ISO 4291-1985 Methods for the assessement of departure from roundness Measurement of variations in radius《圆度偏差估计法 半径变化的测量》.pdf

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1、Norme internationale INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEIKYHAPO.4HAR OPl-AHM3ALWlR l-IO CTAHAPTM3ALWl.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION Mbthodes dbvaluation des Gcarts de circularit - Mesurage des variations de rayon Methods for the assessment of departure from roundness - M

2、easurement of variations in radius Premiere hdition - 1985-09-15 CDU 531.717 Ref. no : IS0 4291-1985 (F) Descripteurs : 6tat de surface, mesurage de la circularit c) des methodes detalonnage des instruments et de verifi- cation de leurs caracteristiques. La presente Norme internationale fournit une

3、evaluation des b) centre du cercle de zone minimale; c) centre du cercle circonscrit minimal; d) centre du cercle inscrit maximal. Chacun des centres precedents peut avoir son domaine dappli- cation. La position du centre des moindres car b) a piece tournante, palpeur et capteur etant maintenus fixe

4、s. Selon le caractere de Iinformation fournie, les instruments de mesure de la circularite se rangent en deux categories : a) a enregistrement du profil; b) 8 affichage direct des valeurs des parametres, les deux categories pouvant etre combinees en un seul instru- ment. Les instruments a palpeur do

5、ivent repondre aux specifications de 4.1.1 a 4.1.3. 1 IS0 42914985 (F) 4.1.1 Type et dimensions du palpeur Les caracteristiques de la surface de la piece a examiner sont dune importance capitale pour le choix du palpeur. Les varian- tes indiquees aux figures 1 a 4 (voir aussi chapitre B.3) sont admi

6、ses suivant la nature et Iampleur des irregularites a pren- dre en consideration. Figure 1 - Palpeur a pointe spherique Figure 2 - Palpeur cylindrique Figure3 - Palpeur toroidal (hachette) Figure4 - Palpeur owoide Les dimensions R et r des divers palpeurs sont a choisir parmi les valeurs suivantes :

7、 - 0,25; 0,8; 2,5; 8 et 25 mm. 4.1.2 Effort statique exerc6 par le palpeur Leffort doit etre reglable jusqua 0,25 N et, en usage, reducti- ble jusqua la plus faible valeur garantissant un contact continu entre le palpeur et la surface a mesurer. 4.1.3 R6ponse de (instrument aux ondulations sinusoida

8、les La gamme dondulations sinusoidales periodiques par tour (upr) (cest-a-dire par 360”) de la piece auxquelles repond Iins- trument doit etre limitee aux valeurs indiquees dans le tableau. Tableau - Valeurs limites des u.p.r. Filtres transmettant de Filtres rejetant en 1 upr 5 dessous de 15 50 150

9、500 500 15 50 150 La reponse a une limite nominale de bande doit correspondre 8 75 % de la transmission maximale a linterieur de la bande con- sideree, sauf pour 1 upr qui represente la liaison mecanique directe entre Ientree et la sortie. Voir note 21.1 Les caracteristiques de transmission du filtr

10、e doivent etre equi- valentes a celles de deux reseaux C-W) independants de meme constante de temps (voir figure 5). Les courbes ne representent que les caracteristiques dattenuation de Iamplitude et ne tien- nent pas compte du dephasage. On peut utiliser un filtre a cor- rection de phase, de caract

11、eristiques connues, donnant le meme taux dattenuation du moment que ses caracteristiques sont mentionnees dans le rapport dessai. NOTES 1 Si Ion a besoin dun filtre pour attenuer les hautes frequences, la forme 2-CR est generalement admise, la distorsion du profil transmis par dephasage des frequenc

12、es elevees par rapport aux basses etant generalement negligeable. Si le filtre est necessaire pour attenuer les basses frequences, ia distor- sion par dephasage peut etre plus significative et doit etre prise en compte ou etre evitee par utilisation dun filtre 8 correction de phase. 2a) II est neces

