La Mesure

I. Définition

Qu’est-ce que mesurer?

Mesurer c’est comparer avec une unité de mesure légale déterminée

Exemple de lecture directe (1)

Le résultat de la comparaison s’appelle Valeur de mesure (valeur de lecture)

Figure

Les valeurs de mesure sont soit directement lisible sur l’instrument de mesure, soit indiquées sur une échelle graduée étalonnée (division) grâce à un index, une aiguille ou un repère.

Exemple de lecture avec aiguille

Pour la simplification des procédés de mesure l’on emploie également des appareils et des instruments de mesure qui

1. ne comportent qu’une valeur de mesure fixe et indiquent clairement une tolérance admissible,

ou

2. qui indiquent l’écart par rapport à une valeur fixée.

Exemple pour 1. Calibre de tolérance

Exemple pour 2. Comparateur à cadran

II. Le but de la mesure

Le but de la mesure est de déterminer une grandeur par la lecture d’une valeur sur les instruments de mesure. Par ex.: La détermination de la longueur d’une table (en mm) ou celle du poids d’une pièce (en kg). Dans la plupart des cas, il suffit de déterminer la différence par rapport à une valeur de mesure donnée.

La détermination de cette différence peut s’effectuer de la façon suivante:

1. Par le calcul à partir de la valeur de mesure obtenue.

Ex.: Valeur lue 41 mm

	(Valeur de mesure)
Cote prescrite	40 mm
Différence	1 mm

Figure

2. Immédiatement par lecture sur un comparateur à cadran.

Ex.: Mesure d’une différence avec un comparateur à cadran

Figure

3. Avec des calibres (instruments de mesure à dimensions fixes) avec différence connue et admise (tolérance).

Ex.: Mesure d’une différence admissible à l’aide d’un calibre de tolérance (instrument de mesure à dimensions fixes).

Figure

En 3. la mesure avec calibres de tolérance est également appelée opération de contrôle.

Contrôler - dans le sens strict du mot c’est déterminer des propriétés qui ne peuvent être exprimées par des valeurs de mesure.

Contrôle de la dureté d’un barreau d’acier carré par essai de limage.

Contrôle de la planéité d’une surface.

Lampe à effluves Vérification de la tension d’une prise de courant.

La précision de la mesure

Le but d’application détermine le choix et, de ce fait, le degré de précision de l’instrument de mesure.

Figure

Ainsi par exemple, la mesure du diamètre d’un fil fin exige un instrument avec degré de précision tout autre que celui nécessaire à mesure de la longueur d’un mur.

* Les accroissements de température occasionnent des dilatations dans tous les corps, les diminutions de température, au contraire, provoquent des retraits. L’étalonnage des instruments de mesure doit être effectué - avec une haute précision - sous une température de +20° C (température de référence d’après la norme DIN 102).

* Pour mesurer avec une grande précision, l’instrument de mesure ainsi que la pièce à mesurer doivent avoir une température de +20° C.

* L’instrument de mesure doit d’autant plus sensible que le degré de précision demandé est élevé; le soin apporté à la mesure devra être également plus minutieux.

Figure

Unités de mesure principales

Les unités de mesure les plus importantes sont:

Le mètre (m) pour les longueurs

Le grade (°) pour les angles

Le kilogramme (kg) pour les poids

La seconde (s) pour les temps

Beaucoup d’unités de mesure se composent à partir de ces unités de base.

par exemple	à partir des:
les surfaces	longueurs x largeurs	= m x m = m2
les volumes	longueurs x largeurs x hauteurs	= m x m x m = m3
les pressions	poids/unités de surface	= kg/cm2 = 1 atm
les vitesses	longueur parcourue/unité de temps	= m/s ou km/h

Division de mètre

Il existe, pour les multiples et sous-multiples décimaux d’une unité:

- des désignations prescrites en particulier dans le système décimal qui contribuent à la simplification d’écriture et la lecture des nombres multiples ou fractionnaires d’une unité de mesure.

- Ces désignations s’appliquent indistinctement dans tous les domaines de mesures.

	m mètre	dm décimètre	cm centimètre	mm millimètre	m micromètre
1 m	1	10	100	1000	1000 000
1 dm		1	10	100	100 000
1 cm			1	10	10 000
1 mm				1	1000
1 m					1

III. Instruments de mesure de longueur

Indépendamment des règles et réglets gradués de l’usage le plus courant, il convient de distinguer les instruments:

1. à dimensions variables gradué et gradué coulissant

mètre - règle - pied à coulisse - micromètre ou palmer - jauges de profondeur

* Les instruments de mesure gradués: servent à mesurer les longueurs et à tracer.

