Mesure de trous coniques : remplacement des tampons de bleuissement par la métrologie optique 3D à fibre optique
Publié le 12 mai 2021
La mesure des trous coniques est une préoccupation dans de nombreuses industries de haute précision. Une approche traditionnelle pour inspecter les trous coniques implique l'utilisation de tampons de contrôle au bleu.
Cet article décrit brièvement le processus de bleuissement, puis examine une approche alternative pour l'inspection des alésages coniques — une méthode plus adaptée à l'automatisation qui fournit des mesures de haute précision allant bien au-delà de la capacité passe/ne passe pas.
Quel est le procédé de bronzage ?
Le processus de bleuetage (ou contrôle au bleu) vérifie la zone de contact entre un cône maître mâle et un alésage conique, considéré comme la partie femelle d'un assemblage conique.
Comment fonctionne le bronzage en 3 étapes
- Un maître enduiseur homme est couvert avec une fine couche de Bleu de Prusse (Pigment bleu de Prusse mélangé à de l'huile).
- Le maître cône mâle est emmanché dans le trou conique.
- Le mandrin conique étalon est retiré et inspecté pour indiquer une conicité excessive ou insuffisante et pour déceler des défauts ou un manque de rondeur.
Décision GO/NO-GO : Dans les zones où le cône maître et les surfaces du trou conique sont entrés en contact, l'encre bleue est totalement ou partiellement transférée sur le diamètre intérieur (DI) du trou. Le pourcentage estimé d'encre transférée indique la fidélité de forme de l'alésage conique. Les opérateurs ont besoin d'une expérience considérable pour pouvoir estimer le pourcentage de contact des surfaces et juger si le contact est adéquat (par exemple, un contact de 80% ou 90% peut être exigé pour une réponse valide).
Processus de bleuissement – mesure de trou conique avec des cales de bleuissement – en 3 étapes de base.
Application type : broches bleues pour le contrôle des trous de perçage coniques en assemblage
Épingles bleues Les petits tampons de contrôle au bleu sont-ils utilisés pour inspecter des trous coniques de seulement quelques millimètres de diamètre.
Dans certains ateliers d'assemblage de haute précision, des broches bleues sont utilisées pour inspecter la qualité des trous coniques qui sont percés et alésés pour recevoir des boulons spéciaux (par exemple, des boulons à tige conique). Dans de tels trous, les broches bleues aident à identifier des défauts tels qu'un diamètre intérieur ovalisé, des fissures, des bavures, des espaces entre les couches percées ou le pourcentage approximatif de surface d'appui.
Quelle est l'efficacité du produit de bleuissement ?
Le processus de bleuissement fournit une réponse passe/ne passe pas pour l'inspection des trous coniques. Il est utilisé lorsque l'ajustement général du cône mâle dans le trou conique importe, mais que des mesures exactes ne sont pas importantes.
La réponse à la question “ Dans quelle mesure le bleuissement est-il efficace ? ” dépend du contexte. Voici quelques avantages et inconvénients de la méthode de bleuissement, qui reste utile et pertinente pour l'inspection des trous coniques dans les opérations à faible volume :
- Avantages du procédé de bronzage : GO/NO-GO simple ; économique en équipements pour les opérations à faible volume
- Inconvénients : Manuel et technique ; lent et fastidieux ; ne fournit aucune mesure quantitative ; l'évaluation est subjective – l'expérience et la technique de l'opérateur influencent l'estimation de la couverture.
Au-delà du passe/ne passe pas (GO/NO-GO), quels autres aspects des trous coniques peut-il être utile de mesurer ?
De nombreux fabricants de pièces de haute précision exigent des mesures plus détaillées et plus précises que celles obtenues par la méthode du bleuissement.
- Un bon point de départ consiste en des paramètres GD&T (cotation et tolérancement géométriques) tels que les mesures de diamètre, l'angle de dépouille, la profondeur et la conicité.
- Des paramètres plus avancés peuvent inclure l'emplacement et la géométrie des caractéristiques internes (par exemple, des trous transversaux) ou la concentricité du trou conique par rapport à un alésage qui y mène.
- Les autres aspects qui peuvent être mesurés sont la rugosité du diamètre intérieur du cône, le broutage ou les défauts tels que les manques, les bavures ou les fissures.
Les mesures critiques des trous coniques peuvent inclure la profondeur du cône, le diamètre, l'angle de conicité, la conicité, la concentricité avec d'autres éléments, la rugosité, les broutages, les défauts, et plus encore.
Exigences supplémentaires des installations de fabrication plus avancées
Les exigences pour l'inspection des trous coniques incluent également de plus en plus des mesures empiriques (plutôt que subjectives) et l'automatisation de la mesure des trous coniques. Par exemple, les lignes d'assemblage de haute précision dotées de processus de perçage et de rivetage automatisés nécessitent souvent :
- Inspection entièrement automatisée GO/NO-GO des trous de fixations percés
- Mesures d'ID de trou et de fraisure précises et quantifiées pour l'analyse et l'enregistrement
- Analyse de mesure rapide pouvant être réinjectée dans la boucle du processus de contrôle qualité.
