ci-dessous donne, à tare indicatif, les valeurs de rugosité R obtenues avec différents procédés d'usinage.

7 Mars /41 GE40-011N 2 Autres paramètres non retenus Ce fascicule a pour but de permettre la compréhension des paramètres qui ne sont pas retenus dans la norme Automobile Française, mais qui sont référencés dans les normes : et 2, DIN 4768, AFNOR E Préambule Les paramètres ISO sont actuellement calculés : sur une longueur de base, qui est la longueur de coupure du filtre électrique passe haut appelé aussi "cut-off" ou λ ph. Les longueurs normalisées sont : - 0,08-0,25-0,8-2,5-8. La ligne de référence est la ligne des moindres carrés sur une longueur de base. Figure 1 Les paramètres moyens sont la moyenne des valeurs obtenues sur 5 longueurs de base. Nota : 1. Les filtres électriques donnent une ligne moyenne approchée (risque de déphasage). 2. Les normes ISO sont en cours de révision ; la référence retenue sera le filtre mathématique gaussien" " dit à "correction de phase". 2.1 Ra : Ecart moyen arithmétique de rugosité Le Ra est égal à la moyenne arithmétique de la valeur absolue d'ordonnée Y entre chaque point du profil et la ligne moyenne : Figure 2

8 Mars /41 GE40-011N sur certains dessins, on peut encore trouver les anciennes désignations suivantes : CLA : Center Line Average AA : Arithmetic Average il n'existe pas de corrélation entre les paramètres R et Ra pour des surfaces usinées dans des conditions différentes. Cependant, pour un même type d'usinage, une même machine, une même matière et des formes de profil homothétiques, on peut avoir un certain rapport entre les paramètres R et Ra. Il faut la déterminer expérimentalement pour chaque cas considéré. 2.2 Ry : Hauteur maximale du profil à l'intérieur d'une longueur de base C'est la distance entre le point le plus haut des saillies et le point le plus bas des creux, à l'intérieur de la longueur de base. Figure Rz : Profondeur moyenne de rugosité sur 5 longueurs de base II existe deux définitions du Rz : Norme DIN 4768 La rugosité moyenne Rz est la moyenne arithmétique des profondeurs de rugosité de cinq zones d'évaluation successives de longueur égale à la longueur de base l. Figure 4 Nota : D'après les normes ISO, ce paramètre s'appelle Ry 5. Sur certains appareils ce paramètre est appelé Rtm.

9 Mars /41 GE40-011N Norme ISO 4287/1 La hauteur des irrégularités d'après dix points Rz est la distance moyenne entre les cinq points les plus hauts des saillies et les cinq points les plus bas des creux, se trouvant dans les limites de la longueur de base, mesurée à partir d'une ligne parallèle à la ligne moyenne et ne coupant pas le profil : Figure 5 Nota : Dans la révision en cours de la norme ISO , il a été décidé de supprimer le Rz ISO. 2.4 Rp : Profondeur d aplanissement de rugosité On notera que le paramètre Ra est une moyenne donnée sans écart type. Il peut être complété, dans certains cas, par la profondeur de la ligne moyenne : Figure 6 Extrait de la norme AFNOR E Rp = profondeur d'aplanissement de rugosité Ra = écart moyen arithmétique par rapport à la ligne moyenne de rugosité

10 Mars /41 GE40-011N Dm = ligne moyenne : droite menée parallèlement à l'axe des abscisses la position unique de la droite est telle que : Application numérique : filtrage électrique λfph de 0,8 mm Rp = 15 µm et Ra = 4,6 µm 2.5 Paramètres Rk, Rpk, Rvk, Mr1, Mr2 (Norme DIN 4776) Destinés à la mesure de la rugosité superficielle de matériaux poreux (frittés, fonte GS, chemises, moteur...). Ils caractérisent la courbe de taux de partance microgéométrique, mais avec une procédure de redressement (pour éliminer les creux) assez complexe utilisant 2 fois un filtre mathématique. Ces paramètres sont utilisés à titre expérimental dans l'automobile française. Profil réel non filtré (les vallées sont hachurées) Profil réel non filtré après suppression des vallées Profil de référence de rugosité

11 Mars /41 GE40-011N Profil de référence superposé au profil non filtré Profil de rugosité redressé Procédure de filtrage avec suppression des vallées Figure 7 Les paramètres Rpk, Rk et Rvk correspondent respectivement aux critères CR, CL, CF mais avec une détermination automatique des points Mr1 et Mr2. Figure 8 Calcul de Rk, Mr1 et Mr2