Avec une manipulation minutieuse et selon l’instrument employé la précision de lecture peut atteindre jusqu’à 0,5 mm.

- mètre pliant
- réglet en acier.

Pour mesurer avec des instruments de mesure rigides:

- appliquer la règle graduée soit immédiatement sur la longueur à mesurer
- soit perpendiculairement par rapport à l’arête de référence
- employer si possible une butée
- pour la lecture, regarder les graduations bien en face.

Mesure avec équerre servant de butée

Perpendiculairement par rapport à l’emplacement de lecture

En servant d’une équerre, la règle peut être placée perpendiculairement par rapport à l’arête de référence, le repère zéro est en même temps en coïncidence parfaite avec l’arête de la pièce usinée.

Mesure avec équerre servant de butée

Perpendiculairement par rapport à l’emplacement de lecture

S’il n’existe aucune arête de butée, bloquer ainsi la règle avec le pouce contre la pièce

Mesure sans butée

Le repère zéro de l’échelle graduée doit coïncider exactement avec l’arête de la pièce usinée à partir de laquelle la mesure doit être effectuée.

* Instruments de mesure gradués coulissant:

- Pied à coulisse
- Jauges de profondeur

Figure

- Micromètre ou palmer

Le pas de la vis de la broche de mesure est, en général de 0,5 mm c’est-à-dire qu’un tour du tambour provoque un déplacement de la broche de 0,5 mm.

Figure

2. à dimensions fixes

calibres-mâchoires - tampons - jauges - équerres

Ces instruments, très divers selon leur adaptation au contrôle à effectuer, doivent répondre aux impératifs suivants:

- indéformabilité absolue et résistance à l’usure
- Une extrême précision et une grande stabilité dans leurs cotes d’utilisation
- Afin d’éliminer toute variation de leurs cotes en fonction de la température ambiante.

jauges à lames ou jauges d’épaisseurs

calibre d’affûtage

Les jauges d’épaisseurs sont employées lors du montage de machines ou d’appareils, par ex. pour la détermination des jeux des glissières, des paliers etc.

L’échelonnement de l’épaisseur des jauges varie selon les jeux.

Les gabarits à rayon sont employés pour la détermination des arrondis intérieurs (concaves) ou extérieurs (convexes).

Figure

Figure

Exemple de vérification

Un trait de lumière apparaît lorsque les rayons de la pièce et du gabarit ne coïncident pas exactement.

Le rayon de la pièce est trop petit

Les rayons de la pièce et du gabarit coïncident exactement

Le rayon de la pièce est trop grand

Calibre à mâchoires

Tampon à tolérance

Règles d’exécution des mesures

1. Nettoyer les surfaces des objets à mesurer et des instruments de mesure avant l’opération.

2. Ebavurer les pièces usinées avant les mesures.

3. Sur certain instruments de mesure, observer une pression correcte. Ne jamais procéder en forçant.

Soins à apporter aux instruments de mesure

Seuls les instruments de mesure en bon état permettent d’effectuer des mesures parfaites.

1. Séparer les instruments de mesure des outils.

2. Déposer les instruments de mesure sensibles si possible sur un support doux, en les protégeant contre les sciures et les copeaux.

3. Ne pas laisser tomber les instruments de mesure.

4. Ranger soigneusement les instruments de mesure après emploi ou en fin de travail, les nettoyer si nécessaire. Frotter les traces de rouille avec une huile non acidifère ou de la graisse.

Les instruments de mesure gradués servent à mesurer les longueurs et à tracer.

Avec une manipulation minutieuse et selon l’instrument de mesure employé, la précision de lecture peut atteindre jusqu’à 0,5 mm.

Réglet en acier:	Longueur de fabrication 300 et 500 mm.
	Matière - acier à ressort de 12 mm de large et 0,3 mm d’épaisseur.
	La division commence à partir de l’arête avant du réglet.
	Forme A:	Modèle normale
	Forme B:	Modèle très large, peu employé et pour cela ne pas représenté.
Mètre pliant:	Langueur de fabrication: 1 et 2 m, de 6 à 10 branches.
	Matière - Acier ou métal léger, aussi en bois.
	La limite d’erreur des mètres pliants est de ±1 mm pour 1000 mm et ce tant que les branches font parfaitement ressort.
Règle:	Longueur de fabrication: 500 à 5 000 mm.
	Matière première: acier à outil, épaisseur 5 à 14 mm, largeur 25 à 70 mm.
	Les règles sont environ de 10 mm plus longues que les divisions sur les deux côtés. La division peut également commencer sur l’arête avant de la règle.

