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GE40-011N
Mars 1993
ICS : 17.040.20
Reproduction interdite
Comité de normalisation des moyens de production
GUIDE D’INFORMATION SURLES METHODES DE MESURAGE
DES ETATS DE SURFACEUTILISEES HORS INDUSTRIE
AUTOMOBILE FRANCAISE
Origine : CNOMO
Mars 1993 2/41 GE40-011N
Remplace HOMOLOGATION
Annule la norme CNOMO E40.72.114.N d’Août 1983. PSA Peugeot Citroën RENAULT
ÉTABLI PAR COMMISSION 40 M. NOGARET I. GUYON
Avant-proposLe présent guide complète les normes :
NF E 05-051,
AFNOR E05-017 et E05-050.Ce document a été réalisé en collaboration avec l’ENSAM-ISES de Châlons-sur-Marne.
________________________________________
Objet et domaine d’applicationCe guide donne des informations sur les spécifications, les paramètres et les méthodes de mesurage non utilisésdans les productions de série de l’industrie automobile française afin de faciliter les relations techniques avec lessociétés qui les utilisent.
________________________________________
DescripteursEtat de surface, Mesurage
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Modifications
Par rapport à l'édition précédente :Annule la norme CNOMO E40.72.114.N d’Août 1983.
Origine : CNOMO
Mars 1993 3/41 GE40-011N
SommairePage
1 Tolérances et procédés d’élaboration................................ ........................ 4
1.1 Relation entre la tolérance dimensionnelle et la rugosité ............................... 4
1.2 Procédés d'élaboration ................................................................................... 5
2 Autres paramètres non retenus................................ ................................ ... 7
2.1 Ra : Ecart moyen arithmétique de rugosité..................................................... 7
2.2 Ry : Hauteur maximale du profil à l'intérieur d'une longueur de base............. 8
2.3 Rz : Profondeur moyenne de rugosité sur 5 longueurs de base..................... 8
2.3.1 Norme DIN 4768 ............................................................................................. 8
2.3.2 Norme ISO 4287/1 .......................................................................................... 9
2.4 Rp : Profondeur d’aplanissement de rugosité................................................. 9
2.5 Paramètres Rk, Rpk, Rvk, Mrl, Mr2 (Norme DIN 4776)................................. 10
2.5.1 Calcul de Rpk et Rvk...................................................................................... 12
2.6 Anciens symboles de façonnage ................................................................... 12
2.7 Conclusion ..................................................................................................... 13
3 Symbolisation ISO................................ ................................ ........................ 13
3.1 Symboles utilisés ........................................................................................... 13
3.2 Disposition des spécifications........................................................................ 14
3.3 Indication de la rugosité ................................................................................. 14
3.4 Direction des stries d'usinage........................................................................ 15
3.5 Symboles non accompagnés de spécifications.............................................. 16
4 Méthodes de mesurage................................ ................................ ............... 16
4.1 Filtrage électrique .......................................................................................... 17
4.1.1 Filtres électriques passe haut ........................................................................ 17
4.1.2 Filtres électriques passe bas ......................................................................... 22
4.2 Filtrage par la ligne des moindres carrés sur la longueur de base
(Normes ISO actuelles).................................................................................. 26
4.3 Filtrage par filtre numérique à " correction de phase "................................... 26
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4.4 Reconnaissance du filtre utilisé par un appareil ............................................ 29
4.4.1 Sans filtrage ................................................................................................... 29
4.4.2 Filtre ISO 2RC................................................................................................ 30
4.4.3 Filtre gaussien................................................................................................ 31
4.5 Paramètres calculés à partir de la ligne moyenne......................................... 32
4.5.1 Choix de la longueur de base ........................................................................ 32
4.5.2 Choix de la longueur de base à partir de AR................................................. 33
4.5.3 Paramètre Rp................................................................................................. 34
4.5.4 Paramètre Ry (suivant l'lSO).......................................................................... 34
4.5.5 Exemple de valeurs des paramètres Rp - Rz DIN - Ry - Ra
en fonction de la valeur de la longueur de base sélectionnée ....................... 35
4.6 Captage par système patin-palpeur............................................................... 36
4.6.1 Principe .......................................................................................................... 36
4.6.2 Interaction des systèmes patin-palpeur et de la géométrie du profil.............. 36
4.6.3 Application réelle ........................................................................................... 38
4.6.4 Conclusion ..................................................................................................... 39
5 Echantillons de comparaison viso-tactiles................................ ................ 40
6 Liste des documents de référence................................ ............................. 41
1 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 dematière 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, ledéfaut 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 pasexcéder :
IT2
pour les qualités grossières ≥ 8
IT4
pour les qualités fines ≤ 7
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1.2 Procédés d'élaboration
Les Services d'Etudes doivent spécifier la forme de la surface, à l'aide des symboles normalisés. Il appartient auxServices 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 normeNF E 05-016) est donc cité uniquement à titre indicatif.
