L'application du CMM dans les ateliers de fabrication modernes

Dernière mise à jour le 24 décembre 2021, | Par WayKen

L'industrie moderne se caractérise par la précision des éléments fabriqués. Elle s'évalue déjà au dixième de micron et continue de grossir sans cesse. En fait, la précision des machines-outils déclarée par le fabricant a tellement augmenté qu'il devient de plus en plus difficile de mesurer l'écart réel de la pièce fabriquée. Ainsi, de nouveaux moyens de contrôle et d'équipements de métrologie sont constamment développés et améliorés. L'une des unités d'équipement flexibles, rapides et précises pour estimer la précision des pièces est la machine de mesure tridimensionnelle.

Comment fonctionne la machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) ?

Une machine utilise une sonde électronique extrêmement sensible pour analyser une suite de points discrets de la géométrie d'une pièce de production. Ce test est utilisé pour calculer la conformité de la pièce à des exigences spécifiques.

Le CMM est fréquemment utilisé pour évaluer une partie de son assemblage afin de déterminer s'il respecte ou non la conception originale de l'éprouvette. Ceux-ci sont intégrés dans les flux de travail de test ou de contrôle qualité pour analyser les dimensions des pièces fabriquées afin d'éviter tout problème de qualité éventuel.

La procédure de travail des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) comprend deux choses. Il mesure par la géométrie manuelle d'un objet, et les grandeurs de l'objet en touchant la sonde montée sur l'axe mobile de la machine. Il assure également les pièces pour s'assurer qu'elles sont identiques à la conception corrigée. Il fonctionne selon les étapes suivantes.

La pièce à analyser est placée sur la base de la MMT. La base est faite d'un matériau rigide et stable et c'est essentiellement le site de mesure. Cette stabilité de la base garantit que la mesure est précise quelles que soient les forces extérieures susceptibles de modifier le fonctionnement. Tous montés au-dessus du plateau CMM sont mobiles et sont équipés d'une sonde tactile. La machine à mesurer tridimensionnelle (CMM) contrôle le portique à l'étape suivante pour déplacer la sonde le long de l'axe tridimensionnel. En réalisant cette étape, chaque facette de la pièce est répliquée afin de la mesurer.

Lorsque le palpeur touche la pièce à mesurer, il envoie une impulsion électrique qui est ensuite cartographiée par l'ordinateur. En répétant cette étape, avec de nombreuses pièces, vous définirez la structure de la pièce.

Après l'étape de mesure, l'étape suivante est la procédure d'analyse, après que la sonde a détecté les coordonnées X, Y et Z de la pièce. Les données obtenues sont analysées pour la construction de fonctionnalités. Le mécanisme d'action est le même pour toutes les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) qui utilisent le système de caméra.

Composants d'une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT)

Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) est composée de différentes parties. Les portions à analyser sont montées sur une dalle solide, généralement en granit, qui est posée sur une surface de sol plane. La sonde électronique qui vient souvent en différentes tailles et catégories grimpe sur un stylet à ressort. De plus, ce stylet est un portique attaché qui s'agite dans un plan tridimensionnel X-Y-Z.

Le stylet et la sonde sont capables de se détourner sans aide afin d'obtenir plusieurs caractéristiques de la pièce. A l'aide d'un joystick, on peut contrôler respectivement toutes les actions du portique et de l'investigation. Les composants de la machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) comprennent :

• Sonde
• Table en granit
• Appareils
• Sécheurs et compresseurs d'air
• Logiciel

Quelle est la fonction d'une sonde ?

Une enquête est l'une des parties les plus importantes d'une machine de mesure tridimensionnelle (MMT) car elle établit un contact biologique, plutôt que d'utiliser des reflets optiques ou des lasers. L'une de ses meilleures caractéristiques est qu'il ne repose pas sur des talons circulaires fabriqués à partir de rubis ou de toute autre substance formelle et stable qui ne modifiera pas sa taille en cas de changement de température.

L'investigation et le stylet sont conçus pour fonctionner ensemble simultanément. Ils sont liés à une électronique extrêmement sensible, capable de détecter la moindre déviation du frottement électrique résultant de l'enquête.

Lorsque la pointe globulaire touche l'objet solide, elle est sollicitée pour s'écarter et elle produit une indication électrique qui est appréhendée dans l'ordinateur. Ces montants de points peuvent être analysés en fonction des règlements de la partie substantielle.

Comment être utilisé ?

L'objectif principal de cette collecte de points est un processus en deux volets. Des points particuliers sont utilisés pour analyser les mesures des pièces réelles par rapport aux données de la liste d'un client CAO à des fins de test de qualité.

