Mesure du bord de coupe d'une plaquette

Tout est possible avec le S neox Five Axis. Les angles prononcés et les mesures de pointe de quelques micromètres ne sont plus un problème pour le profilage optique 3D

Les plaquettes de tourbillonnage sont utilisées pour produire des filets. Le processus de tourbillonnage est complexe, c'est pourquoi il existe de nombreux angles différents (angle d'attaque, angle de coupe, angle de dégagement) sur une plaquette (figure 1a). En outre, il existe des plaquettes comportant jusqu'à 3 dents. Cela rend très difficile la mesure d'un insert.

Pour les évaluations précédentes de la qualité, il fallait se fier à des dispositifs optiques simples pour évaluer la précision dimensionnelle et à des stylos pour mesurer la rugosité. La valeur informative de ces mesures est toutefois très limitée. En outre, les pièces devaient souvent être détruites pour pouvoir mesurer la taille souhaitée. Afin d'améliorer constamment la qualité de nos outils, il est nécessaire de disposer d'un dispositif flexible pour mesurer et évaluer à la fois les dimensions critiques et la rugosité de surface des outils de coupe.

L'objectif de cette étude de cas est de mesurer le rayon de l'arête de coupe d'une plaquette avec un profileur optique 3D et d'extraire les paramètres de rugosité le long de l'arête de l'outil de coupe. Un dessin schématique de la plaquette à mesurer est présenté à la figure 1b.

cs14 Utilis - plaquette de coupe 1

Figure 1.a) Quelques paramètres d'intérêt dans un outil de coupe. b) Dessin de la plaquette de mesure. La ligne rouge montre le profil de l'arête de coupe qui est évalué dans cette étude de cas.

Le rayon de l'arête de coupe est très important pour une bonne durée de vie de l'outil. Pour cette note d'application particulière, nous avons utilisé le profilomètre optique S neox Five Axis 3D en mode Focus Variation HDR (Sensofar), en conjonction avec un grossissement objectif de 100X, pour acquérir la topographie 3D de l'arête de coupe d'une plaquette (Figure 2).

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Figure 2. En haut, nous voyons la topographie 3D d'une arête de coupe arrondie mesurée avec la variation HDR 100X Ai Focus. Le profil transversal est montré en bas et la vue de dessus sur le côté droit.

L'insert a été tenu comme indiqué sur la Figure 3 avec un angle d'élévation de 63,5º.

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Figure 3. Positionnement de l'insert sous le profileur optique 3D S neox Five Axis

Une fois la topographie acquise, les données ont été envoyées au plug-in 'Edge' du logiciel SensoPRO pour une analyse automatisée des données. Ce module logiciel peut détecter automatiquement l'orientation du bord de coupe et calcule un certain nombre de profils transversaux au bord. Pour cet exemple particulier, nous avons choisi jusqu'à 30 profils, à partir desquels le rayon de l'arête de coupe, parmi de nombreux autres paramètres énumérés dans la figure 4, a été calculé.

cs14 Utilis - insert d'arête de coupe 4

Figure 4. Liste des paramètres calculés pour chaque profil transversal à l'arête de coupe. En plus de ces paramètres, le logiciel calcule également la rugosité (par exemple, Ra, Rq ou Rz entre autres) le long de l'arête de coupe.

Le logiciel SensoPRO permet de visualiser chaque paramètre et fournit certaines statistiques sur chaque paramètre (c'est-à-dire la valeur moyenne, l'écart type, le minimum et le maximum). Comme le montre la figure 5, le rayon moyen des 30 profils est de 5,14 µm avec un écart type de ±0,35 µm. Il convient également de mentionner que le logiciel permet de définir une plage de tolérance et d'exporter les résultats sous la forme d'un rapport de réussite ou d'échec. Dans notre cas, nous avons défini un rayon d'arête de coupe minimum et maximum de 4,7 et 5,7 µm, respectivement, que l'on peut voir sur le graphique inférieur de la figure 5 (c'est-à-dire la région orange).

Enfin, un dernier paramètre d'intérêt est la rugosité au bord de l'outil de coupe. Cette information est fournie automatiquement par le logiciel sous la forme de nombreux paramètres courants et standard tels que Ra, Rz et Rq, entre autres. Dans ce cas particulier, l'arête de coupe avait un Ra de 0,05 µm.

cs14 Utilis - plaquette d'arête de coupe 5

Figure 5. Résultats du plug-in SensoPRO 'Edge'. a) Liste des paramètres de l'outil de coupe. b) Un des 15 profils transversaux avec le rayon de l'arête de coupe, le jeu et les angles de coupe correspondants. c) La région hors tolérance (représentée en orange) dans un graphique du rayon de l'arête de coupe (axe y) par rapport à chaque numéro de profil de 1 à 30 (axe x). d) Exemple de topographie de l'arête de coupe avec les profils transversaux.

Le profilomètre optique 3D S neox Five Axis permet d'obtenir rapidement et de manière flexible les paramètres clés nécessaires à l'amélioration continue de nos outils, tels que le rayon de l'arête de coupe, les angles de dépouille et de coupe, ou encore la rugosité de l'arête.

Dans cette étude de cas particulière, nous avons réussi à mesurer un rayon d'arête de coupe moyen de 5,14 µm et une valeur de rugosité Ra de 0,05 µm à l'arête de l'outil de coupe. Ces informations ont été facilement obtenues en utilisant la technologie Ai Focus Variation, avec un grossissement de l'objectif de 100X et avec le logiciel spécifique à l'application, SensoPRO (plug-in 'Edge').

La présence de trois méthodes de mesure au sein d'une même tête de capteur (c'est-à-dire la technologie confocale, la technologie Ai Focus Variation et l'interférométrie) permet une mesure très flexible de différentes tâches de mesure sur diverses pièces. Des surfaces très lisses et brillantes aux surfaces très texturées et rugueuses : tout est possible avec le S neox Five Axis. Les angles prononcés et les mesures de pointe de quelques micromètres ne sont plus un problème pour le profilage optique 3D.