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Le tableau ci-dessous donne, à tare indicatif, les valeurs de rugosité R obtenues avec différents procédésd'usinage.
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2 Autres paramètres non retenus
Ce fascicule a pour but de permettre la compréhension des paramètres qui ne sont pas retenus dans la normeAutomobile Française, mais qui sont référencés dans les normes :
1504287-1 et 2,
DIN 4768,
AFNOR E 05-015.
PréambuleLes 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 laligne moyenne :
Figure 2
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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 desconditions différentes. Cependant, pour un même type d'usinage, une même machine, une mêmematière et des formes de profil homothétiques, on peut avoir un certain rapport entre les paramètres Ret 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 longueurde base.
Figure 3
2.3 Rz : Profondeur moyenne de rugosité sur 5 longueurs de base
II existe deux définitions du Rz :
2.3.1 Norme DIN 4768
La rugosité moyenne Rz est la moyenne arithmétique des profondeurs de rugosité de cinq zones d'évaluationsuccessives de longueur égale à la longueur de base l.
Figure 4
Nota : D'après les normes ISO, ce paramètre s'appelle Ry5. Sur certains appareils ce paramètre est appelé Rtm.
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2.3.2 Norme ISO 4287/1
La hauteur des irrégularités d'après dix points Rz est la distance moyenne entre les cinq points les plus hauts dessaillies et les cinq points les plus bas des creux, se trouvant dans les limites de la longueur de base, mesurée àpartir 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 4287-1, 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 05-015
Rp = profondeur d'aplanissement de rugositéRa = écart moyen arithmétique par rapport à la ligne moyenne de rugosité
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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 mmRp = 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...). Ilscaractérisent la courbe de taux de partance microgéométrique, mais avec une procédure de redressement (pouréliminer 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
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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 unedétermination automatique des points Mr1 et Mr2.
Figure 8
Calcul de Rk, Mr1 et Mr2
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2.5.1 Calcul de Rpk et Rvk
Les points d'intersection de la sécante de plus faible pente avec les axes déterminent les paramètres Rk, Mr1 etMr2.Pour déterminer Rpk on recherche le triangle tel que sa surface A1 (Fig. 9) est égale à la surface hachuréelimitée 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 correspondancesapproximatives 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 " Méthodesde mesurage ". Le calcul de leur valeur est lié au choix du filtre électrique " passe haut " utilisé.
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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 (espacementsprofondeur) 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 filtrepasse haut. Le choix de la valeur de la longueur de base est fonction du pas moyen, qu'il est nécessairede connaître. En l'absence de méthode de calcul de la valeur du pas, la longueur de base est choisieconventionnellement ou laissée à l'initiative de l'opérateur. Les normes CNOMO, en définissant lavaleur 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, ainsique 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 desétats de surface sur les dessins».
IL NE DOIT PAS ETRE UTI LISE PAR LES SOCIETES D'AUTOMOBILES FRANCAISES, QUI ONT ADOPTELA SYMBOLISATION AFNOR, DIFFERENTE DE CELLE DE L'ISO.
3.1 Symboles utilisés
Le symbole de base est constitué par deux branches delongueur inégale comme l'indique la figure 10.
La branche la plus longue est complétée par un traithorizontal suivant la figure 11 lorsque certainesspécifications sont ajoutées (voir § 3.2)
Lorsqu'un trait horizontal complète la branche la pluscourte suivant la figure 12 cela signifie qu'un enlèvementde matière par usinage est exigé.
La présence d'un cercle entre les deux branches suivantla figure 13 signifie qu'un enlèvement de matière estinterdit.
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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
3.3.1 Si une seule indication Figure en a (fig. 14), elle représente la valeur maximale admise derugosité Ra.
Si deux valeurs figurent en a, l'une au-dessus de l'autre, elles représentent les limites maximales et minimales duparamètre de rugosité Ra.
3.3.2 La valeur de rugosité Ra est parfois indiquée par un numéro de classe.
Le tableau ci-dessous donne les numéros de classe utilisés :
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3.4 Direction des stries d'usinage
Le tableau ci-dessous donne la signification des symboles de direction des stries.
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3.5 Symboles non accompagnés de spécifications
3.5.1 Le symbole de base (Fig.14) peut être utilisé, sans autre indication, à la suite d'un symbole d'état desurface figurant en légende, comme représenté à la Figure 15.
