(I) Erreur de rotation de la broche
L’erreur de rotation de la broche désigne la variation entre l’axe de rotation instantané réel de la broche et son axe de rotation moyen. Les principales causes de l’erreur radiale de rotation de la broche incluent : les écarts de coaxialité des sections de palier de la broche, divers défauts propres aux roulements, les écarts de coaxialité entre les roulements, ainsi que la déflexion de la broche. Améliorer de manière appropriée la précision de fabrication de la broche et du support, choisir des roulements de haute précision, renforcer la précision d’assemblage des composants de la broche, équilibrer les pièces de la broche à grande vitesse et précharger les roulements peuvent tous contribuer à améliorer la précision de rotation de la broche de la machine-outil.
(II) Erreur de la voie de guidage
Les guidages constituent la référence sur une machine-outil, déterminant la relation positionnelle relative entre les différents éléments de la machine, et servent également de base pour le mouvement de la machine. Les exigences de précision concernant les guidages d’un tour comprennent principalement trois aspects : la rectitude dans le plan horizontal ; la rectitude dans le plan vertical ; ainsi que le parallélisme (ou torsion) des guidages avant et arrière. Outre les erreurs de fabrication propres aux guidages, l’usure inégale et la qualité de l’installation des guidages représentent également des facteurs importants entraînant des erreurs de guidage.
(III) Erreur de la chaîne de transmission
L’erreur de transmission de la chaîne cinématique correspond à l’erreur de mouvement relatif entre les éléments de transmission situés aux extrémités d’une chaîne de transmission interconnectée. Ces erreurs de transmission résultent des défauts de fabrication et d’assemblage de chaque maillon de la chaîne, ainsi que de l’usure accumulée au cours de l’utilisation.
(IV) Erreur géométrique de l’outil
Tout outil subit inévitablement une usure lors du processus d’usinage, ce qui entraîne à son tour des modifications des dimensions et de la forme de la pièce usinée. Un choix judicieux des matériaux d’outils et l’utilisation de nouveaux matériaux résistants à l’usure, ainsi qu’une sélection raisonnable des paramètres géométriques et des paramètres de coupe, et une utilisation correcte du liquide de refroidissement permettent tous de minimiser l’usure dimensionnelle des outils. Si nécessaire, des dispositifs de compensation peuvent également être employés pour compenser automatiquement cette usure dimensionnelle.
(V) Erreur de positionnement
- Erreur de non-coïncidence des références : La référence utilisée pour déterminer les dimensions et la position d’une surface donnée sur un dessin de pièce est appelée référence de conception. La référence indiquée sur la fiche de procédure pour définir les dimensions et la position de la surface usinée lors d’une opération spécifique est qualifiée de référence opérationnelle. Lors de l’usinage d’une pièce sur une machine-outil, plusieurs caractéristiques géométriques de la pièce doivent être choisies comme références de positionnement. Si la référence de positionnement sélectionnée ne coïncide pas avec la référence de conception, une erreur de non-coïncidence des références survient.
- Erreur de fabrication imprécise des paires d’éléments de positionnement : Les composants de positionnement d’un dispositif de serrage ne peuvent pas être fabriqués exactement selon leurs dimensions nominales ; leurs dimensions réelles (ou positions) sont autorisées à varier dans des tolérances spécifiées. La surface de positionnement de la pièce et l’élément de positionnement du dispositif forment ensemble la paire d’éléments de positionnement. La variation maximale de position de la pièce due à la fabrication imprécise de cette paire d’éléments et à l’ajustement de jeu entre eux est appelée erreur de fabrication imprécise de la paire d’éléments de positionnement.
(VI) Erreur due à la déformation du système technologique sous l’action des forces
- Rigidité de la pièce : Si la rigidité de la pièce est relativement faible par rapport à celle de la machine-outil, de l’outil coupant et du dispositif de serrage constituant le système technologique, alors la déformation de la pièce, causée par une rigidité insuffisante sous l’effet des forces de coupe, aura un impact significatif sur la précision d’usinage.
- Rigidité de l’outil : Un outil de tournage extérieur présente une rigidité élevée dans la direction normale (y) à la surface usinée, et sa déformation peut être négligée. En revanche, lors de l’alésage d’un trou intérieur de petit diamètre, la barre d’alésage possède une rigidité très faible, et sa déformation sous l’action des forces influence considérablement la précision de l’usinage du trou.
- Rigidité des composants d’une machine-outil : Les composants d’une machine-outil sont constitués de nombreuses pièces. À ce jour, il n’existe pas de méthode de calcul simple et adaptée pour déterminer la rigidité des composants d’une machine-outil ; celle-ci est principalement évaluée par des essais expérimentaux. La relation entre la déformation et la charge est non linéaire. La courbe de chargement et la courbe de déchargement ne se superposent pas ; la courbe de déchargement accuse un retard par rapport à la courbe de chargement. L’aire comprise entre ces deux courbes représente l’énergie dissipée au cours du cycle de chargement‑déchargement, consommée par le travail effectué par les forces de frottement et par le travail lié aux déformations de contact. Après le premier déchargement, la déformation ne revient pas au point de départ du premier chargement, ce qui indique l’existence d’une déformation résiduelle. Après plusieurs cycles de chargement‑déchargement, le point de départ de la courbe de chargement coïncide avec le point final de la courbe de déchargement, et la déformation résiduelle diminue progressivement jusqu’à s’annuler.
(VII) Erreur due à la déformation thermique du système technologique
L’impact de la déformation thermique du système technologique sur la précision d’usinage est considérable, particulièrement dans l’usinage de précision et l’usinage de pièces de grandes dimensions. Les erreurs d’usinage dues à la déformation thermique peuvent parfois représenter jusqu’à 50 % de l’erreur totale de la pièce usinée. La machine-outil, l’outil de coupe et la pièce sont soumis à diverses sources de chaleur ; leurs températures augmentent progressivement, tout en dissipant également de la chaleur vers les milieux environnants et l’espace, selon différents mécanismes de transfert thermique.
(VIII) Erreur d’ajustement
Lors de chaque opération d’usinage mécanique, un ajustement du système technologique est toujours nécessaire. Comme cet ajustement ne peut jamais être parfaitement précis, des erreurs d’ajustement surviennent. Dans le système technologique, la précision relative de position entre la pièce à usiner et l’outil de coupe sur la machine-outil est assurée par l’ajustement de la machine, de l’outil, du dispositif de serrage ou de la pièce elle-même. Lorsque la précision initiale de la machine, de l’outil, du dispositif de serrage, de la pièce brute, etc., répond aux exigences du procédé et que les facteurs dynamiques ne sont pas pris en compte, l’influence de l’erreur d’ajustement devient déterminante pour la précision d’usinage.
(IX) Erreur de mesure
Lors de la mesure d’une pièce pendant ou après l’usinage, la méthode de mesure, la précision de l’instrument de mesure, ainsi que la pièce elle-même, sans compter les facteurs subjectifs et objectifs, influencent directement la précision de la mesure.
