Tolérances géométriques

1. Une cote ne dit rien de la forme

Reprenez l'épaisseur de la plaque du SV-40 : 15 ±0,2. Une plaque voilée comme une tuile peut mesurer 15,1 partout au pied à coulisse. Elle est dans la cote… et pourtant, posée sur le bâti, elle bascule et ne porte que sur deux coins. Une cote dimensionnelle contrôle des distances entre deux points. Elle ne dit rien de la forme (plat, rond, droit), de l'orientation (d'équerre, parallèle) ni de la position (centré, aligné).

Sur le SV-40, trois défauts de ce genre suffiraient à rendre la pièce inutilisable tout en respectant chaque cote : une face d'appui creusée qui fait basculer le support, un alésage penché qui coince l'axe, une rainure décentrée qui ne s'engage plus sur son guide. Aucun pied à coulisse ne les verrait.

Même chose pour l'alésage Ø20H7. Il peut être parfaitement au diamètre et percé de travers. L'axe qu'il reçoit ne sera plus vertical, le vérin tirera en biais et l'ensemble s'usera vite. Pour empêcher ces défauts, le dessinateur ajoute des tolérances géométriques. Leur langage est fixé par la norme ISO 1101.

2. Les familles et leurs symboles

Chaque tolérance géométrique a un symbole. Le tableau en tête de chapitre les range par famille. Retenez surtout la logique : ce qu'on contrôle, et s'il faut une référence pour le contrôler.

3. Le cadre de tolérance

Une tolérance géométrique s'écrit dans un cadre rectangulaire divisé en cases, lues de gauche à droite.

1. Case 1Le symbole : ce qu'on contrôle. Sur le SV-40, ⊥ pour la perpendicularité de l'alésage, le parallélogramme pour la planéité de la face d'appui.
2. Case 2La valeur de la zone, en millimètres. Précédée du signe Ø, elle décrit une zone cylindrique ; sans Ø, une zone entre deux plans ou deux droites parallèles.
3. Case 3 et suivantesLa ou les références, par des lettres majuscules. Absentes pour une tolérance de forme. S'il y en a plusieurs, la première citée est la référence principale.

Le cadre de la perpendicularité du SV-40 se lit donc : « l'axe de l'alésage doit être perpendiculaire à la référence A, dans une zone cylindrique de diamètre 0,02 ». Le cadre de planéité se lit : « la face d'appui doit être plane à 0,05 près ».

4. Surface ou axe : tout se joue sur la flèche

Le cadre est relié à l'élément tolérancé par une ligne terminée par une flèche. L'endroit où arrive cette flèche change complètement le sens de la tolérance.

5. Les références

Une référence est une surface ou un axe réel choisi comme base de mesure. Selon l'ISO 5459, on la marque par un triangle noirci posé sur la surface (ou sur son prolongement), relié à une lettre majuscule encadrée. Sur le SV-40, le triangle est sous la face d'appui et la lettre est A.

Pourquoi cette face ? Parce que c'est elle qui se pose sur le bâti. Le dessinateur choisit toujours comme référence la surface qui positionne la pièce dans son montage. Au contrôle, la référence est matérialisée par un élément quasi parfait : ici, le marbre sur lequel on pose la pièce. Si la surface de référence n'est pas bonne, toutes les mesures qui s'y rapportent sont fausses ; c'est pour cela que la face A a elle-même une tolérance de planéité.

6. La zone de tolérance, dessinée

Toute tolérance géométrique définit une zone : un espace dans lequel l'élément réel doit se trouver entièrement. Tant qu'il y reste, peu importe sa forme exacte.

7. Traduire un cadre en phrase

Devant un cadre inconnu, ne cherchez pas à tout comprendre d'un coup. Traduisez-le en une phrase, toujours construite de la même façon : quel élément (la flèche), doit faire quoi (le symbole), dans quelle zone (la valeur, avec ou sans Ø), par rapport à quoi (les lettres).

1. 1.Suivez la flèche jusqu'à l'élément : surface ou axe ?
2. 2.Nommez le symbole : planéité, perpendicularité, localisation…
3. 3.Lisez la valeur : zone entre deux plans, ou cylindre si elle commence par Ø.
4. 4.Cherchez chaque lettre sur le plan : quel triangle noirci, sur quelle surface ?
5. 5.Écrivez la phrase complète sur votre fiche : c'est elle qui guidera le contrôle.

Deux règles complètent la lecture. D'abord, sauf indication contraire, chaque exigence se contrôle séparément : l'alésage doit être à Ø20H7 et perpendiculaire à A ; respecter l'une ne dispense pas de l'autre. Ensuite, les surfaces qui n'ont pas de cadre ne sont pas libres : sur le SV-40, la lettre K de « ISO 2768-mK » leur applique une tolérance géométrique générale, plus large, donnée par l'ISO 2768-2.

8. Comment on contrôle à l'atelier

Les contrôles géométriques se font sur un marbre : une table en granit ou en fonte rectifiée, très plane, qui sert de plan de référence. On y déplace un comparateur, un instrument à aiguille qui n'indique pas une dimension mais un écart par rapport à un réglage de départ.

1. PlanéitéRetourner la pièce, face A vers le haut, sur trois vérins réglables. Régler trois points éloignés à la même lecture, puis promener le comparateur sur toute la face. L'écart entre la plus haute et la plus basse lecture doit rester inférieur ou égal à 0,05.
2. PerpendicularitéPoser la pièce sur le marbre par sa face A, qui simule la référence. Glisser dans l'alésage un mandrin cylindrique ajusté. Lire le comparateur contre le mandrin à deux hauteurs, dans deux directions à 90°, et ramener l'écart à la hauteur de l'alésage.
3. Au laboratoirePour des tolérances très fines, ou en cas de doute, la machine à mesurer tridimensionnelle palpe des points sur la pièce et calcule directement le défaut.

Un détail de calcul revient souvent pour la perpendicularité : le mandrin dépasse de l'alésage, et l'on mesure sur une hauteur plus grande que les 35 mm tolérancés. Si les deux points de lecture sont distants de 70 mm et que le comparateur indique 0,03 d'écart, l'inclinaison ramenée à 35 mm vaut la moitié, soit 0,015. Si le mandrin est simplement penché, sans autre défaut, cette valeur reste sous 0,02 : la pièce est conforme. En cas de doute, c'est le laboratoire qui tranche.

Si une pièce sort d'une tolérance géométrique, ne la retouchez pas de votre propre initiative. Isolez-la, notez la valeur mesurée et prévenez : un défaut de perpendicularité vient souvent du montage d'usinage, et toute la série risque d'être touchée.

9. Pour aller plus loin