Il signifie, dans ce cas, que l'état de surface figurant avant laparenthèse est exigé pour toutes les surfaces ne comportant pasde symbole particulier.
Fig.15
3.5.2 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 sansprélèvement de copeaux, à un stade précédent de fabrication.
3.5.3 Si un même état de surface est exigé pour un grand nombre de surfaces usinées de la pièce, l'un dessymboles selon les Figures 10, 12 ou 13, peut être inscrit, sans autre indication, sur les surfacescorrespondantes. Sa signification est alors précisée en légende sur le dessin, comme représenté, parexemple, aux Figures 16, 17 et 18.
Fig. 16 Fig. 17 Fig. 18
3.5.4 Un symbole inscrit sur certaines surfaces peut n'être accompagné que d'une lettre repère. Lasignification 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 E00.14.015.N fait, dans un profil mesuré, la séparation des irrégularités. Ilteste 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, àpartir 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 micro-processeurs permet l'introduction de méthodes de séparation numériques. L'ISO étudie actuellement un projet denorme sur les filtres numériques, dits " à correction de phase " qui sont cités ici pour information.
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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 descaractéristiques normalisées ISO.
le filtrage électrique passe bas, dont les filtres ne sont pas normalisés à l'lSO.
4.1.1 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 %. Surle 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 RCnormalisé 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 filtresélectriques passe haut :valeurs en mm :0,08 - 0,25 - 0,8 - 2,5 - 8 - 25.
4.1.1.1 Utilisation des filtres électriques passe haut (λFph)
Les filtres électriques passe haut des profilomètres à réponse électrique laissent passer d'une manièresatisfaisante 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 pourle calcul des paramètres (Ra - Rz - Ry - etc.).
4.1.1.2 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 desséparations 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 onnotera que les filtres électriques n'apportent pas de modification des fréquences transmises.
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PROFIL REEL PROFIL MESURE
Figure 20
La hauteur est restituée à 140% pour le profil carréLa hauteur est restituée à 92 % pour le profil isocèleLa hauteur est restituée à 100 % pour le profil triangulaire droit
4.1.1.3 Caractéristiques de transmission des filtres électriques « passe haut»
Le tableau 1 donne les principales caractéristiques de transmission des filtres normalisés les plus utilisés. Ilpermet 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 profilde surface donné.
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Tableau 1
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Tableau 2
CARACTERISTIQUES DE TRANSMISSION
DES FILTRES ELECTRIQUES PASSE HAUT NORMALISES ISO
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Figure 21
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4.1.1.4 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 dansles 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
4.1.2 Filtres électriques passe bas
On désigne un filtre passe bas par ses caractéristiques de transmission.
Abréviation d'un filtre électrique passe bas : λ FpbLongueur d'onde de coupure d'un filtre passe bas : c'est la longueur d'onde d'un signal sinusoïdal dont l'amplitudeest transmise à 75 % ± 5 %. (Norme DIN 4768)Les valeurs inférieures de transmission normalisées par la norme DlN 4768 sont dans la même série que cellesdes filtres passe hauts.
4.1.2.1 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 satisfaisantel'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 basecorrespond à une amplitude transmise de 50 %.
4.1.2.2 Caractéristiques de transmission des filtres électriques passe bas
Le tableau 4 donne les principales caractéristiques de transmission des filtres les plus utilisées (DIN 4774). Ilpermet 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 profilde surface donné.
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Tableau 4
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Tableau 5
CARACTERISTIQUES DE TRANSMISSION DES FILTRES ELECTRIQUES PASSE BAS
SELON LA NORME DIN 4774
Mars 1993 25/41 GE40-011N
Figure 22
ENREGISTREMENTS PROFILS OBTENUS AVEC FILTRES ELECTRIQUES PASSE BAS
(REFERENCE DECAPTAGE EXTERNE)
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4.2 Filtrage par la ligne des moindres carrés sur la longueur de base (Normes ISOactuelles)
L'ISO a introduit la notion de longueur de base. Un profil mesuré peut être découpé en longueurs de base (voirFigure 23).Longueurs de base normalisées exprimées en mm :
0,08 - 0,25 - 0,8 - 2,5 - 8 - 25
Sur une longueur de base, il est possible de rechercher une ligne moyenne unique, « la droite des moindrescarrés».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 unecorrélation 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 de0,8 mm.Les paramètres n'étant calculés que sur cette longueur de base, à partir de la ligne moyenne, la longueur de baseva agir comme un filtre qui ne laisse passer que les informations relatives à la rugosité, en éliminant cellesrelatives 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 letraitement graphique des profils mesurés.
