TP Appareil Tridimensionnel SOUKA [PDF]

Zitiervorschau

Filière : Génie industriel et maintenance Niveau : 2ème année(G2)

Compte rendu :

Réalisé par : SOUKAINA ES.SLIMANI SALMA AICHFAKIR

Encadré par : MR HERROU

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Généralités : La mesure est un acte quotidien et des mesures comme celles de la température, de l’heure ou du poids sont des choses de la vie courante pour lesquelles peu d’attention est portée sur les instruments de mesure utilisés et sur l’exactitude des résultats obtenus. Cependant, pour des équipements plus importants comme on peut en trouver dans les installations industrielles, ces questions deviennent essentielles afin de garantir la qualité de l’ensemble du processus de mesure. Il est ainsi souvent nécessaire de respecter une norme ou de garantir la fiabilité d’un composant et on doit être assuré de la qualité des mesures que l’on effectue. Pour cela il est nécessaire d’apporter une grande attention au matériel utilisé durant la mesure ainsi qu’à la façon dont elle est effectuée. De manière générale, le but de la mesure est d’évaluer une variable physique appelée variable mesurée ou mesurande. Le but du système de mesure est donc la quantification de la variable mesurée, c’est l’opération de mesurage. Ce que l’on obtient en pratique est la valeur donnée par l’instrument de mesure. L’exactitude de la mesure se définit à partir de la différence entre la valeur donnée par l’appareil de mesure et la valeur réelle de la grandeur mesurée. Toute la difficulté consiste donc à avoir une valeur donnée par le processus de mesure qui soit la plus proche possible de la vraie valeur physique qui reste généralement inconnue. Il est cependant essentiel de pouvoir estimer l’erreur probable que l’on commet durant le processus de mesure afin de pouvoir garantir que la valeur donnée par l’appareil de mesure ne diffère pas de la vraie valeur d’une quantité supérieure à une grandeur fixée et connue .

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Introduction : La géométrie des pièces englobe plusieurs aspects : la définition des surfaces, la position relative des surfaces pour la constitution de pièces, le tolérancement des pièces puis leur assemblage, ainsi que lamétrologie tridimensionnelle des pièces physiques par une vérification de sa conformité avec la pièce théorique tolérancée. La métrologie tridimensionnelle permet à l’aide de moyens d’essai de contrôler des formes (rectitude, planéité, circularité, cylindricité) mais aussi des orientations (parallélisme, perpendicularité) et enfin des battements (simples ou doubles) et aussi la détermination des écarts entre une pièce et son plan. Les moyens de mesures classiques sont aujourd’hui complétés par ces techniques de mesure tridimensionnelles qui permettent d’accéder à la géométrie des pièces complexes avec une grande précision et une grande rapidité . Dans ce contexte (le contrôle des formes, les orientations), on utilise « un appareil tridimensionnel ».

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1. Définition d’une machine à mesures tridimensionnelle : Les machines à mesures tridimensionnelle (MMT) sont des instruments utilisés en métrologie dimensionnelle. Elles permettent d'obtenir les coordonnées des points mesurés (palpés) sur une pièce mécanique. Ces coordonnées permettent de vérifier la validité dimensionnelle de la pièce, de vérifier que les cotes sont respectées. De telles machines sont désormais présentes dans toutes les industries mécaniques. 2. Constitution d’une MMT : Une MMT est constituée : • d'une table (partie de la machine sur laquelle la pièce à mesurer est immobilisée, appelée parfois marbre mais qui n'est pas nécessairement géométriquement parfaite). Dans tous les cas, l'usage recommande de ne pas utiliser cette surface comme surface de référence au cours de la mesure ; • de trois liaisons glissières permettant de positionner la tête de mesure en tout point de l'espace ; des règles graduées (optiques ou électriques) permettent de connaître la position de chacune des glissières ; • d'une tête de mesure. Il en existe de différents types qui sont fonction de la morphologie des pièces à mesurer, des précisions à atteindre, de la facilité d’utilisation etc.  Les Portiques (un portique supporte l'axe Z, déplacement sur coussins d'air en général)  Un portique fixe. 4

 Les Ponts (quatre pieds (ou plus) supportent l'axe Y avec double entrainement le long l'axe X) pour les grands volumes.  Potence  Cylindro- polaire  Col de cygne

