CH714509A1

CH714509A1 - Méthode de mesure dimensionnelle d'une pièce et outil de mesure pour mettre en oeuvre la méthode.

Info

Publication number: CH714509A1
Application number: CH01610/17A
Authority: CH
Inventors: Francheboud Maurice; Heranney Aurélien
Original assignee: Willemin Macodel Sa
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-06-28
Also published as: CH714509B1

Abstract

La présente invention se rapporte à une méthode de mesure des dimensions et/ou de la position d’un évidement (3) ou d’une partie en saillie usinée dans une pièce (2), basée sur un changement de comportement de la machine d’usinage suite au contact entre un palpeur (4) et la pièce usinée. Plus précisément, la méthode de mesure est basée sur la détection d’une erreur de poursuite d’un axe machine ou d’une augmentation du courant moteur sur un axe machine lors du contact. La présente invention se rapporte également à une méthode de correction dynamique de l’usure d’un outil d’usinage faisant intervenir la méthode de mesure précitée et permettant de compenser directement sur la machine d’usinage des imprécisions d’usinage. Elle se rapporte aussi au palpeur destiné à mettre en œuvre la méthode de mesure et la méthode de correction dynamique.

Description

Objet de l’invention [0001] La présente invention se rapporte au domaine de l’usinage. Elle se rapporte plus particulièrement à une méthode de mesure de la position et/ou des dimensions d’un évidement ou d’une partie en saillie usinée sur une pièce. Elle se rapporte également à une méthode dynamique permettant de compenser en cours de production les imprécisions d’usinage induites par l’usure de l’outil d’usinage, ladite méthode dynamique faisant intervenir la méthode de mesure précitée.

[0002] La présente invention se rapporte en outre à l’outil de mesure mis en oeuvre pour effectuer la méthode de mesure et la méthode dynamique de compensation selon l’invention.

Arrière-plan technologique et état de la technique [0003] En usinage, le respect des dimensions avec un faible niveau de tolérance est un paramètre essentiel qui va conditionner la qualité de la pièce usinée. En particulier, lors d’une opération de chassage d’un petit composant dans un alésage de la pièce, il est nécessaire de garantir l’interférence entre le composant et la pièce. C’est cette interférence qui permet de garantir la tenue du composant dans la pièce. Si l’interférence est trop faible, le composant ne sera pas maintenu, et si l’interférence est trop grande, la pièce et/ou le composant seront endommagés lors du chassage.

[0004] Le diamètre de l’alésage destiné à recevoir le composant est directement impacté par l’usure de l’outil d’usinage. Comme illustré à la fig. 3, l’usure de l’outil va engendrer une réduction du diamètre de l’alésage au cours du temps. Pour garantir la précision des alésages, il est dès lors nécessaire de contrôler en continu les pièces usinées et de surveiller l’usure des outils. Actuellement, la production est soit contrôlée par des moyens rudimentaires peu précis tels qu’une jauge étalon où on vérifie si elle passe ou pas dans l’alésage ou par des moyens métrologiques externes à la production. En cas de non-respect des tolérances, tout le lot produit doit être rebuté, ce qui engendre des coûts conséquents.

[0005] Il existe des palpeurs permettant de mesurer les alésages sur la machine-outil en cours de production. Les palpeurs sont généralement équipés d’un système de trigger à ressort qui détecte le contact entre le palpeur et la pièce et évite la rupture du palpeur. Le fonctionnement de ces palpeurs est, par exemple, basé sur un changement de la résistance électrique à travers des éléments de contact du palpeur ou sur la déformation du palpeur induite par le contact avec la pièce.

[0006] Ces palpeurs conventionnels ne sont pas toujours adaptés pour des applications de micro-usinage, à savoir pour l’usinage d’alésages ayant des diamètres inférieurs à quelques millimètres, que ce soit pour des raisons technologiques ou pour des raisons d’encombrement sur la machine.