Figure

Les instruments de mesure à ruban

Décamètre à ruban:	Longueurs de fabrication: 10, 20 et 25 m, 9 mm de large.
	Matière: toile avec anneau inoxydable, tissée. Pièce de cuir au début.
Mètre à ruban en toile:	Longueurs de fabrication: 1; 1,5 et 2 m, 10 mm de large.
	Matière: toile, protection métallique aux deux extrémités.
	Divisions des deux côtés. Les dix premiers centimètres sont diviser en millimètres.
Mètre à ruban en acier:	Forme A:	Longueurs de fabrication: 1 et 2 m, 12 mm de large environ.
	Matière:	Bande d’acier à ressort inoxydable
		Boîtier en différents modèles.
	Forme B:	Longueurs de fabrication: 10, 20, 30 et 50 m, 13 mm de large.
	Matière:	Bande d’acier à ressort inoxydable.
		Manivelle et boîtier en différents modèles.

Les règles à retrait sont employés pour la fabrication des modèles dans les fonderies. La matière coulée se reserre d’une manière considérable lors du refroidissement, il y a retrait. Le modèle est construit plus grand en conséquence.

Pour cela emploi-t-on une

règle à retrait

Le modèle est construit d’autant plus grand que le matériau à couler a un retrait plus important au refroidissement. Les règles à retrait sont différentes pour chacun des matériaux employés.

Longueurs nominales et écarts en % des règles à retrait

grandeurs nominales	h	b	Exemples d’application
500	28	7	1%	Fonte grise
			1,5%	Laiton et métaux légers
			2%	Acier coulé
1 000	30	8	2,5%	Règle à retrait double avec emploi de modèles métalliques coulés

Construction: règle recouverte d’un revêtement incolore contre l’humidité, extrémités protégées avec des plaques de métal de 2 mm d’épaisseur.

Matière: bois

Ecart en % et longueurs nominales sont indiqués au début des graduations.

Remarque: les règles à retrait sont fabriquées maintenant en acier.

Les instruments de mesure de report sont utilisés pour la mesure des longueurs. S’ils ne comportent pas de divisions, ces instruments sont à choisir en fonction de la précision requise pour la mise au point ou la lecture de la valeur de mesure.

Désignation/Destination	Exemples de construction
Compas d’épaisseur pour mesures extérieures	Figure
Compas d’intérieures pour mesures intérieures	Figure
Compas double pour mesures extérieures et intérieures a) sans graduations b) avec graduations	Figure

Pour effectuer des mesures extérieures

* le compas est ouvert avec les deux mains et réglé approximativement à la valeur de mesure

* l’ouverture exacte est obtenue en frappant légèrement sur les bords extérieurs ou intérieurs des branches.

Réglage précis du compas lorsque:

l’ouverture est trop petite

l’ouverture est trop grande

L’instrument de mesure (pied à coulisse, jauge de profondeur, cales étalon) en fonction de la précision requise pour la détermination de la valeur de mesure.

Ne jamais frapper sur les surfaces à mesure

L’on procède de la façon suivante:

* soit à partir de l’instrument dé mesure et comparaison avec la pièce

* ou à partir de la pièce usinée et mesure de la valeur indiquée par le compas, avec un instrument approprié.

Détermination de la valeur de mesure à l’aide d’un pied à coulisse

Se servir des grands compas avec les deux mains

Le compas doit glisser sur la pièce usinée par son propre poids

Pour effectuer des mesures intérieures

* le compas est ouvert à l’aide des deux mains et réglé approximativement à la valeur de mesure

* l’ouverture exacte est obtenue en frappant légèrement sur les bords intérieurs ou extérieurs des branches.

L’instrument de mesure (pied à coulisse, palmer, jauge de profondeur) est à choisir en fonction de la précision requise pour la détermination de la valeur de mesure.

Réglage précis du compas lorsque:

l’ouverture est trop petite

l’ouverture est trop grande

Ne jamais frapper sur les surfaces à mesurer

L’on procède de la façon suivante:

* soit à partir de l’instrument de mesure et comparaison avec la pièce

* ou à partir de la pièce usinée et mesure de la valeur indiquée par le compas, avec un instrument approprié.

Détermination de la valeur de mesure à l’aide d’un pied à coulisse

Le compas doit être parfaitement dans l’axe

Le compas n’est pas dans l’axe, la valeur de mesure est imprécise

Pour mesurer avec une jauge de profondeur

* appliquer fermement le pied contre la surface de référence
* faire coulisser la règle avec la butée de profondeur sur le fond de l’évidement, et
* retirer le pied à coulisse pour la lecture après avoir serré la vis de blocage avec précaution.

