Comment mesurer les grands ID et OD

Oct 05, 2023

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Imaginez que votre tâche pour cette semaine consiste à développer une solution de mesure d'outil à main pour un grand rotor avec un diamètre intérieur de près de 400 mm. Compte tenu de la taille et du grand diamètre, il est peu probable que la pièce puisse être amenée à une jauge ou même à une MMT pour un contrôle en cours de fabrication. Au lieu de cela, le diamètre devra être mesuré au point de fabrication. On peut généralement utiliser un calibre d'alésage réglable ou un micromètre à tige intérieure pour vérifier le grand diamètre. Cependant, cette pièce présente un moyeu au centre du diamètre à contrôler et présente un obstacle.

Comme pour toute mesure de diamètre, il existe plusieurs solutions possibles, généralement basées sur la tolérance. Une fois qu'un diamètre approche de cette taille, les tolérances sont relativement lâches, offrant plusieurs options potentielles. Il existe même des solutions pour un grand diamètre de précision. Cet article examinera la portée des jauges qui ont le potentiel de résoudre cette exigence.

Les mâchoires des grands pieds à coulisse numériques permettent de mesurer les ID tout en fournissant une surface de référence permettant au pied à coulisse de s'asseoir carrément sur l'ID.

Un grand pied à coulisse numérique peut être envisagé si le diamètre est de type allant jusqu'au bord de la pièce. Les étriers de plus de 300 mm ont tendance à avoir des mâchoires avec un jeu de contacts à rayon OD usiné spécifiquement à cet effet. En fait, le rayon a également un épaulement qui permet aux mâchoires de s'asseoir dans le diamètre sur le visage pour ajuster la mesure et fournir un alignement plus facile pour l'utilisateur.

Comme il s'agit d'un système de mesure à deux points - et même si l'épaulement de la mâchoire sert de référence pour régler la profondeur de mesure - toute cette famille d'outils à main nécessite une compétence spécifique de l'opérateur. En effet, pour obtenir le diamètre réel, la jauge doit le parcourir, en recherchant la plus grande valeur pour l'ID. Donc typiquement, le contact de référence est maintenu en place tandis que le contact sensible (avec un peu de force par l'opérateur) est maintenu contre le diamètre de la pièce et la valeur observée.

Certaines jauges ID/OD de style pied à coulisse permettent d'utiliser deux jeux de mâchoires en même temps, ce qui permet à une configuration d'effectuer deux mesures différentes.

Si le diamètre n'est pas sur le bord et qu'il est nécessaire de mesurer plus profondément dans l'alésage, ou même une rainure dans le diamètre, un pied à coulisse universel ID/OD peut être un moyen d'effectuer cette mesure. Ces types de jauges utilisent une poutre de style étrier ou un long rail. Avec la jauge ID/OD de style pied à coulisse, les mâchoires fixes et sensibles sont interchangeables avec toute une série d'options pour dédier la jauge à la tâche de mesure. De plus, il peut y avoir un montage disponible pour placer un autre jeu de mâchoires sur le haut et le bas de la glissière sensible et de mesure. Cela permet à l'étrier de vérifier un ID et un OD avec une seule configuration.

Fondamentalement, ce sont de grands pieds à coulisse numériques spécialisés et offrent certains avantages pour ce type de contrôle. Étant donné que les pieds à coulisse sont des instruments de mesure, la référence est intégrée à l'échelle et aucun maître externe n'est requis. Mais aussi parce qu'il s'agit d'étriers, les résolutions numériques (généralement 0,01 mm/0,0005") sur la longue portée ne sont généralement pas destinées à des exigences de précision plus élevées. Combinez cela avec les compétences de l'opérateur requises pour rechercher le diamètre sur une échelle mobile, et les risques d'erreur sont assez importants. D'autre part, comme ils nécessitent un maître spécifique pour la taille mesurée et ont une plage de mesure extrêmement longue, la polyvalence présente une caractéristique précieuse. En conséquence, ces pieds à coulisse numériques et ID/OD offrent bonne valeur lors de l'ébauche d'un diamètre ou d'exigences générales d'inspection.

Les étriers et comparateurs ID/OD obligent l'utilisateur à "faire pivoter" la jauge à travers le diamètre et à rechercher la plus grande lecture lors de la mesure de l'ID.

Le même concept à deux points peut être utilisé pour passer au "meilleur" niveau suivant de contrôle du grand diamètre, mais déplacé vers une version comparative de l'outil à main. Plutôt que d'avoir l'échelle intégrée dans la jauge comme avec le pied à coulisse, un maître externe est utilisé pour comparer le diamètre mesuré. Il ne s'agit plus d'une mesure directe de la taille mais plutôt d'une comparaison pour déterminer si la pièce est plus grande ou plus petite que le maître de réglage. Cet outil à main comparatif a une plage de mesure limitée mais peut offrir une résolution plus élevée et une très bonne précision sur une courte plage de mesure.