Résumé de l’invention [0007] La présente invention a ainsi pour objet de proposer une nouvelle méthode de mesure dimensionnelle d’une pièce adaptée, sans y être limitée, pour des applications de micro-usinage. Cette méthode de mesure peut être directement réalisée sur la machine d’usinage. Elle utilise comme outil de mesure une simple tige qui au contact avec la pièce engendre une réponse de la machine d’usinage qui est exploitée pour déterminer la position et les dimensions d’un évidement ou d’une partie en saillie. Plus précisément, c’est une erreur de poursuite sur un ou plusieurs des axes de la machine et/ou une augmentation du courant moteur sur un ou plusieurs de ces axes qui est exploitée pour déterminer, sur base de la position des axes lors du contact, les caractéristiques géométriques de l’évidement ou de la partie en saillie usinée sur la pièce. Cet outil de mesure est ainsi, contrairement au palpeur conventionnel, passif car il est dépourvu de moyens de détection du contact. Cet outil de mesure est plus particulièrement adapté pour mesurer des alésages de très faibles diamètres ayant un diamètre inférieur ou égal à 6 mm, de préférence à 4 mm, plus préférentiellement à 2 mm et encore plus préférentiellement à 1 mm, le diamètre minimum pouvant être aussi petit que 0.3 mm.

[0008] La présente invention propose en outre une nouvelle méthode permettant de garantir la précision des usinages grâce à une correction dynamique de l’usure de l’outil d’usinage. Cette nouvelle méthode de correction dynamique est rendue possible grâce à la méthode de mesure susmentionnée pouvant être mise en oeuvre directement sur la machine d’usinage.

[0009] La méthode de correction dynamique selon l’invention consiste:

- tout d’abord à mesurer précisément les dimensions de l’outil d’usinage neuf,

- ensuite à usiner un(e) ou plusieurs évidements/parties en saillie avec ledit outil dans une première pièce,

- ensuite à mesurer sur la machine d’usinage les dimensions du dernier évidement ou de la dernière partie en saillie usinée,

- à calculer un facteur correctif permettant de compenser les différences entre les dimensions nominales de l’évidement ou de la partie en saillie requises et celles effectivement mesurées après usinage,

- à usiner à nouveau un(e) ou plusieurs évidements/parties en saillie sur cette même première pièce ou sur des pièces suivantes,

- à mesurer à nouveau sur la machine d’usinage les dimensions du dernier évidement ou de la dernière partie en saillie usinée afin d’ajuster le facteur correctif et, ainsi de suite, jusqu’à la fin de vie de l’outil.

CH 714 509 A1 [0010] Cette méthode de compensation dynamique permet ainsi de garantir sur toute la durée de vie de l’outil un usinage précis avec une faible tolérance et, ce, sans devoir mesurer toutes les pièces. En effet, un ajustement du facteur correctif n’est pas requis après chaque usinage mais peut être réalisé, selon le niveau tolérance souhaité, à une fréquence plus ou moins grande.

Brève description des figures [0011] La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, se référant, à titre d’exemple, aux fig. 1 à 14.