Figure 23
4.3 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 « àcorrection de phase » ou « gaussien » dont les caractéristiques sont les suivantes (Figure 24).
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Figure 24
FONCTION DE PONDERATION DU FILTRE CORRECTEUR DE PHASE
On obtient l'ordonnée ym de la ligne moyenne en un point en faisant la moyenne pondérée des points du profilsitués de part et d'autre, l'ordonnée (y) de chaque point étant pondérée par une valeur s(x) fonction de sadistance (x - xo) au point considéré.
Equation de la fonction de pondération :
x = Position par rapport au centre de la fonction de pondération.
λc = Longueur de base du filtre
α =In (2)
π = 0,4697
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Equation de la caractéristique de transmission du profil de rugosité (Filtre correcteur de phase)
a0 = Amplitude d'un profil sinusoïdal avant filtrage
a2 = Amplitude de ce profil après filtrage
α =In (2)
π = 0,4697
λc = Longueur de coupure du filtre (= Longueur de base)
λ = 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 λλc = 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 fonctionde sa longueur d'onde. C'est la transformée de Fourier de la fonction de pondération.
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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 dufiltre. (Figures 28-30).
4.4.1 Sans filtrage
Figure 26
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4.4.2 Filtre ISO 2RC
Figure 27
Figure 28
.
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4.4.3 Filtre gaussien
Figure 29
Figure 30
Mars 1993 32/41 GE40-011N
4.5 Paramètres calculés à partir de la ligne moyenne
4.5.1 Choix de la longueur de base
Méthode préconisée par la norme ISO 4288La longueur d'onde de coupure est choisie égale à la longueur de base spécifiée avec les exigences de rugositéde 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 ouautres documents techniques ; dans ce cas, les valeurs données dans les tableaux 6, 7 ou 8 doivent être utiliséespour la mesure des paramètres Ra, Ry et Rz *.
Cependant, pour les cas spéciaux qui nécessitent le choix de valeurs des longueurs de base autres que cellesindiquées dans les tableaux, les longueurs de base et d'évaluation doivent être fixées.* Il s'agit ici du Rz DIN (ou Ry5 ISO).
Tableau 6
Longueurs de base pour le mesurage de Ra de profils non périodiques (par exemple profils rectifiés)
Tableau 7
Longueurs de base pour le mesurage de Rz et Ry de profils non périodiques (par exemple profilsrectifiés)
Tableau 8
Longueurs de base pour le mesurage de Rz et Ra de profils périodiques (par exemple profils tournés)
Note : Bien que le paramètre Sm du tableau 8 sot défini conformément à la norme ISO 4287-1, pourl'utilisation pratique du tableau 8 il est nécessaire de déterminer ce paramètre soit à partir de la surface elle-même, soit graphiquement.
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4.5.2 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 Sm.
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 µmle tableau 1 indique :l'amplitude de la rugosité passera à 98,7 %
vérification AW > 3 λ Fph800 > 750 µmle tableau 1 indique :l'amplitude de l'ondulation passera à 22,7 %
sélection du filtre de 0,25mesurage Ra = 0,42
sélection du filtre immédiatement supérieur = 0,8mesurage Ra = 0,49
sélection du filtre immédiatement supérieur, si la longueur de captage est suffisantepour le filtre de 2,5 mmmesurage Ra = 0,59
La progression de la valeur de Ra montre la présence d'une ondulation.mesurer l'ondulation : W = 1,55 µm
Mars 1993 34/41 GE40-011N
4.5.3 Paramètre Rp
Tous les profils symétriques ont la caractéristique d'avoir des paramètres R - Ra - Ry - AR qui sont de valeursrespectivement 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 dansun même type d'usinage.
Nota : Faire par rapport à la ligne moyenne la somme des valeurs absolues des Yp est équivalent àretourner par rapport à cette ligne moyenne les creux en bosses. Ce retournement est imagé en ligneinterrompue.
4.5.4 Paramètre Ry (suivant l'lSO)
Sur une longueur de base, on cherche, par rapport à la ligne moyenne, la valeur absolue de la plus grandehauteur et profondeur et on en fait la somme. Elle est désignée sous la valeur Ry.
La moyenne des valeurs Ryi, calculée pour cinq longueurs de base successives est désignée parle paramètreRy5 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
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Tableau 9
IDENTIFICATION DES SOMMETS OU CREUX PRIS
EN COMPTE POUR CALCULER LES PARAMETRES Ry
Observation sur le paramètre RySa 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 desaspérités.
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 etn'est plus influencé par l'ondulation.
