Estimation d'incertitudes associées aux huit écarts de membrure d'une machine-outil

Les écarts de membrures d'une machine-outil à commande numérique sont les défauts de liaison mécanique entre les composantes en mouvement constituant les "axes" de déplacement. Ceux-ci sont assemblés l'un à la suite de l'autre, de sorte qu'un écart entre la base de la machine et le premier axe se répercute sur le mouvement créé par le deuxième s'il est lié au premier, et ainsi de suite. Au final, tous les écarts sont combinés pour faire en sorte que la position et l'orientation de l'outil par rapport à la pièce à usiner divergent de celles désirées pour atteindre une géométrie parfaite. La machine à l'étude dans le cadre de cette étude comporte huit écarts de membrure qui, lorsque connus, permettent de prédire la position et l'orientation de l'outil et de la pièce : trois écarts de perpendicularité associés aux axes prismatiques, deux écarts permettant de définir l'orientation de chacun des axes de rotation dans l'espace, ainsi qu'un écart de position entre ces derniers qui, s'ils étaient parfaits, devraient normalement se croiser. Les écarts de membrure sont indépendants de la position de l'outil par rapport à la pièce, c'est-à-dire que leur valeur est invariable à l'intérieur du volume de travail. L'impact des écarts de membrure sur les pièces usinées est direct ; leur diagnostic constitue donc un sujet abondamment documenté. Cette opération nécessite la compréhension de phénomènes d'origines diverses agissant simultanément : le mouvement réalisé par une machine résulte d'une commande émise par l'opérateur à laquelle s'additionnent des facteurs de perturbation, outre ceux liés aux écarts de membrure eux-même. Les erreurs dépendant de la position volumétrique tels les écarts de rectitude, la dilatation thermique, les performances de l'algorithme d'interpolation de même que la stratégie de contrôle constituent quelques-unes de ces sources perturbatrices. L'erreur résultante après traitement ne constitue donc pas à proprement parler un écart de membrure, et cela est d'autant plus vrai que la machine comporte, en plus des trois axes prismatiques conventionnels, deux axes de rotation ajoutant à la difficulté du traitement mathématique des données. Les capteurs et systèmes d'acquisition de données comportent en outre des limitations. Enfin, l'intervention humaine, à la fois lors de l'acquisition et de l'analyse des données, ajoute une composante d'erreur potentielle. Toutes ces sources de variabilité contribuent à former une incertitude élargie sur le résultat d'écart de membrure. Celle-ci constitue un sujet peu abordé dans la littérature. Le caractère laborieux du choix de la procédure à adopter de même que son adaptation à l'application concernée peuvent l'expliquer. Cela nécessite une connaissance approfondie des mécanismes en action, dont la machine, le système d'acquisition, les algorithmes de traitement numérique et les phénomènes perturbateurs en cause constituent les principaux éléments.