La fig. 1	illustre schématiquement un procédé d’usinage par interpolation permettant à partir d’un seul outil d’usiner des alésages de différents diamètres.
La fig. 2	illustre en fonction des coordonnées X, Y le rayon de l’outil (R_outii) et le rayon d’interpolation (R_ip) requis pour l’usinage d’un diamètre d’alésage (üAiésage) donné dans le cas d’un usinage par interpolation tel que montré à la fig. 1.
La fig. 3	illustre graphiquement l’impact de l’usure de l’outil d’usinage sur le diamètre de l’alésage au cours du temps. L’axe Y représente le diamètre de l’alésage en fonction, sur l’axe X, du nombre d’alésages pour un outil ayant un diamètre nominal de 0.5 mm.
La fig. 4	représente la courbe de modélisation pour les points de la fig. 3.
La fig. 5A	représente la courbe du facteur correctif à appliquer en fonction du nombre d’alésages pour compenser l’usure de l’outil. La fig. 5B représente en corollaire le rayon d’interpolation à programmer pour maintenir un diamètre d’alésage constant.
La fig. 6	représente le diamètre d’alésage obtenu en fonction du nombre d’alésages après correction avec le facteur correctif de la fig. 5A.
La fig. 7A	représente avec une vue tridimensionnelle le palpeur selon l’invention monté sur un porte-outil en regard de la pièce avec les alésages préalablement usinés.
La fig. 7B	représente une vue en face du palpeur selon l’invention. La fig. 7C est une vue partielle du palpeur de la fig. 7B à son extrémité.
Les fig. 8A à 9B	sont différentes représentations des résultats obtenus lors d’une mesure avec le palpeur selon l’invention monté sur une machine à cinématique parallèle. Lors de la mesure, le palpeur se déplace au sein de l’alésage selon l’axe X. A la fig. 8A, la position des trois axes lors de la mesure est représentée. A la fig. 8B, l’erreur de poursuite correspondante pour les trois axes est représentée. A la fig. 8C, l’augmentation du courant moteur sur ces mêmes axes lors de la mesure est représentée. Par ailleurs, le trigger qui déclenche l’arrêt des axes lors du contact entre le palpeur et la pièce est représenté. Les fig. 9A et 9B sont des agrandissements des
fig. 8B et 8C	respectivement. La ligne horizontale en traits pointillés à la fig. 9A représente le seuil de détection de 0.3 pm pour cet exemple avec le déclenchement concomitant lorsque ce seuil est atteint (ligne verticale en traits pointillés).
Les fig. 10 et 11	représentent respectivement la force et la flexion maximum auxquelles le palpeur peut être soumis en fonction de son diamètre.
La fig. 12	est une vue tridimensionnelle du palpeur en contact avec un point de la circonférence de l’alésage usiné dans la pièce et une vue en plan de cette même pièce lors du contact avec le palpeur.
La fig. 13	illustre en fonction des coordonnées X, Y les différentes caractéristiques géométriques de l’alésage pour 6 points de mesure.
La fig. 14	représente des mesures comparatives du diamètre et de la circularité de l’alésage réalisées respectivement avec le palpeur selon l’invention sur la machine d’usinage et sur un équipement Zeiss externe à la machine d’usinage.

Légende [0012] (1) Outil d’usinage

CH 714 509 A1 (2) Pièce (3) Evidement et, en particulier, alésage (4) Outil de mesure aussi appelé palpeur (5) Broche de la machine d’usinage

Description détaillée de l’invention [0013] La présente invention se rapporte à une méthode de mesure des dimensions et de la position d’une partie en saillie ou d’un évidement usiné dans une pièce. Elle se rapporte également à une méthode de compensation dynamique de l’usure de l’outil d’usinage faisant intervenir la méthode de mesure susmentionnée. Les deux méthodes sont plus spécifiquement décrites pour l’usinage d’alésages mais elles peuvent être étendues à l’usinage d’évidements de toute forme ainsi qu’à l’usinage de parties en saillie. Les méthodes sont d’application pour tout procédé d’usinage et, en particulier, pour un procédé d’usinage par interpolation où différents diamètres d’alésage sont réalisés avec un même outil standard (référencé 1), comme montré à la fig. 1.

[0014] Par ailleurs, la méthode de mesure est plus spécifiquement adaptée pour mesurer des alésages ayant un diamètre pouvant descendre en dessous du millimètre. La méthode de mesure combinée à la méthode de compensation dynamique selon l’invention permet de mesurer pendant la production sur la machine d’usinage, le diamètre des alésages et de compenser en temps réel toute dérive suite à l’usure de l’outil. Elle permet également de mesurer la position des alésages et d’utiliser cette information pour recalculer le référentiel lorsque les alésages sont d’abord ébauchés sur une machine et ensuite finis sur une autre machine.

[0015] La méthode de compensation dynamique, aussi appelée méthode de correction selon l’invention, s’appuie sur la loi d’usure de l’outil. Comme montré à la fig. 3, la diminution du diamètre de l’alésage suite à l’usure de l’outil est assez régulière. Cette usure est du type (Eq.1):

u = U_o (l - e-?) avec

U qui est l’usure pour l’alésage n

Uo qui est l’usure nominal de l’outil n qui est le numéro de l’alésage τ qui est une variable.

