Millimar : des résultats de mesure précis grâce à la compensation de température

L'arrière-plan est un phénomène physique naturel : la plupart des matériaux se dilatent sous l'effet de la chaleur et se contractent à nouveau lorsqu'ils se refroidissent. L'objectif d'une méthode de contrôle en métrologie de production est de déterminer la taille réelle d'une pièce. C'est pourquoi sa température doit être connue. Sur la base de la première norme ISO 1 de 1931, cette température est automatiquement supposée être de 20 °Celsius. Mais peu de systèmes de mesure surveillent la température de la pièce ou tentent même de corriger les valeurs mesurées.

De nombreux facteurs d'écarts thermiques

De nombreux responsables qualité partent du principe que tout écart de taille d'origine thermique de la pièce à mesurer est compensé par une dilatation correspondante de l'appareil de mesure et des étalons de réglage : Tous les composants se dilatent ou se contractent dans la même mesure, de sorte qu'au final, le résultat est correct. En réalité, ce n'est pas le cas. L'instrument de mesure, l'étalon de réglage et la pièce à usiner - les trois composants matériels d'un système de mesure - peuvent être constitués de matériaux différents, de sorte qu'ils se comportent différemment à la chaleur - même s'ils sont tous à la même température. En réalité, la température de chaque composant peut varier :

• Les pièces qui sortent d'un processus d'usinage à sec peuvent être plus chaudes de plusieurs degrés et le rester pendant des heures.
• Les composants qui ont été usinés avec un liquide de refroidissement peuvent être plus froids.
• L'appareil de mesure ou l'étalon de réglage peuvent être placés sur un établi en plein soleil ou sous une vanne de chauffage ou de refroidissement et donc être plus chauds ou plus froids.
• La stratification des températures dans une pièce peut entraîner des différences de température entre les composants situés près du sol et ceux situés sur une étagère haute.
• La masse relative des composants peut également entraîner une différence : par exemple, il faut plus de temps à un bloc moteur qu'à une jauge d'alésage pour s'adapter à la température ambiante.

Dans certains cas, les variations thermiques de l'instrument de mesure et de la pièce peuvent également avoir des effets opposés, ce qui augmente l'erreur de mesure plutôt que de la compenser. Par exemple, les températures élevées entraînent un allongement des contacts des jauges d'alésage. Cela a pour conséquence que le diamètre intérieur est plus petit que celui mesuré. D'autre part, le diamètre intérieur d'une pièce à paroi mince augmente à des températures élevées.

Contrôle de l'environnement pour les laboratoires de mesure

Certaines entreprises de fabrication tentent de résoudre ce problème en contrôlant l'environnement de la pièce. Cela implique par exemple l'installation de systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) sophistiqués ou des modifications structurelles. Ces mesures sont efficaces dans les laboratoires de mesure, mais pas dans les salles des machines. Ces bâtiments sont trop grands, contiennent trop d'appareils ou de machines produisant de la chaleur et donc trop de variables au total.

La solution de Mahr

Il est plus pertinent de mesurer la température de l'appareil de mesure, de l'étalon de réglage et de la pièce à usiner et de compenser les variations thermiques sur la base des coefficients de dilatation connus. Pour cette application, Mahr propose la solution adéquate : elle consiste, pour la famille de produits Millimar, en une combinaison du logiciel Millimar Cockpit avec un appareil de mesure de température externe disponible dans le commerce. Deux capteurs sont alors installés lors du montage de mesure : l'un pour mesurer la température du régleur et l'autre pour mesurer la température de la pièce. Le logiciel Mahr peut alors être programmé pour différents coefficients de dilatation des différents composants. Il enregistre les résultats et calcule un résultat de mesure compensé en température. Les utilisateurs peuvent également définir des facteurs de compensation supplémentaires dans le logiciel Mahr, par exemple des géométries inhabituelles ou des différences entre les températures de surface et les températures internes d'une pièce. Les clients bénéficient ainsi d'une solution très efficace : un tel système de compensation de température réduit généralement les erreurs de mesure d'origine thermique de 90 à 95 pour cent.

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