De nombreuses jauges ont des capacités commençant à 25 mm et atteignant plus de 1 000 mm. Selon la taille, ils peuvent être réglables de 100 mm à 400 mm. Sur certaines jauges, des rails de différentes longueurs peuvent être interchangés, de sorte que la plage de réglage est pratiquement illimitée. Avec de nombreuses mâchoires et contacts interchangeables disponibles, les jauges d'alésage universelles ID/OD sont adaptables à une grande variété d'applications, y compris les rainures, les cônes, les cylindres et les caractéristiques encastrées derrière les épaulements aveugles.

Comme le pied à coulisse numérique ou ID/OD, la jauge ID/OD doit être secouée ou balayée à travers l'alésage pour trouver le vrai diamètre. Cependant, ces jauges offrent un avantage par rapport à la version de type pied à coulisse car elles utilisent un contact sensible à ressort. L'opérateur doit maintenir le contact de référence au diamètre avec l'instrument de type pied à coulisse. Ensuite, tout en appliquant une force sur le contact de mesure et en balayant simultanément le diamètre, l'utilisateur recherche les valeurs maximales. Une grande coordination des mains est nécessaire pour obtenir le résultat. Avec son contact sensible à ressort, le comparateur ID/OD rend cette mesure beaucoup plus simple pour l'utilisateur.

Appliquez suffisamment de force vers le bas et contre le bras de référence ID pour verrouiller le contact de référence.

Soulevez légèrement le contact sensible pour réduire les forces vers le bas afin que la pression de mesure du manomètre puisse facilement trouver le point haut lors de la recherche du diamètre.

Tout comme avec la version pied à coulisse de la jauge ID/OD universelle, les mâchoires interchangeables et les contacts permettent une grande variété d'applications de mesure. La plupart des mâchoires interchangeables utilisent une butée de profondeur intégrée dans la mâchoire ou une butée réglable supplémentaire pour régler la profondeur du contact de mesure. Cette butée supprime un degré de mouvement de la mesure, ce qui facilite l'alignement pour l'opérateur. Bien qu'une certaine technique soit toujours requise par l'opérateur, du côté de référence de la jauge, le contact agit comme une référence et la butée de hauteur définit la profondeur - ainsi, une référence d'emplacement à deux points. Du côté de la mesure, avec le contact sensible, il y a la force de mesure, mais le frottement est également appliqué au localisateur de profondeur par le poids de la jauge. Puisqu'il s'agit de grandes jauges, le poids de la jauge peut être supérieur à la force de jaugeage du contact sensible. Ainsi, l'opérateur doit s'assurer que le contact de référence est sécurisé tout en balayant l'ID pour le diamètre, mais en même temps, en soulevant très légèrement la mâchoire sensible pour enlever la pression sur la butée de profondeur afin qu'elle n'influence pas le fonctionnement du contact sensible. . Ce n'est pas une opération très difficile pour l'opérateur, mais qui est essentielle à la performance de la mesure.

Des mâchoires communes peuvent être utilisées pour des ID d'alésage peu profond simples (avec contact de rayon) et un contact similaire, mais avec des méplats pour les contrôles de diamètre extérieur. Il existe des mâchoires similaires permettant une profondeur de 100 mm ou plus avec des contacts ID/OD interchangeables pour atteindre plus profondément dans l'alésage. Pour les jauges offrant une capacité de profondeur supérieure à 100 mm, des renforts spéciaux ou des contacts plus lourds sont nécessaires pour fournir la rigidité nécessaire. Les contacts sont généralement coniques pour assurer des mesures point à point précises. Des butées réglables sont ajoutées à la mâchoire pour régler l'étape de jaugeage afin d'aider à stabiliser la jauge. Ceux-ci sont particulièrement utiles lorsque l'ID est une rainure ou une fente à l'intérieur de l'ID et permettent un positionnement précis et reproductible des contacts ou de l'utilisateur.

Les indicateurs numériques hautes performances réduiront considérablement les erreurs et les performances de l'opérateur grâce à des fonctionnalités telles que les lectures Max dynamiques, la haute résolution et l'affichage analogique/numérique ainsi que la connectivité sans fil.

Étant donné que les diamètres mesurés sont généralement grands, les comparateurs à cadran avec une résolution de 0,0001" ou 0,0005" sont typiques. Des indicateurs à plus haute résolution, des indicateurs numériques ou même des transducteurs électroniques peuvent être remplacés pour les applications nécessitant une résolution ou une sortie de données plus élevée. Parce que la jauge ID/OD est un instrument comparatif, elle a une large plage de réglage mais généralement une plage de mesure réelle très courte. Pour cette raison, ces jauges sont plus susceptibles d'utiliser un comparateur numérique qu'un indicateur numérique. De plus, leurs lectures électroniques ont des mémoires dynamiques intégrées, offrant la possibilité de capturer automatiquement la valeur "min" ou "max" pendant le balayage. Il s'agit d'un moyen privilégié pour réduire les erreurs de l'opérateur, améliorant considérablement les résultats grâce à la résolution et à la précision supérieures du comparateur.