[0016] Lors de l’usinage par interpolation, le diamètre de l’alésage (fig. 2) est donné par (Eq.2):

Φ Alésage 2 ' (^Rip + Routil) avec θ Alésage qui est le diamètre de l’alésage

R_ip qui est le rayon de l’interpolation

Routii qui est ’e rayon de l’outil.

[0017] Le Routii diminue en raison de son usure durant les opérations d’usinage (Eq.3):

Routil ~ Routil_0 U avec

Routii qui est le rayon de l’outil neuf, ce qui donne (Eq.4):

$ Alésage ~ 2 ‘ ^Rip + Routil_0 + ^0 (l ® avec e Alésage qui est une valeur fixe que l’on souhaite constante

Ri_p qui est une grandeur que l’on peut faire varier par programmation.

En conséquence, pour maintenir un diamètre d’alésage constant, il faut faire varier le rayon d’interpolation selon la loi suivante (Eq.5):

£_ip = - (r_ouM0 + i/o (l - e“?)) [0018] Pour l’exemple de la fig. 4 avec un diamètre nominal de l’outil de 0.5 mm, le facteur correctif U est représenté à la fig. 5A en fonction du nombre d’alésages. Grâce à cette correction et en faisant varier en conséquence le rayon

CH 714 509 A1 d’interpolation comme montré à la fig. 5B, il est possible de garantir un usinage stable tout au long de la durée de vie de l’outil comme représenté à la fig. 6.

[0019] Malheureusement, cette loi d’usure n’est pas universelle. Elle varie d’un outil à l’autre. Il est par conséquent nécessaire d’adapter le facteur correctif au cours de la vie de l’outil. Selon l’invention, des mesures du diamètre de l’alésage sont réalisées à certains intervalles pour ajuster la correction à appliquer, ce qui permet de maintenir un diamètre d’alésage sensiblement constant sur toute la période d’usinage. A cet effet, un outil de mesure spécifique, aussi appelé palpeur, et référencé 4 sur les fig. 7A-7C, A été mis au point pour des mesures d’alésages de faibles diamètres. Ce palpeur est destiné à être monté sur la broche 5 de la machine d’usinage. Il s’agit d’un palpeur ayant à son extrémité une forme qui peut être quelconque (carrée, rectangulaire,...). Plus spécifiquement, il s’agit d’un palpeur sphérique ou préférentiellement d’un palpeur cylindrique ayant comme montré aux fig. 7A-7C une extrémité avec une section circulaire de diamètre D. Le palpeur cylindrique ou sphérique a une section circulaire avec un diamètre inférieur ou égal à 6 mm, de préférence à 4 mm, plus préférentiellement à 2 mm, et encore plus préférentiellement à 1, voire 0.5 mm, avec un diamètre minimum pouvant descendre jusqu’à 0.2 mm. De préférence, le rapport entre la longueur L de contact et le diamètre D est compris entre 1 et 4. Le palpeur est réalisé dans un matériau apte à buter contre la pièce lors du contact sans se déformer. En effet, une déformation du palpeur lors du contact pourrait conduire à une mesure erronée. Par exemple, le palpeur peut être réalisé dans un matériau céramique tel que le carbure de tungstène, dans un matériau métallique tel que l’acier ou encore dans des composites à matrice métallique renforcé par des particules céramiques comme le carbure de tungstène.

[0020] Contrairement aux palpeurs conventionnels, le déclenchement du palpeur s’effectue sur base d’une réponse de la machine suite au contact de cette dernière avec le palpeur et non pas d’une modification du comportement du palpeur suite au contact. Ainsi, le palpeur selon l’invention est une simple tige sans moyens internes de détection du contact. Le contact entre le palpeur et la pièce est détecté sur base de changements du comportement de la machine et plus précisément sur base d’une erreur de poursuite d’un ou plusieurs des axes et/ou sur base d’une augmentation du courant moteur d’un ou plusieurs des axes comme montré aux fig. 8 et 9. Ces dernières sont différentes représentations pour une mesure réalisée sur une machine d’usinage 701S de Willemin Macodel. Il s’agit d’une mesure du diamètre de l’alésage selon l’axe X. Cet exemple étant basé sur une mesure réalisée avec une machine à cinématique parallèle de type Delta, les trois axes (q1, q2, q3) se déplacent lors du palpage selon l’axe X. A la fig. 8A, on visualise la position des trois axes et à la fig. 8B, l’erreur de poursuite sur ces trois axes, c.à.d. la différence entre la position commandée et la position résultante. Dans l’exemple, la valeur de détection Aq a été fixée à 0.3 pm. De préférence, cette valeur de détection est inférieure ou égale à 2 pm, plus préférentiellement à 1 pm et, encore plus préférentiellement à 0.5 pm avec une valeur minimum qui est de l’ordre de 0.1 pm.

