La plupart desMachines CMM (machines à mesurer tridimensionnelles) sont fabriqués parcomposants en granit.
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) est un appareil de mesure flexible qui a acquis de nombreuses fonctions dans le secteur manufacturier, notamment dans les laboratoires de contrôle qualité traditionnels et, plus récemment, dans le soutien direct de la production en usine dans des environnements plus difficiles. Le comportement thermique des règles d'encodeur de MMT devient un facteur important à prendre en compte pour déterminer ses fonctions et son application.
Dans un article récemment publié par Renishaw, le sujet des techniques de montage d'échelles de codeur flottantes et maîtrisées est abordé.
Les règles d'encodeur sont soit thermiquement indépendantes de leur support de montage (flottantes), soit thermiquement dépendantes de ce dernier (étalonnées). Une règle flottante se dilate et se contracte en fonction des caractéristiques thermiques du matériau de la règle, tandis qu'une règle étalonnée se dilate et se contracte au même rythme que le substrat sous-jacent. Les techniques de montage des règles de mesure offrent de nombreux avantages pour diverses applications : l'article de Renishaw présente un cas où une règle étalonnée pourrait être la solution idéale pour les machines de laboratoire.
Les MMT sont utilisées pour capturer des données de mesure tridimensionnelles sur des composants usinés de haute précision, tels que des blocs moteurs et des aubes de réacteurs, dans le cadre d'un processus de contrôle qualité. Il existe quatre principaux types de MMT : à pont, à cantilever, à portique et à bras horizontal. Les MMT à pont sont les plus courantes. Dans une MMT à pont, un fourreau d'axe Z est monté sur un chariot qui se déplace le long du pont. Le pont est entraîné le long de deux rails de guidage dans la direction de l'axe Y. Un moteur entraîne un épaulement du pont, tandis que l'épaulement opposé est traditionnellement non entraîné : la structure du pont est généralement guidée/supportée par des paliers aérostatiques. Le chariot (axe X) et le fourreau (axe Z) peuvent être entraînés par une courroie, une vis ou un moteur linéaire. Les MMT sont conçues pour minimiser les erreurs non répétitives, difficiles à compenser par le contrôleur.
Les MMT hautes performances sont constituées d'un banc en granit à haute masse thermique et d'une structure rigide à portique/pont, avec un fourreau à faible inertie auquel est fixé un capteur pour mesurer les caractéristiques des pièces. Les données générées permettent de garantir que les pièces respectent les tolérances prédéterminées. Des codeurs linéaires de haute précision sont installés sur les axes X, Y et Z, qui peuvent atteindre plusieurs mètres de long sur les machines de plus grande taille.
Une MMT classique à pont en granit, fonctionnant dans une pièce climatisée à une température moyenne de 20 ± 2 °C, avec des cycles de température ambiante trois fois par heure, permet au granit à forte masse thermique de maintenir une température moyenne constante de 20 °C. Un codeur linéaire flottant en acier inoxydable, installé sur chaque axe de la MMT, serait largement indépendant du substrat en granit et réagirait rapidement aux variations de température de l'air grâce à sa conductivité thermique élevée et à sa faible masse thermique, nettement inférieure à celle de la table en granit. Cela entraînerait une dilatation ou une contraction maximale de l'échelle sur un axe typique de 3 m d'environ 60 µm. Cette dilatation peut engendrer une erreur de mesure importante, difficile à compenser en raison de sa nature variable dans le temps.
Dans ce cas, une balance étalonnée est privilégiée : elle se dilaterait uniquement avec le coefficient de dilatation thermique (CTE) du substrat en granit et présenterait donc peu de variations en réponse aux faibles oscillations de la température de l'air. Les variations de température à long terme doivent néanmoins être prises en compte, car elles affecteront la température moyenne d'un substrat à masse thermique élevée. La compensation de température est simple : le contrôleur n'a qu'à compenser le comportement thermique de la machine sans tenir compte de celui de la balance du codeur.
En résumé, les systèmes de codage avec règles étalonnées sur substrat constituent une excellente solution pour les MMT de précision à faible CTE et à masse thermique élevée, ainsi que pour d'autres applications exigeant des performances métrologiques élevées. Les avantages des règles étalonnées comprennent la simplification des régimes de compensation thermique et la possibilité de réduire les erreurs de mesure non répétables dues, par exemple, aux variations de température ambiante dans l'environnement machine.
Date de publication : 25 décembre 2021