Ou ces degrés collectifs peuvent être utilisés pour dessiner la silhouette de la portion en créant un « nuage de points ». Cette technique est avantageuse lorsqu'une seule pièce d'échantillon est utilisée comme base d'un programme de CAO pour décrire plusieurs pièces, comme c'est le cas avec l'usinage CNC.

La machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) est extrêmement utile pour calculer des points à l'intérieur de trous. Ces zones ne sont pas faciles à évaluer avec d'autres systèmes optiques car le reflet a tendance à indiquer et à rebondir, ce qui entraîne une imprécision de la mesure due au phénomène d'interférence.

Table en granit

C'est un composant essentiel de la machine CMM car il est très rigide et donc stable. Il n'est pas affecté par la température par rapport aux autres éléments. Son taux d'usure est relativement faible. Le granit est parfait pour une mesure très précise car il reste inchangé dans le temps.

Agencements

Les montages sont également des outils très importants utilisés comme agents de stabilité et de soutien dans la plupart des fonctions de fabrication. Ce sont des outils de machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) et fonctionnent pour fixer les pièces à leur place respective. La fixation des pièces est nécessaire car une pièce mobile peut entraîner des erreurs de calcul. Les autres composants de fixation disponibles sont les aimants, les pinces et les plaques de fixation.

Sécheurs et compresseurs d'air

Les compresseurs d'air et les sécheurs sont des composants couramment utilisés des machines de mesure tridimensionnelle (MMT), y compris les MMT de type portique ou les ponts standard.

Logiciel

Un logiciel est nécessaire pour analyser la sonde et la sensibilité des autres composants.

Différents types de MMT

MMT de pont

Ce type de machine à mesurer tridimensionnelle possède un système de palpage qui se déplace le long des axes tridimensionnels. Dans le plan de coordonnées, ces axes sont respectivement maintenus orthogonaux les uns aux autres.

Chacun des axes est équipé de capteurs qui surveillent la position de la sonde en micromètres pendant qu'elle se déplace et détectent les points à la surface de l'objet. Ces points sont collectivement appelés nuage de points. Ces points illustrent la surface de l'objet que les utilisateurs doivent étudier.

MMT à portique

Les MMT à portique sont comme des MMT à pont ; cependant, ils sont généralement beaucoup plus gros. Parce qu'ils sont conçus pour éliminer le besoin de se soulever sur une table et offrent des niveaux de précision similaires. Les MMT à portique sont utilisées pour les pièces très lourdes ou volumineuses. Ces MMT portiques doivent être montées sur une fondation solide, directement au rez-de-chaussée.

MMT en porte-à-faux

Une MMT en porte-à-faux est différente d'une MMT à pont car la tête de mesure n'est fixée qu'à un côté d'une base rigide de la MMT et est donc différente. Les MMT en porte-à-faux offrent un accès ouvert aux techniciens d'inspection sur les trois côtés pour une utilisation simplifiée.

L'application polyvalente du CMM dans la fabrication contemporaine

CMM est le moyen moderne le plus avancé de mesure automatisée et manuelle, il a trouvé une multitude d'utilisations possibles dans l'industrie. De nombreux types de MMT différents permettent d'utiliser l'outil aussi bien sur les grandes (MMT de type portique) que sur les plus petites (MMT de type cantilever). Une variété de types de sondes (mécanique, optique, laser ou lumière blanche) vous permet de mesurer même les surfaces qui ne doivent pas être touchées par une sonde ou tout autre objet. Un degré élevé d'automatisation de la MMT permet à la fois de l'utiliser manuellement par un machiniste et de réduire la main-d'œuvre en l'automatisant pour les opérations répétées où de gros volumes de production sont concernés.

L'utilisation d'une machine CMM dépendra des objectifs que vous souhaitez atteindre. Le niveau de sa flexibilité et de sa précision offre aux fabricants de nombreuses opportunités. Vous pouvez utiliser CMM après l'usinage ou mesurer les pièces existantes pour les reconcevoir, ou vous pouvez l'utiliser dans le cadre d'une chaîne de fabrication automatisée. Voici de nombreuses options et un certain nombre d'entre elles sont répertoriées dans les paragraphes suivants.

Ce que vous devez faire avant d'utiliser CMM

Les machines CMM sont les instruments les plus précis pour prendre des mesures. Ils peuvent estimer les défauts dans les pièces inférieures au micron. Cependant, pour qu'elles soient aussi précises qu'elles ont été conçues, le machiniste doit préparer minutieusement l'équipement pour effectuer les mesures. Le niveau de préparation dépend de la précision de la pièce mesurée. Si nous parlons des pièces avec la plus grande précision (celles qui ont une tolérance de IT6 ou même plus petite), vous devrez préparer à la fois la MMT et la zone où vous allez effectuer les mesures. Il doit avoir un pourcentage d'humidité spécifique et une température dans l'optimum et doit être extrêmement propre car, à cette précision, même de minuscules grains de poussière affectent le résultat de l'opération.