Un anneau maître certifié est probablement le meilleur moyen de définir une jauge ID/OD comparative.

Avec le pied à coulisse ou le pied à coulisse universel ID/OD, il peut être possible de régler un zéro en touchant les contacts ensemble puisque la "référence" est construite dans le pied à coulisse. Cependant, pour les pieds à coulisse à longue portée, cette échelle intégrée présente des erreurs qui s'accumulent sur la plage de mesure. En raison de ces erreurs ou parce que l'application ne peut pas définir de référence avec les contacts, une norme externe sera nécessaire.

L'utilisation d'un micromètre extérieur peut être la méthode la plus rapide et la plus disponible pour les plus petites tailles, mais il y a des problèmes avec la précision de cette configuration. Les micromètres ont des erreurs inhérentes qui peuvent être transmises à la jauge. Un autre problème important est la localisation et l'alignement précis des points de mesure sphériques de la jauge sur les contacts du micromètre. Bien que facilement disponible et peu coûteuse, cette méthode de configuration offre probablement le moins de précision, qui doit être comparée à la tolérance de la pièce pour voir quelle partie est consommée par l'erreur inhérente.

La meilleure méthode pour régler le calibre d'alésage réglable consiste à utiliser un anneau ou un disque maître. Cela duplique la mesure réelle et des maîtres peuvent être créés pour la taille de pièce spécifique. La plupart des jauges universelles ID/OD ont une surface plane sur les mâchoires qui permet de placer et de régler la jauge sur l'anneau maître, soutenue par elle-même. En utilisant cette méthode, l'anneau est posé sur une plaque de surface en granit, la jauge universelle ID/OD est placée dans l'anneau, qui le supportera, et le contact sensible est ajusté jusqu'à ce que l'indicateur indique zéro. Il est même possible d'utiliser une bague de mesure qui n'est pas exactement de la taille nominale, car l'offset peut être intégré dans le jeu de l'indicateur numérique tant que le maître est à portée du contact sensible. Une jauge annulaire est préférable pour régler des tailles répétitives ou lorsqu'un calibre d'alésage réglable sera dédié à une taille particulière. L'inconvénient de cette méthode est le coût potentiel. Les anneaux peuvent être coûteux et le coût total peut être prohibitif s'il en faut un pour chacune des nombreuses tailles de l'atelier. Le diamètre est un moyen économique de régler une grande variété de jauges avec un investissement minimal.

Un dispositif de réglage de longueur universel utilisant des cales étalons pour régler le diamètre est un moyen économique de régler une grande variété de jauges avec un investissement minimal.

L'utilisation d'un ensemble de bloc de jauge dans une pince avec des mâchoires aux deux extrémités fournira également un maître de référence très précis. Cela peut être la méthode préférée lorsque plusieurs tailles sont requises et que la flexibilité est essentielle. Les cales étalons sont la norme de référence la plus élémentaire. Ils sont facilement disponibles et offrent une grande précision. Le seul inconvénient est le temps nécessaire pour assembler la pile de cales étalons à la taille nominale. De plus, étant donné qu'une seule pile est utilisée, il n'y a aucune vérification que des erreurs d'essorage n'ont pas été commises lors de l'assemblage de la pile, et bien que petites, celles-ci pourraient affecter les performances de la jauge.

Des précautions doivent être prises lors du réglage d'une jauge à sa taille nominale. La configuration du maître ou du bloc de jauge est essentielle. Cela signifie qu'ils doivent être propres et exempts de saleté. De plus, ils doivent être stables en température, tout comme la jauge.

Une fois que le contact de référence est réglé sur la taille souhaitée, la vis de verrouillage doit être serrée et la jauge testée à nouveau pour le zéro et la répétabilité. Si rien n'a changé, continuez à serrer la vis de blocage jusqu'à ce qu'elle soit verrouillée en position. Revérifiez ensuite la répétabilité jusqu'à ce que vous soyez sûr que la jauge fonctionne avec précision.

Mesurer de grands ID et OD au point de fabrication sera toujours un défi. Dans de nombreux cas, à mesure que les diamètres augmentent, la tolérance augmente, ce qui permet l'utilisation d'étriers et de mesures comparatives ID/OD comme décrit ici. Si le grand diamètre a une tolérance au-delà de la portée des outils portatifs, un tampon fixe variable dédié ou une jauge annulaire peut être nécessaire.

George Schuetz est directeur des jauges de précision chez Mahr Inc. Pour plus d'informations, appelez le (401) 784-3392, envoyez un courriel à [email protected] ou [email protected] et visitez www.mahr.com.