12 Mars /41 GE40-011N Calcul de Rpk et Rvk Les points d'intersection de la sécante de plus faible pente avec les axes déterminent les paramètres Rk, Mr1 et Mr2. Pour déterminer Rpk on recherche le triangle tel que sa surface A1 (Fig. 9) est égale à la surface hachurée limitée par la courbe d'abbott (Fig. 8). Même procédure pour le calcul de Rvk. Figure 9 Calcul de Rpk et Rvk 2.6 Anciens symboles de façonnage L'emploi des symboles de façonnage dont la signification était imprécise est abandonné. A titre indicatif, nous suggérons les correspondances approximatives suivantes : : valeur maximum de R : au-dessous de 20 µm : valeur maximum de R : de 16 à 25 µm : valeur maximum de R : au-dessus de 20 µm Par contre, une surface brute ou grossièrement usinée continue d'être affectée du signe ~. Nota : Des observations sur les paramètres Ra, Rz, Rp et Ry sont données dans le chapitre 4 " Méthodes de mesurage ". Le calcul de leur valeur est lié au choix du filtre électrique " passe haut " utilisé.

13 Mars /41 GE40-011N 2.7 Conclusion Les normes CNOMO ne retiennent pas ces paramètres pour les raisons suivantes : II s'agit de valeurs statistiques qui ne donnent pas une idée physique du profil (espacements profondeur) et ne font pas ressortir les différences entre les surfaces. Le calcul de la valeur de ces paramètres nécessite le choix d'une longueur de base et/ou d'un filtre passe haut. Le choix de la valeur de la longueur de base est fonction du pas moyen, qu'il est nécessaire de connaître. En l'absence de méthode de calcul de la valeur du pas, la longueur de base est choisie conventionnellement ou laissée à l'initiative de l'opérateur. Les normes CNOMO, en définissant la valeur du pas moyen AR, éliminent le risque d'un mauvais choix de la longueur de base. Ces paramètres ne permettent pas, actuellement, de séparer, ni de quantifier l'ondulation (AW et W). L'ISO étudie actuellement, la mesure de l'ondulation sur la ligne moyenne avec filtre à correction de phase, ainsi que l'introduction des paramètres liés aux motifs (R et W). 3 Symbolisation ISO Le présent guide a pour but de permettre la lecture de plans d'origine étrangère comportant des «indications des états de surface sur les dessins». IL NE DOIT PAS ETRE UTI LISE PAR LES SOCIETES D'AUTOMOBILES FRANCAISES, QUI ONT ADOPTE LA SYMBOLISATION AFNOR, DIFFERENTE DE CELLE DE L'ISO. 3.1 Symboles utilisés Le symbole de base est constitué par deux branches de longueur inégale comme l'indique la figure 10. La branche la plus longue est complétée par un trait horizontal suivant la figure 11 lorsque certaines spécifications sont ajoutées (voir 3.2) Lorsqu'un trait horizontal complète la branche la plus courte suivant la figure 12 cela signifie qu'un enlèvement de matière par usinage est exigé. La présence d'un cercle entre les deux branches suivant la figure 13 signifie qu'un enlèvement de matière est interdit.

14 Mars /41 GE40-011N 3.2 Disposition des spécifications Les spécifications sont disposées par rapport au symbole comme l'indique la Figure 14. a : Valeur de la rugosité Ra soit en micromètres ou en microinches, soit par l'indication du numéro de la classe de rugosité, (voir paragraphe 3.3.). b : Procédé de fabrication, traitement ou revêtement. c : Longueur de base. d : Direction des stries d'usinage. Fig. 14 e : Surépaisseur d usinage f : Valeurs de rugosité autres que Ra (entre parenthèses). 3.3 Indication de la rugosité Si une seule indication Figure en a (fig. 14), elle représente la valeur maximale admise de rugosité Ra. Si deux valeurs figurent en a, l'une au-dessus de l'autre, elles représentent les limites maximales et minimales du paramètre de rugosité Ra La valeur de rugosité Ra est parfois indiquée par un numéro de classe. Le tableau ci-dessous donne les numéros de classe utilisés :

15 Mars /41 GE40-011N 3.4 Direction des stries d'usinage Le tableau ci-dessous donne la signification des symboles de direction des stries.

