CHAPITRE 2 - TOPOGRAPHIE ET MÉCANIQUE DES SURFACES
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1.3. Perception et échelle de mesure
Quittons la route et examinons la << géométrie B d’une surface << usinée >> : on
observe des écarts par rapport au profil théorique (celui figurant sur les plans) ;
ces écarts, ou défauts géométriques, font l’objet d’une classification, fonction de
leur nature et de leur ampleur :
défauts du premier ordre
I1 s’agit de déformations d‘ensemble (écarts de parallélisme, de circularité,
de rectitude, de planéité, de sphéricité ... ) dues à u n mauvais état et/ou à une
mauvaise utilisation des machines (manque de rigidité de la machine et/ou
de la pièce, mauvaise fixation, usure des outils, usure des machines, mauvais montages ... ) ;
défauts du second ordre ou <>
Ce sont des défauts générés par le procédé d’usinage (avance cyclique des
fraises, facettes sur pièces rectifiées) ou par la machine et/ou l’outil de coupe
(vibrations basse fréquence). Ces défauts se manifestent sous forme d’ondulations dont le pas se situe entre 0,5 et 2.5 mm :
défauts du troisième ordre
Ce sont des stries et des sillons plus ou moins périodiques (de pas inférieur
à 0,5 mm) : ces défauts correspondent à l’avance des outils de coupe et/ou
aux vibrations haute fréquence de la machine et de l’outil :
Les défauts du second ordre sont visibles à l’mil nu, ceux du troisième ordre
sont sensibles à l’ongle.
défauts du quatrième ordre
Ce sont des défauts dus à l’hétérogénéité de la matière, à des accidents
divers, à des défauts de coupe : ils se manifestent par des arrachements, des
fentes, des marques diverses non périodiques.
En descendant de plus en plus dans l’échelle de mesure, on peut définir des
défauts du cinquième ordre, au niveau des grains du métal, et des défauts du
sixième ordre correspondant à l’arrangement de la structure cristalline (voir
Chap. 1, Sect. 2.2).
L a figure 2.5 montre les quatre premiers ordres de la classification des
défauts topographiques.
Pour mesurer la topographie d’une surface (Chap. 5, Sect. 2.1) on dispose de
capteurs tactiles ou de capteurs sans contact (interférométrie, microscopie
confocale) couvrant toutes les échelles de mesure jusqu’à la résolution atomique
(microscope à force atomique - AFM, par exemple). Si on utilise tous ces appareils sur une surface comme celle de la figure 2.5, on obtient des résultats qui
semblent dépendre de la sensibilité des capteurs et des limites choisies entre les
ordres. Cette description, conduisant à des profils de surfaces liés à l’échelle de
mesure est vraisemblablement adaptée à certains procédés d’usinage.
En revanche, on peut trouver des surfaces dont la morphologie est indépendante de l’échelle : ces surfaces sont constituées d’objets fractals formés
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1.3. Perception et échelle de mesure
Quittons la route et examinons la << géométrie B d’une surface << usinée >> : on
observe des écarts par rapport au profil théorique (celui figurant sur les plans) ;
ces écarts, ou défauts géométriques, font l’objet d’une classification, fonction de
leur nature et de leur ampleur :
défauts du premier ordre
I1 s’agit de déformations d‘ensemble (écarts de parallélisme, de circularité,
de rectitude, de planéité, de sphéricité ... ) dues à u n mauvais état et/ou à une
mauvaise utilisation des machines (manque de rigidité de la machine et/ou
de la pièce, mauvaise fixation, usure des outils, usure des machines, mauvais montages ... ) ;
défauts du second ordre ou <
Ce sont des défauts générés par le procédé d’usinage (avance cyclique des
fraises, facettes sur pièces rectifiées) ou par la machine et/ou l’outil de coupe
(vibrations basse fréquence). Ces défauts se manifestent sous forme d’ondulations dont le pas se situe entre 0,5 et 2.5 mm :
défauts du troisième ordre
Ce sont des stries et des sillons plus ou moins périodiques (de pas inférieur
à 0,5 mm) : ces défauts correspondent à l’avance des outils de coupe et/ou
aux vibrations haute fréquence de la machine et de l’outil :
Les défauts du second ordre sont visibles à l’mil nu, ceux du troisième ordre
sont sensibles à l’ongle.
défauts du quatrième ordre
Ce sont des défauts dus à l’hétérogénéité de la matière, à des accidents
divers, à des défauts de coupe : ils se manifestent par des arrachements, des
fentes, des marques diverses non périodiques.
En descendant de plus en plus dans l’échelle de mesure, on peut définir des
défauts du cinquième ordre, au niveau des grains du métal, et des défauts du
sixième ordre correspondant à l’arrangement de la structure cristalline (voir
Chap. 1, Sect. 2.2).
L a figure 2.5 montre les quatre premiers ordres de la classification des
défauts topographiques.
Pour mesurer la topographie d’une surface (Chap. 5, Sect. 2.1) on dispose de
capteurs tactiles ou de capteurs sans contact (interférométrie, microscopie
confocale) couvrant toutes les échelles de mesure jusqu’à la résolution atomique
(microscope à force atomique - AFM, par exemple). Si on utilise tous ces appareils sur une surface comme celle de la figure 2.5, on obtient des résultats qui
semblent dépendre de la sensibilité des capteurs et des limites choisies entre les
ordres. Cette description, conduisant à des profils de surfaces liés à l’échelle de
mesure est vraisemblablement adaptée à certains procédés d’usinage.
En revanche, on peut trouver des surfaces dont la morphologie est indépendante de l’échelle : ces surfaces sont constituées d’objets fractals formés