Valeur de mesure = Valeur de lecture

Veiller particulièrement à ce que la jauge repose correctement (appui d’un seul côté)

Mesure de la profondeur d’un trou

Mesure d’un épaulement extérieur

Mesure de la profondeur d’une gorge étroite

Mesure d’un épaulement intérieur

Pour effectuer une mesure avec la jauge de profondeur régler le curseur au zéro sur l’arbre en dehors de la gorge. Appliquer ensuite la jauge perpendiculairement sur la gorge et faire coulisser la règle.

Figure

La lecture de la valeur de mesure s’effectue - suivant la position de la règle - sur le vernier coulissant parallèlement sur les divisions.

Figure

M = Valeur de mesure = Valeur de lecture

3. appareils de comparaison

comparateurs - micromètre pneumatiques

Pour mesurer avec un comparateur à cadran

Lorsque le palpeur se déplace d’un millimètre, la grande aiguille du cadran fait un tour; le cadran est divise en 100 parties, ce qui donne:

A chaque tour, le petit cadran marque le déplacement de 1 millimètre. Lecture enregistrée (fig. gauche): 3 mm 65/100.

Figure

L’utilisation du comparateur à cadran est diverse. La fure droite montre le montage d’un cadran sur son support.

Avant de procéder à la mesure avec un comparateur à cadran placer celui-ci en position zéro à l’aide de cales étalons ou d’une pièce de référence.

Le comparateur indique seulement les écarts par rapport à une valeur de mesure préfixée (valeur nominale).

Figure

Le comparateur à cadran est réglé de façon telle que l’aiguille soit cal calée au zéro et que les déplacements du palpeur traduisent les écarts éventuels dans les deux sens. Tension initiale usuelle: 1 mm

Si le comparateur est prévu avec repères de tolérance, ceux-ci peuvent être réglés sur les tolérances admises pour chaque cas (par ex.: ±0,1 mm = 3 10/100^e).

Figure

Toutes les pièces pour lesquelles l’aiguille - lors de la mesure - reste entre les repères, sont considérées comme bonnes.

Pour mesurer des excentricités de pièces prise entre pointes avec un comparateur à cadran, l’axe du comparateur doit être perpendiculaire à l’axe de la pièce.

L’excentricité est déterminée par rapport à la division (H) enregistrée:

Mesure de la concentricité d’une pièce.

Figure

Le comparateur est réglé au zéro avec Une certaine tension initiale. Si l’aiguille n’indique lors de la rotation lente de la pièce aucune déviation, cette pièce est considérée bonne. Si l’on observe Une déviation de l’aiguille, la course totale est déterminée par la différence entre la Valeur de mesure la plus haute et celle la plus basse. L’excentricité s’élève à la moitié:

. Cette mesure est à répéter à plusieurs endroits.

Mesure du désaxage de surfaces parallèles

Veiller à ce que la surface à mesurer soit parallèle à la surface d’appui du support du comparateur. Cette position est contrôlée en déplaçant le comparateur dont l’aiguille doit rester immobile.

Figure

La valeur en est notée et le comparateur retiré. La surface inférieure est retournée vers le haut, dressée et mesurée à son tour. Si aucune différence n’est à noter entre ces deux mesures, les surfaces sont parfaitement symétriques par rapport à l’axe des centres. S’il y a différence (déviation), le désaxage est de:

IV. La mesure des angles

Il existe deux procédés de mesure:

1. Par mesure directe.

Elle s’effectue avec des rapporteurs d’angle; ce sont des instruments gradués sur un secteur qui indique directement la valeur de l’angle mesuré.

rapporteur simple
le secteur est gradué en degré

Figure

rapporteur à vernier
- le secteur est gradué en degré
- le vernier est gradué en minute.

Figure

La figure suivante montre un rapporteur à vernier qui marque, au point de correspondance de deux divisions (secteur-vernier): 15°10’.

vernier

2. Par comparaison.

La comparaison se fait par calibres préfabriqués à l’angle qui est à mesurer ou à contrôler.

On rencontre particulièrement dans ce domaine:

les équerres

les bagues et tampons coniques pour le contrôle des cônes

les prismes étalons

La mesure des angles

- par comparaison

- contrôle à la barre-sinus

X = sina x 100

- par mesure directe

Figure

Figure

Figure

Figure

3. Equerres - vue d’ensemble

Les angles peuvent être mesurés à l’aide d’équerres à branches fixes ou mobiles.