16 Mars /41 GE40-011N 3.5 Symboles non accompagnés de spécifications Le symbole de base (Fig.14) peut être utilisé, sans autre indication, à la suite d'un symbole d'état de surface figurant en légende, comme représenté à la Figure 15. Il signifie, dans ce cas, que l'état de surface figurant avant la parenthèse est exigé pour toutes les surfaces ne comportant pas de symbole particulier. Fig Le symbole suivant la Figure 13 peut être utilisé, sans autre indication, sur un dessin d'opération. Il indique alors que la surface concernée doit rester telle qu'elle a été obtenue, avec ou sans prélèvement de copeaux, à un stade précédent de fabrication Si un même état de surface est exigé pour un grand nombre de surfaces usinées de la pièce, l'un des symboles selon les Figures 10, 12 ou 13, peut être inscrit, sans autre indication, sur les surfaces correspondantes. Sa signification est alors précisée en légende sur le dessin, comme représenté, par exemple, aux Figures 16, 17 et 18. Fig. 16 Fig. 17 Fig Un symbole inscrit sur certaines surfaces peut n'être accompagné que d'une lettre repère. La signification est alors précisée en légende sur le dessin, comme représenté à la Figure19. Fig.19 4 Méthodes de mesurage L'algorithme de la norme CNOMO E N fait, dans un profil mesuré, la séparation des irrégularités. Il teste chaque motif en pas et en profondeur, suivant Xp. Yp. C'est une reconnaissance de forme des irrégularités en pas et en profondeur qui permet le classement en ordre, à partir de conventions basées sur l'expérience et les statistiques. Il existe d'autres méthodes de séparation, la principale étant le filtrage électrique. L'utilisation des microprocesseurs permet l'introduction de méthodes de séparation numériques. L'ISO étudie actuellement un projet de norme sur les filtres numériques, dits " à correction de phase " qui sont cités ici pour information.

17 Mars /41 GE40-011N 4.1 Filtrage électrique On distingue deux types de filtrage électrique (comprenant des résistances et des condensateurs, ou filtres RC). le filtrage électrique passe haut qui utilise des filtres électriques passe haut, ayant des caractéristiques normalisées ISO. le filtrage électrique passe bas, dont les filtres ne sont pas normalisés à l'lso Filtres électriques passe haut On désigne un filtre électrique passe haut par ses caractéristiques de transmission : abréviation d'un filtre électrique passe haut : λ Fph longueur d'onde de coupure normalisée d'un filtre électrique (cut-off en langue anglaise) passe haut : c'est la longueur d'onde en mm d'un signal sinusoïdal dont l'amplitude est transmise à 75 % ± 5 %. Sur le plan ISO, elle prend maintenant le nom de longueur de base. Exemple : un signal sinusoïdal de 0,75 mm de longueur d'onde entrant dans un filtre électrique RC normalisé λ fph = 0,75, sort avec une amplitude recuite à 75 % ± 5 %. Les valeurs supérieures de transmission ont été normalisées dans la série suivante, pour les filtres électriques passe haut : valeurs en mm : 0,08-0,25-0,8-2, Utilisation des filtres électriques passe haut (λfph) Les filtres électriques passe haut des profilomètres à réponse électrique laissent passer d'une manière satisfaisante l'étendue des fréquences 5 fois plus petites que la valeur de coupure du filtre. Ils servent à la formation de la ligne moyenne de zéro électrique du signal qui devient la base de traitement pour le calcul des paramètres (Ra - Rz - Ry - etc.) Effets des filtres électriques passe haut sur la forme des profils mesurés En raison de la constante de temps de deux filtres RC montés en série, les filtres électriques provoquent des séparations de fréquences déphasées et déforment la géométrie des profils. La figure 20 montre l'effet d'un filtre électrique sur la forme et l'amplitude de trois profils géométriques où on notera que les filtres électriques n'apportent pas de modification des fréquences transmises.

18 Mars /41 GE40-011N PROFIL REEL PROFIL MESURE Figure 20 La hauteur est restituée à 140% pour le profil carré La hauteur est restituée à 92 % pour le profil isocèle La hauteur est restituée à 100 % pour le profil triangulaire droit Caractéristiques de transmission des filtres électriques «passe haut» Le tableau 1 donne les principales caractéristiques de transmission des filtres normalisés les plus utilisés. Il permet des lectures numériques directes. Le tableau 2 donne les courbes caractéristiques de transmission des filtres de 0,08-0,25-0,8-2,5-8. La Figure 21 illustre l'influence de ces filtres sur des enregistrements obtenus à partir d'un palpage sur un profil de surface donné.