13、saire de distinguer clairement entre les ondulations par tour de piece (cest-a-dire par 36OO) et la reponse des circuits electroni- ques de Iinstrument en hertz? La frequence en hertz produite par Iinstrument est donnee par le pro- duit du nombre dondulations sinusdidales par 360 de rotation de la p

14、iece et du nombre de tours par seconde de la broche. 2b) Lexcentricite compte pour Iupr. On trouve une composante dupr sinusdidale lorsquon evalue la peripherie de la piece a partir dun centre autre que le centre du cercle des moindres carres. 1) (0) indiquant la capacite et c(R) la resistance. 2) 1

15、 Hz = 1 cycle par seconde 2 ISO4291-1985(F) Nombre dondulations par tour, upr Figure 5 - Transmission type indiquant le taux datthuation de deux rheaux C-R indhpendants de meme constante de temps 2c) Lorsque les circuits electroniques des instruments doivent repon- dre vers le bas jusqua 1 upr ils s

16、ont souvent concus pour repondre jusqua la frequence zero (0 Hz), ce qui est un moyen nature1 deviter la distorsion de phase et de permettre Ietalonnage par des moyens stati- ques. 4.2 Erreurs instrumentales 4.2.1 Erreur globale de Iinstrument Cest la difference entre la valeur du parametre telle qu

17、elle est indiquee, affichee ou enregistree par linstrument et la valeur vraie de celui-ci. La valeur de Ierreur est determinee par mesu- rage dune eprouvette. Lerreur globale de l/instrument sexprime en pourcentage de la valeur limite superieure de Ietendue de mesure retenue. Cette erreur englobe le

18、s compo- santes systematiques et aleatoires, de Ierreur de la broche, du bruit electrique, des vibrations, du grossissement, etc. 4.2.2 Erreur de rotation de Iinstrument Les erreurs de rotation sont determinees dans les conditions de reference en des positions de mesure assignees : a) erreur radiale

19、 de Iinstrument - valeur du parametre de circularite qui serait indiquee par Iinstrument sil mesurait une section deprouvette parfaitement circulaire et parfaite- ment centree, perpendiculairement a Iaxe de rotation de reference; b) erreur axiale de linstrument - valeur derivee du para- metre de zon

20、e affichee par linstrument mesurant une eprouvette parfaitement plane montee parfaitement perpen- diculaire a Iaxe de rotation de reference. NOTE - Les composants des erreurs de rotation sont des grandeurs vectorielles qui ne peuvent done pas etre ajoutees algebriquement 2 la valeur mesuree dun para

21、metre de circularite pour essayer de tenir compte des erreurs de rotation. 4.2.3 Indication des erreurs de rotation La piece en rotation peut presenter dans les limites de ses paliers, les mouvements combines suivants : a) deplacements radiaux paralleles a elle-meme; b) deplacements axiaux parallele

22、s a elle-meme; c) deversement. Lampleur de Ierreur radiale de Iinstrument mesuree au niveau du palpeur depend de la position du plan de mesure le long de Iaxe de rotation. Lampleur de lerreur axiale de Iinstrument depend du rayon auquel est mesuree Ieprouvette plane. Les positions axiale et radiale

23、choisies pour Iessai doivent done c) centre du cercle circonscrit minimal (MCC) - centre du cercle circonscrit minimal pour les surfaces exthieures (voir figure 8); d) centre du cercle inscrit maximal (MIC) - centre du cer- cle inscrit maximal pour les surfaces inthieures (voir figure 9). Le rayon l

24、e plus grand ou le plus petit, selon le cas, est commu- nement utilisi! pour dbfinir une zone concentrique. La largeur de la zone peut &re rephee par AZ, accompagne dun suffixe indiquant le centre. On utilisera dans la prhente Norme inter- nationale les suffixes suivants : moindres car& suffixe q, e