La MMT elle-même est généralement calibrée à l'aide d'une sphère métallique extrêmement précise. Sa taille et sa déviation de forme sont connues au plus haut degré. La position de la sphère sur la table de travail en granit est également connue (généralement, il y a un dispositif spécial pour cela en plein centre de la table). La sonde doit toucher la sphère en plusieurs points et en déterminer le diamètre et l'écart de forme. Les mesures sont ensuite ajustées en fonction de leur écart et la sphère est à nouveau mesurée pour s'assurer que les configurations correctes ont été enregistrées.

MMT pour la mesure de surfaces linéaires

Les mesures les plus simples incluent les tolérances des surfaces linéaires ou cylindriques. Dans la majorité des cas, ceux-ci sont mesurés par le machiniste à l'aide d'un simple micromètre ou d'une jauge juste après avoir terminé l'usinage. Alors, quel est l'intérêt d'utiliser CM si un outil plus simple peut être utilisé avec succès pour ce genre de travail ?

La réponse à cette question est l'automatisation de tous les processus. Tous les concepts de l'industrie moderne, y compris l'industrie futuriste 4.0, incluent un degré élevé d'automatisation des processus de fabrication où même les mouvements et les tâches supplémentaires sont effectués sans le machiniste. Un bon exemple d'une telle tâche est le contrôle de la qualité. Vous pouvez programmer la MMT pour effectuer des actions identiques sur n'importe quel nombre de pièces dans un lot. Cependant, vous aurez besoin d'un outillage automatisé et d'un robot supplémentaire pour charger et décharger les pièces avant et après le contrôle.

MMT pour les mesures de surface complexes

Le but principal des machines à mesurer tridimensionnelles est de mesurer des surfaces complexes. C'est pourquoi, lorsqu'ils sont utilisés pour des pièces telles que des aubes de turbine, des ailes d'avion, des roues de pompe et d'autres composants aux surfaces inhabituelles, le CMM fonctionne à son plein potentiel. L'automatisation de tels travaux est également possible si vous fabriquez un grand nombre de pièces identiques et qu'elles sont si précises que vous devez faire vérifier chacune d'entre elles. Cependant, dans la majorité des cas, ces pièces sont mesurées manuellement par le machiniste.

Afin de mesurer une surface complexe, le machiniste déplacera la sonde le long des trois axes manuellement avec une télécommande jusqu'à ce que la sonde touche la partie où le machiniste en a besoin. Ensuite, après de nombreuses mesures, les points sont analysés et les profils de la pièce sont connectés sous forme de splines. Ensuite, les mesures sont comparées à un modèle 3D de la pièce (y compris les écarts acceptables) ou à d'autres données où les tailles requises sont indiquées.

CMM pour les écarts de relation et de forme

La plupart des pièces de haute qualité se caractérisent non seulement par l'erreur de leurs dimensions mais aussi par la précision de leurs formes de surface et de leur position les unes par rapport aux autres. Ces déviations sont particulièrement importantes pour les pièces tournantes afin de diminuer les vibrations et d'assurer la fluidité du mouvement. La mesure CMM pour de tels écarts n'est pas trop différente de la mesure de surfaces complexes. Toutes les déviations de forme et de relation ont une surface de base à laquelle elles sont comparées. Ainsi, afin d'atteindre les exigences de précision, vous devez serrer la pièce sur la surface de base et mesurer celle requise. Si nous parlons de la relation entre deux surfaces, concevez simplement le montage pour serrer la première surface et mesurer la seconde.

Mesure CMM de la finition de surface

Le profileur est l'instrument le plus répandu pour mesurer l'état de surface. Cependant, les machines CMM peuvent également mesurer les finitions de surface de la pièce en raison de leur précision exceptionnelle. Cependant, vous devrez remplacer la sonde par une aiguille spéciale. L'aiguille se déplacera ensuite le long d'une surface et déterminera tout type d'inégalité microscopique à partir de laquelle la finition de surface est formée.

Comment WayKen peut vous aider

Chez WayKen, nous appliquons un système de qualité qui a été certifié par les normes ISO 9001:2015. Si vous souhaitez obtenir des pièces usinées avec des tailles et des formes plus précises, n'hésitez pas à nous contacter à l'avance pour discuter de vos exigences de mesure de pièces. Pour en savoir plus, vous pouvez télécharger des fichiers CAO et demander un devis ici.