19 Mars /41 GE40-011N Tableau 1

20 Mars /41 GE40-011N Tableau 2 CARACTERISTIQUES DE TRANSMISSION DES FILTRES ELECTRIQUES PASSE HAUT NORMALISES ISO

21 Mars /41 GE40-011N Figure 21

22 Mars /41 GE40-011N Longueurs de palpage recommandées par l'lso Dans la première partie du traitement du signal, (appelée pré-course), la ligne moyenne doit d'abord s'établir dans les filtres. Pendant ce temps, le traitement du signal ne peut être effectué. Le tableau 3 donne les longueurs de palpage recommandées par l'lso aux constructeurs d'appareils. Tableau 3 LONGUEURS DE PALPAGE RECOMMANDEES PAR ISO Filtres électriques passe bas On désigne un filtre passe bas par ses caractéristiques de transmission. Abréviation d'un filtre électrique passe bas : λ Fpb Longueur d'onde de coupure d'un filtre passe bas : c'est la longueur d'onde d'un signal sinusoïdal dont l'amplitude est transmise à 75 % ± 5 %. (Norme DIN 4768) Les valeurs inférieures de transmission normalisées par la norme DlN 4768 sont dans la même série que celles des filtres passe hauts Utilisation des filtres passe bas Ils laissent passer les basses fréquences du signal capté. Ils atténuent plus ou moins les profondeurs (amplitudes) des écarts et laissent passer d'une manière satisfaisante l'étendue des fréquences égales ou 5 fois plus grandes que la valeur de coupure du filtre. Nota : La norme DIN actuelle normalise le filtre numérique correcteur de phase dont la longueur de base correspond à une amplitude transmise de 50 % Caractéristiques de transmission des filtres électriques passe bas Le tableau 4 donne les principales caractéristiques de transmission des filtres les plus utilisées DIN ( 4774). Il permet des lectures numériques directes. Le tableau 5 donne les courbes caractéristiques de transmission des filtres de 0,08-0,25-0,8-2,5 et 8. La Figure 22 illustre l'influence de ces filtres sur des enregistrements obtenus à partir d'un palpage sur un profil de surface donné.

23 Mars /41 GE40-011N Tableau 4

24 Mars /41 GE40-011N Tableau 5 CARACTERISTIQUES DE TRANSMISSION DES FILTRES ELECTRIQUES PASSE BAS SELON LA NORME DIN 4774

25 Mars /41 GE40-011N Figure 22 ENREGISTREMENTS PROFILS OBTENUS AVEC FILTRES ELECTRIQUES PASSE BAS (REFERENCE DECAPTAGE EXTERNE)

26 Mars /41 GE40-011N 4.2 Filtrage par la ligne des moindres carrés sur la longueur de base (Normes ISO actuelles) L'ISO a introduit la notion de longueur de base. Un profil mesuré peut être découpé en longueurs de base (voir Figure 23). Longueurs de base normalisées exprimées en mm: 0,08-0,25-0,8-2, Sur une longueur de base, il est possible de rechercher une ligne moyenne unique, «la droite des moindres carrés». Celle-ci devient la référence de calcul des paramètres sur une longueur de base. En faisant la moyenne des valeurs des paramètres calculés sur cinq longueurs de base minimum, on a une corrélation satisfaisante avec la valeur du paramètre calculé à partir de la ligne moyenne de zéro électrique, déterminée avec un filtre électrique ayant une longueur de coupure de même valeur que la longueur de base de 0,8 mm. Les paramètres n'étant calculés que sur cette longueur de base, à partir de la ligne moyenne, la longueur de base va agir comme un filtre qui ne laisse passer que les informations relatives à la rugosité, en éliminant celles relatives à l'ondulation. Remarque : La longueur de base est l'image de ce que réalise le filtre électrique. L'lSO a introduit par cette méthode le traitement graphique des profils mesurés. Figure Filtrage par filtre numérique à " correction de phase " L ISO étudie actuellement le remplacement de la ligne des moindres carrés par un filtre numérique dit «à correction de phase» ou «gaussien» dont les caractéristiques sont les suivantes (Figure 24).