25、t done AZ, largeur minimale suffixe z, et done AZ, circonscrit minimal suffixe c, et done AZ, inscrit maximal suffixe i, et done AZi NOTE - Les cercles dessiks sur le graphique pour repksenter les cer- cles sajustant au profil de la pike indiquant que la pike est convena- blement centree sur Iaxe de

26、 Iinstrument (voir B. 1.1, figure 10 et annexe F). Figure 6 - ivaluation de la circularit 5 partir du centre des moindres cart&, AZ, 4 IS0 4291-1985 (F) Figure 7 - Evaluation de la circularit 5 partir de la zone minimale, AZ, Figure 8 - haluation de la circularit 2 partir du cercle circonscrit minim

27、al, 5 IS0 4291-1985 (F) Figure 9 - haluation de la circularit 5 partir du cercle inscrit maximal, AZi IS0 4291-1985 (F) Annexe B Methode (La nresente annexe donne des indications g&r&ales sur le montage et le mesurage.) B.l Indication sur le montage La piece doit etre montee de telle sorte que la se

28、ction a mesurer soit convenablement centree sur Iaxe de rotation pour empe- cher une distorsion excessive due a Iexcentricite, et que son axe soit suffisamment parallele a Iaxe de rotation pour eviter les erreurs dinclinaison excessives. Plusieurs types de distorsion resultent de la representation g

29、ra- phique polaire, car le graphique namplifie considerablement que les variations de rayon de la piece et Iexcentricite et non le rayon lui-meme. B.l .I Dans le sens de Iexcentricite, le rayon du cercle excen- trique est independant de Iexcentricite, alors que dans le sens perpendiculaire, le rayon

30、 augmente Iegerement avec le car6 de Iexcentricite (voir figure 10). Au sens strict, la representation excentrique dun cercle parfait prend la forme dun limacon, ce qui est toutefois a peine perceptible en soi quand Iexcentricite est tres faible. Une compensation graphique est quelquefois possible.

31、La compensation par des methodes electriques est largement pratiquee et Ion arrive actuellement a eliminer la dis- torsion par correction numerique. E2 - 2R Cercle excentrique Figure 10 - L6gGre augmentation du rayon du cercle excentrique dans le sens perpendiculaire B.1.2 Lecartement circonferentie

32、l des saillies dun profil periodique est superieur a celui des valllees, meme si la diffe- rence est negligeable sur la piece et, pour eviter de donner une impression fausse, il ne faut pas que le rapport rayon de saillielrayon de vallee mesure au centre du graphique soit trop grand. B.1.3 Linclinai

33、son de Iaxe de la piece par rapport a laxe de rotation donnera Iimpression quun cylindre parfaitement cir- culaire parait elliptique. Soit D le diametre de la piece, 0 Iangle dinclinaison (voir figure 11) et M le grossissement, la diffe- rence de diametre sur le graphique sera de MD (I-set 8). Inver

34、sement, une inclinaison convenable peut faire paraitre cir- culaire un cylindre eiliptique. e Figure 11 - lnclinaison de Iaxe de la pike par rapport B Iaxe de rotation B.1.4 Lannexe E donne quelques directives pour tracer et lire les graphiques polaires. B-2 Direction de mesurage B.2.1 Lorsque la pi

35、ece est cylindrique, sa circularite doit etre evaluee dans une section perpendiculaire a Iaxe de rotation de I/instrument, la direction de mesurage etant perpendiculaire a cet axe et le profil trace, enregistre et mesure etant celui de la section en question. Ce pro&de constitue la base normale des

36、mesures et evaluations de la circularite. B.2.2 Si la piece est conique ou torique, la question de savoir quelle est la direction fonctionnelle la plus significative doit etre tranchee a la lumiere des details demploi, suivant la direction dans laquelle la surface a un role a jouer. La question peut

