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Capteurs des machines-outils et de l’usinage CNC

La position est l’affaire des règles et des codeurs. Qu’elle reste juste dépend des mesures de température, de pression et de vibration autour de la broche, de l’hydraulique et de l’arrosage.

Carte des mesures

Grandeur mesuréeCapteur typiqueSignalCalculateur du site
Température des roulements et du carter de brochePT100 dans le logement de roulement ou le carterRésistance, trois ou quatre filsCalculateur PT100 / PT1000
Température du bobinage moteurPT1000 ou thermistance dans le statorRésistanceCalculateur PT100 / PT1000
Pression de bridage hydraulique et d’équilibrageTransmetteur ou pressostat4–20 mAConvertisseur 4–20 mA
Arrosage haute pressionTransmetteur de pression4–20 mA ; bar ou psiConvertisseur d’unités de pression
Vibrations de la broche et des axesAccéléromètre sur le carter de brochemV/g ; évalué en vitesse en mm/sConvertisseur de vibrations
Niveau des bacs d’arrosage et de lubrifiantCapteur de niveau hydrostatique ou à flotteur4–20 mA ou contactCalculateur niveau–pression
Raccords process des capteursFiletages G 1/4, G 1/2, NPT et métriquesNorme de filetageIdentification des filetages de raccordement
Protection contre l’arrosage et les copeauxIndice de protection des capteurs et connecteursCode IPDécodeur d’indice IP
Effort de coupe et de bridageCapteurs de force à jauges ou piézoélectriquesPont en mV/V, ou chargeCalculateur de pont de jauges de déformation
Position des axesRègles linéaires et codeurs rotatifsNumériqueCalculateur de sortie impulsions
Palpage outil et piècePalpeurs à déclenchement et lasersTout-ou-rien ou numériqueaucun sur ce site

La position se mesure ailleurs

Une machine-outil positionne ses axes avec des règles linéaires et des codeurs rotatifs, et contrôle la pièce avec des palpeurs. Ce sont des systèmes numériques avec leurs propres interfaces, et ce site n’a pas de calculateur pour eux. Ce qui décide si la position mesurée reste juste au fil d’un poste est une seconde couche de capteurs : température autour de la broche et de la structure, pression dans l’hydraulique et l’arrosage, vibrations aux paliers.

Température : la broche et le moteur

La chaleur est la plus grande source d’erreur de la plupart des machines-outils. L’acier s’allonge d’environ 11 à 12 µm par mètre et par kelvin ; un carter de broche qui s’échauffe de 10 K déplace donc l’outil d’une quantité qui compte aux tolérances micrométriques. Logements de roulements et carters reçoivent pour cela des sondes PT100, à la fois pour protéger les roulements et pour alimenter la compensation thermique. Une PT100 indique 123,242 Ω à 60 °C ; le calculateur PT100 convertit dans les deux sens et affiche la tolérance de la classe de l’élément, limite de l’accord qu’on peut attendre entre deux capteurs.

Les bobinages moteur portent une PT1000 ou une thermistance. Une PT1000 indique 1573,25 Ω à 150 °C. Les variateurs plus anciens étaient conçus pour des capteurs silicium KTY, qui suivent une autre courbe ; une PT1000 ne peut les remplacer que si le variateur est paramétré pour elle.

Pression : hydraulique et arrosage

Les circuits de bridage hydraulique, de desserrage d’outil et d’équilibrage sont surveillés par transmetteurs ou pressostats. Un transmetteur 0 à 250 bar à 12 mA indique 125 bar ; le convertisseur 4–20 mA fait la mise à l’échelle et signale les courants hors de la plage valide, ce qui révèle un fil coupé.

L’arrosage par le centre de la broche fonctionne à haute pression, et ses spécifications mélangent les unités : 70 bar valent 1015 psi. Le convertisseur de pression affiche toutes les unités à la fois.

Vibrations : roulements et équilibrage

L’état de la broche est surveillé par un accéléromètre sur le carter. Le capteur donne une accélération, alors que les limites de vibration des machines s’expriment le plus souvent en vitesse efficace. Les deux sont liées par la fréquence : à 200 Hz, fréquence de rotation d’une broche à 12 000 tr/min, une vitesse de 1 mm/s efficace correspond à 0,181 g crête et à un déplacement de seulement 2,25 µm crête à crête. Le convertisseur de vibrations convertit entre les trois à toute fréquence et donne la sortie d’un accéléromètre de sensibilité donnée.

Les zones d’évaluation de l’ISO 10816-3 de cet outil ont été écrites pour des machines industrielles comme les pompes et les moteurs. Les broches de machines-outils ont leurs propres critères, que l’outil n’inclut pas ; utilisez-le ici pour convertir, pas pour juger.

Force : bridage et coupe

Les capteurs d’effort de bridage et certains capteurs d’effort de coupe sont des ponts de jauges. Un pont complet de facteur de jauge 2 donne 5 mV à 500 microdéformations sous 5 V d’excitation ; le calculateur de pont de jauges le montre pour tout montage. Les dynamomètres de recherche en coupe sont surtout piézoélectriques et travaillent en charge, ce qui sort de ces outils.

Raccords et étanchéité

Les capteurs dans la zone d’usinage sont exposés aux projections d’arrosage et aux copeaux. Un indice IP67 couvre l’immersion temporaire mais pas les jets haute pression et haute température ; c’est IP69K, un essai distinct. Le décodeur d’indice IP explique ce que couvre chaque code. Pour le raccord lui-même, G 1/4 et 1/4 NPT ont des diamètres assez proches pour être confondus et ne sont pas étanches l’un dans l’autre ; l’identificateur de filetage les distingue à partir d’un diamètre et d’un pas.

Mis à jour le 11 octobre 2026

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