27 Mars /41 GE40-011N Figure 24 FONCTION DE PONDERATION DU FILTRE CORRECTEUR DE PHASE On obtient l'ordonnée y m de la ligne moyenne en un point en faisant la moyenne pondérée des points du profil situés de part et d'autre, l'ordonnée (y) de chaque point étant pondérée par une valeur s(x) fonction de sa distance (x - x o ) au point considéré. Equation de la fonction de pondération : x λ c = Position par rapport au centre de la fonction de pondération. = Longueur de base du filtre α = In (2) π = 0,4697

28 Mars /41 GE40-011N Equation de la caractéristique de transmission du profil de rugosité (Filtre correcteur de phase) a 0 a 2 = Amplitude d'un profil sinusoïdal avant filtrage = Amplitude de ce profil après filtrage α = λ c λ In (2) π = 0,4697 = Longueur de coupure du filtre (= Longueur de base) = Longueur d'onde du profil sinusoïdal LONGUEUR D'ONDE (sm) en mm Figure 25 CARACTERISTIQUES DE TRANSMISSION DES FILTRES CORRECTEURS DE PHASE DE LONGUEURS DE BASE λ c = 0,08 ; 0,25 ; 0,8 ; 2,5 ; 8 mm La caractéristique de transmission indique de combien l'amplitude d'un profil sinusoïdal est atténuée en fonction de sa longueur d'onde. C'est la transformée de Fourier de la fonction de pondération.

29 Mars /41 GE40-011N 4.4 Reconnaissance du filtre utilisé par un appareil En palpant une rainure étroite et profonde, la ligne moyenne représente la forme de la fonction de pondération du filtre. (Figures 28-30) Sans filtrage Figure 26

30 Mars /41 GE40-011N Filtre ISO 2RC Figure 27. Figure 28

31 Mars /41 GE40-011N Filtre gaussien Figure 29 Figure 30

32 Mars /41 GE40-011N 4.5 Paramètres calculés à partir de la ligne moyenne Choix de la longueur de base Méthode préconisée par la norme ISO 4288 La longueur d'onde de coupure est choisie égale à la longueur de base spécifiée avec les exigences de rugosité de surface de la pièce à contrôler. Dans la majorité des cas, il n'est pas nécessaire de spécifier les valeurs des longueurs de base sur les dessins ou autres documents techniques ; dans ce cas, les valeurs données dans les tableaux 6, 7 ou 8 doivent être utilisées pour la mesure des paramètres R a, R y et R z *. Cependant, pour les cas spéciaux qui nécessitent le choix de valeurs des longueurs de base autres que celles indiquées dans les tableaux, les longueurs de base et d'évaluation doivent être fixées. * Il s'agit ici du R z DIN (ou R y5 ISO). Tableau 6 Longueurs de base pour le mesurage de R a de profils non périodiques (par exemple profils rectifiés) Tableau 7 Longueurs de base pour le mesurage de R z et R y de profils non périodiques (par exemple profils rectifiés) Tableau 8 Longueurs de base pour le mesurage de R z et R a de profils périodiques (par exemple profils tournés) Note : Bien que le paramètre S m du tableau 8 sot défini conformément à la norme ISO , pour l'utilisation pratique du tableau 8 il est nécessaire de déterminer ce paramètre soit à partir de la surface ellemême, soit graphiquement.

33 Mars /41 GE40-011N Choix de la longueur de base à partir de AR Si le choix se fait par le pas, il est possible de prendre AR à la place de S m. Exemple d'application : pièce tournée avec une avance par tour de 0,05 mm Figure 31 Diagramme recherche du pas AR : AR = 50 µm recherche des autres fréquences supérieures à AR : un pas AW = 800 µm détermination de la valeur de la longueur de base du titre électrique λ Fph 50 x 5 = 250 µm filtre électrique choisi : λ Fph = 0,25 mm = 250 µm le tableau 1 indique : l'amplitude de la rugosité passera à 98,7 % vérification AW > 3 λ Fph 800 > 750 µm le tableau 1 indique : l'amplitude de l'ondulation passera à 22,7 % sélection du filtre de 0,25 mesurage Ra = 0,42 sélection du filtre immédiatement supérieur = 0,8 mesurage Ra = 0,49 sélection du filtre immédiatement supérieur, si la longueur de captage est suffisante pour le filtre de 2,5 mm mesurage Ra = 0,59 La progression de la valeur de Ra montre la présence d'une ondulation. mesurer l'ondulation : W = 1,55 µm