Les équerres à branches fixes ne servent qu’à la mesure d’angles déterminés (équerres à valeur fixe). L’angle droit (90°) - dont les cotés sont perpendiculaires - est le plus souvent employé.

Les équerres à branches mobiles (fausses équerres) sont exécutées avec et sans graduation, et peuvent former un angle quelconque.

équerres à branches fixes:

pour la mesure

- d’angles droits (90°)

- d’angles déterminés et d’angles obtus

équerres à branches mobiles:
(fausses équerres)

- sans division, pour le report d’angles quelconques,

- avec divisions en degré pour la mesure d’angles quelconques.

4. Pour effectuer un contrôle avec une équerre à branches fixes

* appliquer celle-ci la pièce de manière que les deux branches reposent perpendiculairement sur les surfaces de la pièce,

* La branche la plus longue sert en général de surface d’appui.

La détermination de la concordance des angles s’effectue par la méthode de la fente lumineuse.

Lors de la mise en place de l’équerre, appliquer un des côtés, toute sa largeur portant sur la surface d’appui et déplacer lentement l’équerre dans la direction de ce côté jusqu’à ce que l’autre surface vienne porter sur la pièce.

On observe alors la pièce et l’équerre contre la lumière, la direction du regard et la surface à mesurer se trouvant dans le même plan.

L’angle de la pièce correspond avec celui de l’équerre lorsqu’on n’aperçut aucun interstice de lumière.

Figure

perpendiculairement par rapport à l’emplacement de lecture

Figure

L’angle de la pièce est trop grand

Lors de la mesure d’angles intérieurs, on applique la face extérieure d’un côté sur la surface d’appui de la pièce. L’équerre est alors lentement déplacée contre l’autre surface de la pièce, jusqu’à ce qu’elle vienne porter (1).

Lors de l’application directe de l’équerre (2), veiller à l’asseoir correctement sur les surfaces d’appui.

Figure

Remarque:

Si l’angle d’une pièce doit être vérifié à plusieurs endroits, l’équerre ne devra pas être coulissée mais replacée à chaque fois (protection des surfaces).

Le rapporteur universel

La construction et les divisions du rapporteur universel permettent de mesurer un angle quelconque avec une précision de lecture de 5’.

Les divisions sur l’échelle principale comportent 4 secteurs de 90° chaque. Elles partent de 0° dans les deux directions jusqu’à 90°, en croissant, et de là jusqu’à 0° en décroissant.

Figure

Les divisions secondaires (vernier) sont exécutées également dans les deux sens, puisque la lecture doit s’effectuer dans le même sens que celui des divisions principales.

Figure

Le vernier du rapporteur universel permet la lecture d’angle avec une précision de 5’ (min).

Construction:

L’arc d’un angle de 23° (= 23 divisions de l’échelle principale) est divisé sur le vernier - ou divisions auxiliaires - en 12 parties égales. Il s’en suit que: 1 division du vernier est égale à

Elle est ainsi de 5‘ plus petite que 2 divisions principales (2° - 120’)

La division du vernier en coïncidence avec une division de l’échelle principale indique donc combien de fois 5’ doivent être ajoutées au nombre de degrés lus au repère zéro.

Figure

Lecture

Règle: pour effectuer la lecture sur le rapporteur universel, relever en premier lieu le nombre entier de degrés sur les graduations de l’échelle principale jusqu’au repère zéro du vernier. Puis dans la même direction, lire le nombre de minutes sur les divisions du vernier en coïncidence avec une graduation sur l’échelle principale.

Figure

Figure

Pour mesurer avec un rapporteur:

* appliquer les branches sur la pièce de façon telle qu’un trait de lumière ne puisse être aperçu entre les branches et la pièce

* Placer les branches du rapporteur toujours perpendiculairement sur les surfaces d’appui.

Avec un rapporteur simple, ajuster la branche mobile de façon telle que la valeur de l’angle puisse être lue immédiatement.

mesure d’un angle obtus

mesure d’un angle aigu

Mesure d’un angle aigu
Valeur de mesure = Valeur de lecture = 42°

Lors de la mesure avec un rapporteur universel, chaque angle peut être réglé plusieurs fois.

Pour tous les réglages:

* mesure d’angle aigus: valeur de mesure = valeur de lecture
* mesure d’angles obtus: valeur de mesure = 180° - valeur de lecture.

mesure d’un angle aigu

mesure d’un angle obtus

Mesure d’un angle obtus
Valeur de mesure = 180° - Valeur de lecture = 180° - 20° = 160°

QUESTIONNAIRE pour l’étude à domicile et pour les COMPOSITIONS

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Figure	(1) (2) (3) (4) (5)
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