Pour ce type d'exigences, les fabricants recherchent des méthodes de mesure plus avancées. Et les systèmes de métrologie optique NOVACAM répondent souvent parfaitement au besoin.
Système à base de fibre optique pour la mesure de trous coniques
Novacam propose trois systèmes de mesure 3D sans contact pour la mesure de trous coniques : le Système BOREINSPECT, le Système TUBEINSPECT et le Système SURFACEINSPECT. Tous les trois sont optiques et à base de fibres, et offrent aux fabricants un ensemble de capacités avancées pour la mesure de trous coniques. Le choix du système dépend de l'application.
Dans cet article, nous examinons le système BOREINSPECT, qui serait le système de choix pour l'exemple ci-dessus de mesure de trous coniques dans les applications de perçage et de rivetage automatisées par robot.
Le système BOREINSPECT utilise une sonde de balayage rotatif pour pénétrer facilement à l'intérieur de chaque trou conique afin d'acquérir son diamètre intérieur. Comme illustré, le balayage s'effectue point par point (à une vitesse pouvant atteindre 100 000 points 3D par seconde). Les trajectoires de balayage peuvent être linéaires, circulaires, en spirale ou une combinaison de celles-ci.
Mesure de trous coniques par métrologie 3D à fibre optique – en 2 étapes
Une fois le nuage de points 3D acquis, un logiciel de métrologie standard de l'industrie (PolyWorksTM Un comparateur est utilisé pour obtenir les mesures requises du trou conique.
La conception de la sonde du système BOREINSPECT permet des mesures dans presque tous les environnements industriels :
- La petite sonde à base de fibre optique peut être intégrée à des platines de précision, des robots ou des portiques.
- En tant queeffecteur terminal sur une tête de robot, la sonde alterne avec les effecteurs terminaux de perçage et fournit des mesures de diamètre intérieur indépendamment de l'emplacement ou de l'orientation du trou.
- La mesure de la sonde est insensible à l'éclairage ambiant et aux perturbations de l'air. Les sondes peuvent mesurer même dans des environnements hostiles, caractérisés par des températures, des pressions extrêmes ou en présence de rayonnements.
Les mesures du diamètre des trous sont généralement transmises au logiciel de contrôle des processus afin de fournir un retour en temps réel sur le perçage, le meulage ou d'autres processus d'usinage de trous coniques.
Avantages du système BOREINSPECT pour l'inspection des trous coniques
Le système BOREINSPECT offre de nombreux avantages :
- Précision de mesure micrométrique
- Mesure sans contact – pas de consommables ni d'arrêts pour changer de sonde
- Options d'installation et d'intégration polyvalentes pour la mesure entièrement automatisée de trous coniques et autres. Y compris les trous borgnes et les trous difficiles d'accès.
- Vitesse de balayage de 100 kHz pour permettre une inspection à 100%
- Capacités à fournir une comparaison visuelle rapide (carte de déviation) des mesures d'ID acquises par rapport à des tolérances préspécifiées ou à la CAO de la pièce
- Large plage de mesures en plus du PASSE/NON-PASSE, avec la même sonde :
- Géométrie : Diamètres du trou conique, angle du cône, profondeur du trou, conicité, rectitude axiale, ovalisation, etc.
- Emplacement des éléments internes
- Concentricité avec d'autres éléments (par exemple, alésage menant à un chanfrein conique)
- Défauts (par exemple, bavures, motifs de rayage dus au foret, fissures, etc.)
- Ondulation et rugositéaxial ou circonférentiel)
- Bavardage.
Intérieur conique d'une matrice de tréfilage de précision. Le nuage de points 3D acquis peut être analysé automatiquement pour mesurer les angles inclus, les długueurs des différentes sections de diamètre intérieur, les profilés de rugosité, les vibrations, les défauts, etc.
Qu'en est-il de la mesure des trous coniques dans d'autres industries ?
Chaque processus d'usinage et d'inspection est unique. Pour la mesure de trous coniques avec une précision de l'ordre du micron, Novacam propose des solutions de métrologie 3D dans :
- Aérospatialeaéronef trous de fixation
- Automobileaccouplements d'arbres de moteurs coniques, bras de pitman, douilles coniques, sièges de buse dans les injecteurs de carburant, chemins de roulement de roulements à rouleaux coniques ou à billes
- Mesures de matrices et de moules – matrices de haute précision à trous coniques, filières de tréfilage, empreintes de moules
- Instrumentation médicaleeffilements de dispositifs orthopédiques
- Nucléairetubes de réacteur
- et plus encore.
Une autre méthode pour mesurer et analyser la matrice de précision ci-dessus. Quatre profils linéaires de l'intérieur conique et un profil en spirale dense de la section cylindrique centrale peuvent fournir des données tridimensionnelles adéquates pour de nombreuses mesures.
Avez-vous besoin de mesurer des trous coniques ?
Nous serons ravis de discuter de votre application spécifique !