Une MMT est constituée de 4 sous ensemble distincts : -La structure de déplacement -le système de palpage -le système électronique -le système informatique et le pupitre de commande

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2.1. La structure de déplacement : Elle comprend 3 guidages en translation orthogonaux deux à deux notés X, Y, Z. Ces guidages sans jeu ni frottements, permettent d’atteindre tous les points d’un volume parallépipédique. 2.2. Le système de palpage : Son rôle est de détecter le contact entre le stylet et la pièce et, à cet instant, d’envoyer une impulsion au système électronique pour qu’il lise les coordonnées du point de contact sur les systèmes de mesure. 2.3. Le système électronique : Il a plusieurs fonctions essentielles : -Recevoir les impulsions de contact en provenance de la tête de palpage - Envoyer les ordres de lecture sur les 3 systèmes de mesure au moment du contact - Recevoir du système informatique les ordres de mouvement pour la commande des moteurs d’axes - Gérer les sécurités telles que pression d’air mini sur les patins aérostatiques, fins de courses des mouvements etc. 2.4. Le système informatique et le pupitre de commande : Il permet : - Acquisition et mise en mémoire des gammes de contrôle des pièces - Exécution des gammes de contrôle - Traitement des informations et édition des résultats - Logiciel conversationnel permettant l’utilisation de la machine 3. Les types des machines 3.1. Les machines manuelles : C’est l’opérateur qui déplace le palpeur - Pas de sauvegarde du programme 6

- La présence de l’opérateur est nécessaire pour chaque palpage - Incertitudes de mesurage importantes - Machines de petites dimensions 3.2. Les machines motorisées : L’opérateur commande les déplacements par l’intermédiaire de manettes de pilotage, mais la vitesse de déplacement est asservie en mode palpage. 3.3. Machines à commande numérique : Les axes de déplacement sont asservis en vitesse et position. La pièce est modélisée par des éléments géométriques calculés à partir des points palpés. - L’écriture d’une gamme C.N. nécessite la définition d’un repère associé à la pièce - L’exécution d’une gamme ne nécessite plus la présence d’un opérateur - La précision de palpage ne dépend plus de l’opérateur - Le choix de la position des points palpés sur la surface n’est fait qu’une seule fois lors de l’apprentissage ou à l’aide d’un logiciel de FAO. 4. Mode de fonctionnement de la MMT TRI-MESURES : 4.1. Introduction : Une MMT matérialise un repère orthonormé à 3 dimensions (O, x, y, z) Pour chaque point palpé, on recueille les coordonnées du centre du palpeur :  La pièce à mesurer est ensuite modélisée à l’aide des éléments géométriques définis par le préparateur (points, droites, plans, cercles, cylindres, cônes et sphères). A partir du nuage de points palpés, un traitement suivant la règle 7

des moindres carrés permet de définir quantitativement les éléments géométriques.  Pour définir un élément géométrique sur la machine TRIMESURES, le logiciel METROMEC demande de palper le nombre de points minimum +1, soit par exemple 4 points à palper pour définir un plan. Si l’on s’en tenait au nombre minimum de points, le calcul d’optimisation suivant la méthode des moindres carrées, ainsi que le calcul du défaut de forme serait impossible.  Le contrat à remplir par les ateliers de fabrication est l’obtention d’un produit conforme au dessin de définition. C’est donc à partir de celui-ci que l’on définira les cotes fonctionnelles devant être mesurées. A partir de là, des travaux, d’une part d’aspect pratique, d’autre part d’aspect théorique peuvent être conduis parallèlement. 4.1.1. Aspect pratique : a) Position de la pièce dans le repère machine : Il sera nécessaire de définir une seule position possible pour la pièce, à quelques dixièmes de mm près, si l’on veut la mesurer en automatique en exécutant une gamme de mesure. Cette position sera définie dans le repère machine. b) Définition du système de palpage : Il est nécessaire de définir tous les systèmes de palpage (Angles A et B de la têtemotorisée, longueur des stylets et des rallonges) qui sont nécessaires à la mesure d’une pièce et de les étalonner sur la sphère étalon. 4.1.2. Aspect théorique : Le préparateur devra définir à partir du plan les éléments géométriques qui seront définies lors des palpages. D’autre part, la définition des repères de dégauchissage est nécessaire pour une expression correcte des résultats de mesure. 8