[0021] Dans cet exemple, la collision entre le palpeur et la surface de l’alésage est détectée par l’axe q3 à un temps de +/-0.6 s sur l’axe en abscisse. Une première erreur de poursuite est observée un peu avant 0.1 s, cette première erreur est liée au démarrage des axes. Après le démarrage, les axes se déplacent avant d’arriver à butée contre la pièce résultant à l’erreur de poursuite susmentionnée. Plus précisément, à la fig. 9A, on voit que dès que la valeur de détection est atteinte (croix en traits pointillés), le trigger se déclenche et tous les axes stoppent (plateau sur la fig. 8A) en un temps le plus court possible ou, en d’autres mots, sur une distance la plus courte possible, pour éviter d’endommager le palpeur. Ils reviennent ensuite à leur position lors du déclenchement pour enregistrer la position des axes et, sur cette base, calculer la position et les dimensions de l’alésage comme explicité ci-après. Aux fig. 8C et 9B, on observe concomitamment avec l’erreur de poursuite une augmentation du courant moteur de l’ordre de 0.1 A sur l’axe q3. Cette donnée peut également être exploitée pour détecter le contact entre le palpeur et la pièce. La valeur seuil de détection peut être, de préférence, fixée entre 0.02 A et 0.5 A et, plus préférentiellement, entre 0.05 et 0.2 A.

[0022] Cette valeur seuil de détection est fixée en fonction des caractéristiques de la machine, et plus particulièrement de sa réactivité, et des propriétés mécaniques du palpeur. En effet, pour éviter de casser le palpeur qui, de par ses faibles dimensions et les matériaux choisis, est fragile, la machine d’usinage doit présenter une réactivité suffisante que pour déclencher l’arrêt du palpeur dès qu’il y a contact entre la pièce et le palpeur. A cet égard, les performances sont d’autant meilleures si les conditions suivantes sont remplies:

1. Une grande sensibilité des commandes d’avance en cas d’une perturbation extérieure avec, par exemple, un entraînement direct par moteur linéaire et de très faibles frottements.

2. Des inerties très faibles pour garantir une grande dynamique avec, par exemple, une machine à cinématique parallèle.

3. Une réaction très rapide des commandes d’avance avec une boucle de régulation ayant, par exemple, une fréquence comprise entre 10 et 50 kHz.

[0023] De préférence, dans le but d’optimiser la réactivité de la machine lors du contact, le software de la détection se fait directement dans les commandes d’avance et la communication entre les commandes d’avance se fait par hardware.

[0024] Les fig. 10 et 11 représentent, à titre purement illustratif, la force maximum et la flexion maximum auxquelles le palpeur peut être soumis avant rupture pour un palpeur circulaire en carbure de tungstène et pour une longueur utile L

CH 714 509 A1 de palpage, c.à.d. la longueur du palpeur qui peut être en contact avec la matière, fixée à deux fois le diamètre D du palpeur à son extrémité.

[0025] Selon l’invention, la vitesse de palpage est adaptée pour, d’une part, ne pas être trop lente ce qui compromettrait la rentabilité commerciale et, d’autre part, ne pas être trop rapide auquel cas la machine n’aurait pas le temps de détecter et de stopper avant la rupture du palpeur ou l’endommagement de la pièce. Une vitesse de palpage comprise entre 0.02 et 1 mm/s, et, de préférence entre 0.1 et 0.5 mm/s est un bon compromis.