4.5.5 Exemple de valeurs des paramètres Rp - Rz DIN - Ry - Ra en fonction de la valeur de lalongueur de base sélectionnée
Voir tableau 10 et figure 34.Profil avec rugosité de pas : AR : 0,05 mmet ondulation de pas : AW : 0,8 mmOn voit que les paramètres peuvent varier en fonction de la longueur de base, dont le choix est laissé àl'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 Ry5 varient de 28 %.
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Tableau 10
Figure 34
4.6 Captage par système patin-palpeur
4.6.1 Principe
Le captage par système patin-palpeur est une référence de captage qui permet dans un profil de mesurer en Ypla distance entre un peint du patin posé sur le profil et un autre point du profil exploré par le palpeur.
4.6.2 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 ladistance 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.
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Tableau 11
De nombreux modèles de capteurs avec patin-palpeur ont été construits. La norme AFNOR E 05.017 présenteles 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 profondeurd'ondulation.La figure 35 montre un capteur simplifié avec une distance patin-palpeur égale au pas de l'ondulation du profilréel. Dans ce cas, le profil mesuré ne présentera pas d'ondulation.
Figure 35
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La Figure 36 montre un capteur simplifié avec distance patin-palpeur égale à la moitié du pas d’ondulation duprofil réel. Dans ce cas, le profil mesuré présentera une profondeur d'ondulation double de celle du profil réel.
Figure 36
4.6.3 Application réelle
La figure 37 présente un profil mesuré capté avec référence indépendante de la surface. Il est l'image la plusproche 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 uncapteur 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
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Le profil mesuré de la Figure 39 a été capté sur le même profil réel que les précédents, mais avec un capteurdont la distance patin-palpeur est un multiple de AW + 0,4 mm (K x 0,875 + 0,4). La profondeur d'ondulation estdoublée.
AR = 50 µm AW = 875 µm R = 2,20 mn Ra (0,8) = 1 µm
Figure 39
4.6.4 Conclusion
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 filtreélectrique 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 lapièce par le milieu ambiant.
Un système patin-palpeur peut être un filtre passe haut en éliminant les écarts de forme et lesondulations. 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 ladéveloppante. 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 caractéristiquespar rapport à ce profil sont mal choisies.Il faudra donc l'utiliser en connaissance, de cause en signalant son utilisation avec la délivrance desmesures.
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5 Echantillons de comparaison viso-tactiles
A défaut de disposer d'un appareil de mesurage d'état de surface, on peut évaluer approximativementla rugosité par des échantillons viso-tactiles.
Pour chaque procédé d'usinage, il existe une série de surfaces ayant des valeurs échelonnées en sériegéométrique de raison 2.
Nota : La raison 2 de l'échelonnement correspond à la limite moyenne des perceptions sensorielleshumaines.
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 correspondsensiblement à celui de la surface examinée.
Ces précautions prises, les écarts d'appréciation sont rarement supérieurs à un échelon de laprogression géométrique.
Correspondance approximative entre numéro de rugotest et R
Tableau 12
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6 Liste des documents de référence
NOTE : Pour les documents non datés, la dernière version en vigueur s’applique.
Documents cités
Normes internationales
ISO 4287-1 : Rugosité de surface. Terminologie. Partie 1 : Surface et ses paramètres.
ISO 4287-2 : Rugosité de surface. Terminologie. Partie 2 : Mesurage des paramètres de la rugosité desurface.
ISO 4288 : Règles et procédures pour le mesurage de la rugosité de surface avec des instruments àpalpeur.
Normes françaises
NF E 05-016 : Etat de surface des produits. Prescriptions. 2° Spécification de l'état de surface sur les dessins.
NF E 05-051 : Etat de surface des produits. Moyens de mesure. Echantillons de comparaison viso tactile.
Normes AFNOR
E 05-015 : Etat de surface des produits. Prescriptions. 1° Généralités. Terminologie. Définitions.
E 05-017 : Etat de surface des produits. Prescriptions. 3° Détermination des surfaces mesurées.
E 05-050 : Etat de surface des produits. Généralités sur les appareils électroniques à capteur. Tableauxsynoptiques.
Normes allemandes
DlN 4768 : Détermination des rugosités Ra, Rz, Rmax. par appareils électriques à palpeurs. Principes.
DIN 4774 : Mesure de la profondeur d'ondulation avec des palpeurs mécaniques.
DIN 4776 : Mesure de la rugosité superficielle. Paramètres Rk, Rpk, Rvk, Mr1, Mr2 pour la description dela proportion de matériau dans le profil de rugosité. Conditions de mesure et procéduresd'évaluation.
Norme CNOMO
E00.14.015.N : Etats géométriques de surface. Calcul des paramètres de profil.