Ensuite, seulement on pourra créer la gamme de palpage de la pièce, puis la gamme de vérification des cotes fonctionnelles qui conduira à l’édition du procès verbal de contrôle. 5. La technologie des têtes de mesure : La tête de mesure est un organe dont les coordonnées de l'origine sont connues grâce aux règles de mesure des glissières. Elle permet d'être l'interface entre la machine et la pièce à l'aide : • soit d'un palpeur (tige qui déclenche un contacteur dès qu'elle rentre en contact avec la pièce) pour l'extraction de points ; • soit d'un capteur par contact, d'architecture extérieure proche de celle du palpeur mais qui permet la mesure en continu et le relevé de profil par exemple ; • soit d'un capteur optique qui permet la discrétisation de la surface à mesurer par un grand nombre de points. La plupart des têtes de mesure permettent plusieurs orientations du palpeur ou du capteur qu'elles portent pour favoriser l'accessibilité aux surfaces à mesurer. 6. Utilisation : L'obtention de différentes coordonnées des points d'une pièce n'est pas très utile en soi. Une MMT est donc connectée à un ordinateur disposant d'un logiciel d'interprétation des coordonnées. Ce type de logiciel autorise le calcul rapide d'un défaut de Tolérance géométrique (localisation, parallélisme, coaxialité ...).

But de manipulation :  Contrôler la planéité et la rectitude d’une pièce prismatique en utilisant une machine à mesure tridimensionnelle .  Utiliser la MMT et le logiciel Mcosmospour vérifier la validité dimensionnelle d’une pièce. 9

7. Manipulation On suit les démarches suivantes pour vérifier la justesse de notre pièce prismatique : i. Mettre en marche la machine. ii. Ouvrir le robinet de l’air comprimé. iii. Initialisation du repère machine (X, Y, Z), quand le repère est initialisé on entend un bip. On observe sur l’écran l’origine du repère et les coordonnées du palpeur. iv. Détermination de la zone de tolérance. v. Ouverture du logiciel M cosmos. vi. Les différents contrôles qui peuvent être effectués par la machine : Rectitude, planéité, circularité, localisation, position d’un axe, position d’un plan, concentricité, coaxialité, parallélisme, symétrie par rapport à un point, symétrie par rapport à un axe, symétrie par rapport à un plan, battements, perpendicularité. vii. Création de la pièce sur le logiciel : « pièce prismatique ». viii. On clique sur « mode apprentissage » dans mode « MMT ». ix. Chargement du plan ; -Définir les points avec le palpeur (mesurer la pièce), on choisit 3 points -On donne l’intervalle de tolérance (0.2). -On choisit de mesurer la planéité x. Le logiciel affiche : -Vue de dessus

-Vue de côté 10

-Vue de face -Vue 3D i.

Le logiciel affiche :

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On trouve donc que ;  La tolérance supérieure =0.05  La tolérance inférieure= 0.05  Planéité=0 Donc, il n’ya pas d’un défaut de planéité.  Il n’y a pas de points rouges Donc on n’a pas de points hors tolérance.

ii. iii. iv. v.

Ensuite, on veut mesurer la rectitude On choisit élément droite, on lui donne un nom, et on définit le nombre de points On définit 4 points avec le palpeur On observe les vues :

-Vue de dessus

-Vue de côté

vi.

Le logiciel affiche :

 Le logiciel affiche qu’il y a une rectitude de 4.345  La droite bleue est dessinée avec la méthode des moindres carrés 12

  

Distance max= 2.743 Distance min= -1.602 La rectitude > Zone de tolérance

Donc notre pièce n’est pas acceptable et elle est défectueuse et on a tous les points hors tolérance.

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CONCLUSION : On voudrait remercier Mr.Herrou, qui ne nous a épargné aucune information, de nous avoir enseigné et appris à bien gérer les instruments de mesure et les machines et à organiser notre plan de travail. Durant ce TP, on a découvert la machine MMT de plus près et on a appris à exploiter les données du logiciel afin de vérifier l’exactitude et la justesse dimensionnelle d’une pièce.

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