[0026] Pour éviter d’endommager la pièce et le palpeur, il faut préférablement détecter la collision et stopper la machine sur une distance inférieure ou égale à 0.005 mm, plus préférablement à 0.002 mm et, encore plus préférablement à 0.001 mm. A titre d’exemple, pour une distance de 0.001 mm et un seuil s de détection fixé à 0.0003 mm, ça laisse une distance de 0.0007 mm pour stopper la machine.

Ainsi, pour une vitesse v de palpage de 0.2 mm/s, la détection est opérée sur un temps t:

s 0.0003 t = — = ———— = 0.0015 secondes v 0.2 [0027] Et l’arrêt de la machine avec un mouvement uniformément décéléré est réalisé avec un temps t:

2-s 2-0.0007 t =-=-—-= 0.007 secondes v 0.2 [0028] Cela démontre que pour de tels distances et seuils de détection, la rapidité de traitement de la machine doit être élevée.

[0029] La mesure du diamètre de l’alésage est effectuée à partir de 6 points de mesures sur la circonférence de l’alésage comme illustré aux fig. 12 et 13. En théorie, 3 points de mesures sont suffisants, mais le calcul de la circularité «O» avec 6 points de mesure permet de détecter des erreurs de mesure en raison de saleté et de rendre la méthode de mesure plus robuste en éliminant les points litigieux.

équations suivantes (voir aussi fig.13):

Xc =

Le diamètre D et la circularité O de I alesage sont calcules sur base des

Yc = _n Σ Ymi-è ,_z2 ---Y p

J (Xm; — Xc)² + (Ym; — Yc)²

Ri = _ Σ#1-6 ^R~~6~

D — 2 R + Dp [0030] Avec:

Xp; Yp = position nominale du centre de l’alésage en X-Y,

Xc; Yc = position recalculée du centre de l’alésage en X-Y,

Xmij; Ymij = position du centre du palpeur lors du contact entre le palpeur et la pièce pour la mesure i avec i compris entre 1 et 6 dans cet exemple,

R = rayon de l’alésage,

Dp, Rp = diamètre du palpeur et rayon du palpeur.

Pour d’autres géométries non circulaires de l’évidement usiné, les équations sont adaptées en conséquence.

[0031] Des mesures comparatives ont été réalisées avec le palpeur selon l’invention et un équipement Zeiss qui est une machine de mesure tridimensionnelle de métrologie. La fig. 14 montre que les résultats des mesures réalisées avec le palpeur selon l’invention sont tout à fait comparables à ceux obtenus avec l’équipement Zeiss.

[0032] Sur base de la mesure de l’alésage avec le palpeur selon l’invention, le facteur correctif U de l’équation 1 mentionnée précédemment est calculé. Au préalable, le rayon nominal R_outii_o, c.à.d. le rayon avant la première utilisation, de l’outil d’usinage doit être connu. Par exemple, cette mesure du rayon peut être réalisée avec un capteur optique tel qu’une caméra Conoptica. Cette technologie a pour avantage de mesurer sans contact les outils et ainsi d’éviter d’endommager les petits outils (diamètre < 1 mm). Dans le cas particulier d’un procédé d’usinage par interpolation, le rayon d’interpolation

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R_ip de l’outil de l’usinage est ensuite calculé sur base du facteur correctif U et du diamètre d’alésage a souhaité (Eq.5). On précisera qu’en fonction de l’usure de l’outil et du niveau de tolérance souhaité, la mesure de l’alésage est réalisée avec une fréquence plus ou moins grande. Ainsi, à titre purement d’exemple, une mesure peut être effectuée après avoir usiné plusieurs dizaines d’alésages.