37、 aussi se poser de savoir si la direction de mesurage doit etre perpen- diculaire a Iaxe ou normale a la surface (voir figure 12). Si elle est normale a la surface, le profil sera celui que forme Iintersec- tion de la piece avec un cone parfait nominalement co-axial et de demi angle complementaire,

38、le long des generatrices dont on mesure les variations sur le profil consider& Sur le graphi- que representant le profil, ces variations apparaitront toutefois comme si elles etaient des variations radiales normales et leur largeur de zone devra etre multipliee par la s&ante du demi- angle de cone d

39、e la piece si Ion veut avoir la valeur radiale exprimee dans une section normale. Le chemin de roulement dune bague de roulement (voir figure 13) qui est une portion 7 IS0 4291-1985 (F) de tore, peut etre traite comme une surface conique formee par les tangentes a la zone en contact avec le palpeur.

40、 ment par un nombre relativement faible dondulations periphe- riques, il est vraisemblable que Ievaluation la plus significative sera celle qui ne tient pas compte de la rugosite qui peut parfois etre suffisamment importante pour masquer un &art de circu- larite. II faudra dans ce cas etudier la rug

41、osite separement. Figure 12 - Choix de la direction de mesurage pour une pike conique ou torique Figure 14 - IrGgularitk rapproch6es et BloignGes Figure 13 - Chemin de roulement dune bague de roulement B.3 Interdependance entre circularit6, rugositb et rayon de pointe du palpeur. Considkations relat

42、ives ZI la texture de rugosite B.3.1 La question se pose de savoir si des irregularites rappro- chees de la section transversale qui sont en regle g&ale dues a des composantes circonferentielles de la texture de rugosite, sont a inclure ou non dans Ievaluation de la rugosite sur une zone don&e (para

43、metres de rugosite tels que definis jusquici). La decision depend de Iutilisation prevue de Iinformation et de Iusage escompte de la piece. On distinguera, par exemple, un contact glissant de deux surfaces de forme similaire dun con- tact de roulement a billes ou a rouleaux. Le fait de tenir compte

44、des effets de la texture de rugosite definie par des moyens ins- trumentaux ou de les negliger joue un role considerable sur la valeur du parametre de rugosite. Considerons par exemple les profils a la figure 14. Ils ont meme valeur du parametre de zone, mais leurs caracteristiques tres differentes

45、sont imputables a des causes differentes et il y a peu de chances quils soient egaux fonctionnellement parlant. Si ces deux profils sont ceux de chemins de roulement celui de la figure 14a) donnera lieu a des vibrations et a des bruits de haute frequence, et il convient de preferer celui de la figur

46、e 14b). Mais sil sagit de profils darbres, de mandrins, de pistons, etc., il est vraisemblable que le choix portera sur celui de la figure 14a). Si le facteur interessant est la geometric de la piece, ou de la machine qui Ia faite, laquelle geometric se caracterise generale- B.3.2 Le degre de prise

47、en compte des composantes circonfe- rentielles de la rugosite depend des caracteristiques de la tex- ture (motifs de surface, hauteur, espacement) et des dimen- sions du palpeur combinees a la reponse en frequence de Iins- trument. B.3.3 Lexperience montre quun palpeur denviron 10 mm de rayon de poi

48、nte explorant une piece generatrices droites sup- prime la plus grande partie de la composante axiale des mar- ques de meulage et de tournage normalement rencontrees mais est moins efficace dans la suppression des composantes cir- conferentielles residuelles ou de la rugosite donnant des motifs de s

49、urface axiaux (extrusion, brochage), car il est difficile davoir une difference assez petite de courbure circonferen- tielle. La figure 15 montre schematiquement comment les palpeurs a long ou court rayon reagissent sur des marques doutil de tour sur un cylindre. Le palpeur a court rayon va se deplacer, dune saillie dun tote a une vallee de Iautre tote puis revenir a la sail- lie et ce faisant, ne va decrire une traje