34 Mars /41 GE40-011N Paramètre Rp Tous les profils symétriques ont la caractéristique d'avoir des paramètres R - Ra - Ry - AR qui sont de valeurs respectivement égales. Seul le paramètre Rp à une valeur différente. C'est pour cela que dans les profils filtrés on l'appelle parfois : coefficient d'asymétrie. Figure 32 La figure 32 donne une illustration du paramètre Rp sur deux profils symétriques que l'on ne retrouve jamais dans un même type d'usinage. Nota : Faire par rapport à la ligne moyenne la somme des valeurs absolues des Yp est équivalent à retourner par rapport à cette ligne moyenne les creux en bosses. Ce retournement est imagé en ligne interrompue Paramètre Ry (suivant l'lso) Sur une longueur de base, on cherche, par rapport à la ligne moyenne, la valeur absolue de la plus grande hauteur et profondeur et on en fait la somme. Elle est désignée sous la valeur Ry. La moyenne des valeurs Ry i, calculée pour cinq longueurs de base successives est désignée parle paramètre Ry 5 à l'lso et Rz dans les normes DIN. Cette valeur est parfois désignée Rt ou Rtm sur les appareils. Exemple : Profil tourné. Figure 33

35 Mars /41 GE40-011N Tableau 9 IDENTIFICATION DES SOMMETS OU CREUX PRIS EN COMPTE POUR CALCULER LES PARAMETRES Ry Observation sur le paramètre Ry Sa valeur dépend du choix de la valeur de la longueur de base ou du filtre électrique : le paramètre Ry est différent du paramètre R sur les surfaces présentant des bavures au sommet des aspérités. Pour exemple : Dans les fontes où il y a des creux apériodiques provenant des ruptures de lamelles de graphite, le paramètre Ry est de valeur plus importante que le paramètre R. Celui-ci subit une discrimination d'amplitude et n'est plus influencé par l'ondulation Exemple de valeurs des paramètres Rp - Rz DIN - Ry - Ra en fonction de la valeur de la longueur de base sélectionnée Voir tableau 10 et figure 34. Profil avec rugosité de pas : AR : 0,05 mm et ondulation de pas : AW : 0,8 mm On voit que les paramètres peuvent varier en fonction de la longueur de base, dont le choix est laissé à l'opérateur : Si l'on fait passer la longueur de base de 0,25 à 2,5 : la valeur de Ra varie de 38 %, celle du Rz DIN et de Ry 5 varient de 28 %.

36 Mars /41 GE40-011N Tableau 10 Figure Captage par système patin-palpeur Principe Le captage par système patin-palpeur est une référence de captage qui permet dans un profil de mesurer en Yp la distance entre un peint du patin posé sur le profil et un autre point du profil exploré par le palpeur Interaction des systèmes patin-palpeur et de la géométrie du profil Cette technique de captage est tributaire de l'interaction entre les irrégularités de profil, le rayon du patin et la distance patin-palpeur. Le tableau 11 montre le film de l'interaction entre un patin et la rayure d'un plan de verre étalon. L'interaction produira un pic dans le profil mesuré qui n'existe pas sur la surface.

37 Mars /41 GE40-011N Tableau 11 De nombreux modèles de capteurs avec patin-palpeur ont été construits. La norme AFNOR E présente les modèles principaux et leur domaine approximatif d'utilisation. En fonction du rayon du patin et de la distance patin-palpeur, ils restituent plus ou moins bien la profondeur d'ondulation. La figure 35 montre un capteur simplifié avec une distance patin-palpeur égale au pas de l'ondulation du profil réel. Dans ce cas, le profil mesuré ne présentera pas d'ondulation. Figure 35

38 Mars /41 GE40-011N La Figure 36 montre un capteur simplifié avec distance patin-palpeur égale à la moitié du pas d ondulation du profil réel. Dans ce cas, le profil mesuré présentera une profondeur d'ondulation double de celle du profil réel Application réelle Figure 36 La figure 37 présente un profil mesuré capté avec référence indépendante de la surface. Il est l'image la plus proche du profil réel. AR = 50 µm AW = 875 µm R = 2,18µm Ra (0,8) = 0.82 µm Figure 37 Le profil mesuré de la figure 38 a été capté sur le même profil réal que celui de la Figure 37, mais avec un capteur dont la distance patin-palpeur est un multiple de la valeur de AW (K x 875 µm). L'ondulation est annulée. AR = 50 µm AW = 875 µm R = 2,28 µm Ra (0,8) = 0,78 µm Figure 38