[0033] En résumé, la méthode de compensation selon l’invention comporte les étapes suivantes:

1. Mise à disposition d’un outil d’usinage et mesure de sa géométrie,

2. Usinage d’alésages sur la première pièce,

3. Mesure sur la machine d’usinage avec le palpeur selon l’invention des caractéristiques géométriques d’au moins le dernier alésage usiné,

4. Détermination du facteur correctif de l’équation 1,

5. Usinage d’un ou plusieurs alésage(s) sur cette même première pièce ou sur des pièces suivantes,

6. Mesure sur la machine d’usinage avec le palpeur selon l’invention des caractéristiques géométriques d’au moins le dernier alésage usiné,

7. Ajustement du facteur correctif de l’équation 1 pour garantir que l’usinage suivant soit correct,

8. Répétition des étapes 5 à 7 sur toute la durée de vie de l’outil.

[0034] On précisera que lors de l’usinage du premier alésage, des alésages tests peuvent éventuellement être réalisés sur des parties de la pièce destinées au rebut. Les alésages tests sont mesurés avec le palpeur selon l’invention et, si nécessaire, une correction est appliquée. De cette manière, le diamètre de l’alésage est correct dès le premier usinage. La méthode selon l’invention permet ainsi de garantir du premier au dernier alésage un diamètre d’alésage quasi constant.

[0035] Lors de l’usinage de parties en saillie, la méthode de mesure ainsi que la méthode de compensation se déroulent de manière similaire avec une mesure de la position et/ou des dimensions de la partie en saillie s’effectuant sur base du contact entre l’outil de mesure et le pourtour de la partie en saillie. L’usure de l’outil d’usinage va engendrer une augmentation des dimensions de la partie en saillie qui, selon la méthode de compensation selon l’invention, sera compensée lors de l’usinage.

Revendications

1. Méthode de mesure pour déterminer la position et les dimensions d’une partie en saillie ou d’un évidement (3), notamment d’un alésage, usiné dans une pièce (2), ladite méthode étant mise en oeuvre sur une machine d’usinage et adaptée pour des applications de micro-usinages, ladite méthode comportant les étapes suivantes:

- Mise à disposition d’un outil de mesure (4) et montage dudit outil de mesure (4) sur une broche (5) de la machine d’usinage,

- Déplacement de l’outil de mesure (4) monté sur la broche (5) au sein de l’évidement (3) ou sur un pourtour de la partie en saillie selon un ou plusieurs axes de la machine d’usinage,

- Détection du contact entre l’outil de mesure (4) et la pièce (2) sur base d’un changement de comportement de la machine d’usinage,

- Détermination des dimensions et/ou de la position de l’évidement (3) ou de la partie en saillie sur base de la position du ou des axes de la machine d’usinage lors du contact entre l’outil de mesure (4) et la pièce (2).

2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le contact entre l’outil de mesure (4) et la pièce (2) est

Claims

détecté sur base d’une erreur de poursuite d’un ou plusieurs desdits axes et/ou sur base d’une augmentation du courant moteur d’un ou plusieurs desdits axes.
3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que le seuil de détection pour une erreur de poursuite d’un ou plusieurs desdits axes est compris entre 0.01 et 2 pm, de préférence entre 0.05 et 1 pm, et plus préférentiellement entre 0.1 et 0.5 pm.
4. Méthode selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le seuil de détection pour une augmentation du courant moteur d’un ou plusieurs desdits axes est compris entre 0.02 et 0.5 A et, de préférence, entre 0.05 et 0.2 A.
5. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la vitesse de déplacement du ou des axes de la machine d’usinage est comprise entre 0.02 et 1 mm/s et, de préférence, entre 0.1 et 0.5 mm/s.
6. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que dès que le contact entre l’outil de mesure (4) et la pièce (2) est détecté, le ou les axes impliqués dans le déplacement stoppent sur une distance inférieure ou égale à 0.005 mm, plus préférablement à 0.002 mm et, encore plus préférablement à 0.001 mm, le ou

CH 714 509 A1 les axes revenant ensuite à leur position lors du contact entre l’outil de mesure (4) et la pièce (2) pour déterminer les dimensions et/ou la position de l’évidement (3) ou de la partie en saillie.
7. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’au moins trois mesures, et de préférence six mesures, en des points de contact distincts sur la pièce (2) sont réalisées pour calculer les dimensions et/ou la position de l’évidement (3) ou de la partie en saillie.
8. Méthode selon la revendication 7, caractérisée en ce que, pour un évidement (3) qui est un alésage, le diamètre D et la circularité O de l’alésage sont calculés sur base des relations suivantes pour n mesures:

ΣΧ™·ι-η

Xc = 2 --— ~Xp

Σ Ym^-n Yc = 2 --— n

— Yp

Ri = J (Xmi — Xc)² + (Yrrii — Yc)²

R=^^ n

D — 2 R + Dp

O = avec:

Xp; Yp = position nominale du centre de l’alésage en X-Y,

Xc; Yc = position recalculée du centre de l’alésage en X-Y,

Xm,; Ym,,= position du centre de l’outil de mesure (4) lors du contact entre l’outil de mesure (4) et la pièce (2) pour la mesure / avec / compris entre 1 et n,

R = rayon de l’alésage,

Dp = diamètre de l’outil de mesure (4).
9. Méthode permettant de compenser lors d’un procédé d’usinage d’évidements (3) et/ou de parties en saillie dans une ou plusieurs pièces (2) une modification des dimensions des évidements (3) ou des parties en saillie engendrée par une usure d’un outil d’usinage (1), la méthode comprenant les étapes suivantes:

A. Mesure des dimensions de l’outil d’usinage (1),

B. Usinage d’un ou plusieurs évidements (3) et/ou d’une ou plusieurs parties en saillie dans la ou les pièces (2),

C. Mesure des dimensions d’au moins le dernier évidement (3) et/ou d’au moins la dernière partie en saillie usinée à l’aide de la méthode selon l’une quelconque des revendications 1 à 8,

D. Sur base de la mesure effectuée à l’étape C, calcul d’un facteur correctif prenant en compte l’usure de l’outil d’usinage (1),

E. Usinage d’un ou plusieurs évidements (3) et/ou d’une ou plusieurs parties en saillie dans la ou les pièces (2),

F. Mesure des dimensions d’au moins le dernier évidement (3) et/ou d’au moins la dernière partie en saillie usinée à l’aide de la méthode selon l’une quelconque des revendications 1 à 8,

G. Ajustement du facteur correctif sur base de la mesure de l’étape F,

H. Répétition des étapes E, F et G sur la durée de vie de l’outil d’usinage (1).
10. Méthode selon la revendication 9, caractérisée en ce que, lorsque l’évidement (3) est un alésage ayant pour dimensions un diamètre, le facteur correctif a pour formule:

U = u_o (l - _e-?) où U_o et τ sont les deux paramètres à ajuster pour compenser la réduction du diamètre engendrée par l’usure de l’outil d’usinage (1).
11. Outil de mesure (4) adapté pour mettre en oeuvre la méthode de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il est dépourvu de moyens de détection du contact entre l’outil de mesure (4) et la pièce (2).
12. Outil de mesure (4) selon la revendication 11, caractérisé en ce qu’il présente à son extrémité destinée à être en contact avec la pièce (2) une surface de forme quelconque ayant chacune de ses dimensions inférieure ou égale à 6 mm, de préférence à 4 mm, plus préférentiellement à 2 mm, et encore plus préférentiellement à 1 mm, avec une dimension minimum supérieure ou égale à 0.2 mm.
13. Outil de mesure (4) selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu’il présente à son extrémité destinée à être en contact avec la pièce (2) une surface cylindrique ou une surface sphérique, la surface cylindrique ou la surface

CH 714 509 A1 sphérique ayant un diamètre D inférieur ou égal à 6 mm, de préférence à 4 mm, plus préférentiellement à 2 mm, et encore plus préférentiellement à 1 mm, avec un diamètre minimum supérieur ou égal à 0.2 mm.
14. Outil de mesure (4) selon la revendication 13, caractérisé en ce que le rapport entre la longueur L de l’outil de mesure (4) destiné à être en contact avec la pièce (2) et le diamètre D de l’outil de mesure (4) est compris entre 1 et 4.
15. Outil de mesure (4) selon l’une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce qu’il est réalisé dans un matériau apte à ne pas se déformer lors du contact.
16. Outil de mesure (4) selon l’une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que le matériau est choisi parmi la liste comprenant les céramiques, les métaux alliés et les composites à matrice métallique renforcée avec des particules de céramique.

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