39 Mars /41 GE40-011N Le profil mesuré de la Figure 39 a été capté sur le même profil réel que les précédents, mais avec un capteur dont la distance patin-palpeur est un multiple de AW + 0,4 mm (K x 0, ,4). La profondeur d'ondulation est doublée. AR = 50 µm AW = 875 µm R = 2,20 mn Ra (0,8) = 1 µm Conclusion Figure 39 De cette application, on retiendra pour le captage patin-palpeur que : chaque capteur avec système patin-palpeur a un domaine d'application qui dépend : du pas de rugosité du pas d'ondulation si elle existe. Nota : Dans ses travaux, l'lso conseille des rayons de patin de valeur égale à 50 fois la longueur du filtre électrique choisi. Elle ne précise pas la raison de ce choix. Il altère plus ou moins les profondeurs mais ne déforme pas les pas. Un système patin-palpeur est le moyen de captage le moins sensible aux vibrations transmises à la pièce par le milieu ambiant. Un système patin-palpeur peut être un filtre passe haut en éliminant les écarts de forme et les ondulations. Il ne permet donc pas de mesurer l'ondulation. C'est pour cette raison qu'il est parfois utilisé pour palper les dentures d'engrenages dans le sens de la développante. Dans ce cas, il restitue ou élimine plus ou moins les profondeurs d'ondulation. En aucun cas, il ne donne l'image la plus approchée du profil réel, en particulier si ses caractéristiques par rapport à ce profil sont mal choisies. Il faudra donc l'utiliser en connaissance, de cause en signalant son utilisation avec la délivrance des mesures.

40 Mars /41 GE40-011N 5 Echantillons de comparaison viso-tactiles A défaut de disposer d'un appareil de mesurage d'état de surface, on peut évaluer approximativement la rugosité par des échantillons viso-tactiles. Pour chaque procédé d'usinage, il existe une série de surfaces ayant des valeurs échelonnées en série géométrique de raison 2. Nota : La raison 2 de l'échelonnement correspond à la limite moyenne des perceptions sensorielles humaines. Il importe, préalablement, de déterminer la valeur du paramètre R. On estime ensuite par comparaison, la qualité des surfaces vérifiées. Précautions nécessaires : Utiliser un échantillon viso-tactile issu d'un même procédé d'usinage. Choisir un échantillon dont l'espacement moyen des irrégularités de surface correspond sensiblement à celui de la surface examinée. Ces précautions prises, les écarts d'appréciation sont rarement supérieurs à un échelon de la progression géométrique. Correspondance approximative entre numéro de rugotest et R Tableau 12

41 Mars /41 GE40-011N 6 Liste des documents de référence NOTE : Pour les documents non datés, la dernière version en vigueur s applique. Documents cités Normes internationales ISO ISO ISO 4288 Normes françaises NF E NF E Normes AFNOR E E E Normes allemandes DlN 4768 DIN 4774 DIN 4776 Norme CNOMO E N : Rugosité de surface. Terminologie. Partie 1 : Surface et ses paramètres. : Rugosité de surface. Terminologie. Partie 2 : Mesurage des paramètres de la rugosité de surface. : Règles et procédures pour le mesurage de la rugosité de surface avec des instruments à palpeur. : Etat de surface des produits. Prescriptions. 2 Spécification de l'état de surface sur les dessins. : Etat de surface des produits. Moyens de mesure. Echantillons de comparaison viso tactile. : Etat de surface des produits. Prescriptions. 1 Généralités. Terminologie. Définitions. : Etat de surface des produits. Prescriptions. 3 Détermination des surfaces mesurées. : Etat de surface des produits. Généralités sur les appareils électroniques à capteur. Tableaux synoptiques. : Détermination des rugosités Ra, Rz, Rmax. par appareils électriques à palpeurs. Principes. : Mesure de la profondeur d'ondulation avec des palpeurs mécaniques. : Mesure de la rugosité superficielle. Paramètres Rk, Rpk, Rvk, Mr1, Mr2 pour la description de la proportion de matériau dans le profil de rugosité. Conditions de mesure et procédures d'évaluation. : Etats géométriques de surface. Calcul des paramètres de profil.