ISO 18653:2003
(Main)Gears — Evaluation of instruments for the measurement of individual gears
Gears — Evaluation of instruments for the measurement of individual gears
ISO 18653:2003 specifies methods for the evaluation of measuring instruments used for gear measurements of involute, helix, pitch and runout. It is applicable both to instruments that measure runout directly and to those that compute it from index measurements. It also gives recommendations for the evaluation of tooth thickness measuring instruments and, of necessity, includes the estimation of measurement uncertainty with the use of calibrated gear artifacts. It does not address the calibration of artifacts by laboratories accredited in accordance with ISO 17025; nor are its requirements intended as an acceptance specification of product gears (see ISO 1328-1, ISO 1328-2, ISO/TR 10064-1 and ISO/TR 10064-2). The estimation of product gear measurement uncertainty is beyond its scope (see ISO/TR 10064-5 for recommendations).
Engrenages — Évaluation des instruments de mesure des engrenages individuels
L'ISO 18653:2003 spécifie des méthodes d'évaluation des instruments utilisés pour mesurer la développante de cercle, l'hélice, le pas et le faux-rond de rotation des engrenages. Elle est applicable aussi bien aux instruments qui mesurent le faux-rond directement qu'à ceux qui le calculent à partir de mesures de divisions. L'ISO 18653:2003 donne également des recommandations sur l'évaluation des instruments de mesure de l'épaisseur des dents et, nécessairement, elle inclut une estimation de l'incertitude de mesure à l'aide d'artefacts d'engrenages calibrés. Elle ne traite cependant pas de l'étalonnage des artefacts par des laboratoires accrédités conformément à l'ISO 17025, et ses exigences ne sont pas destinées à servir de base à l'acceptation des engrenages fabriqués (voir l'ISO1328-1, l'ISO1328-2, l'ISO/TR 10064-1 et l'ISO/TR 10064-2). L'estimation de l'incertitude de mesure des engrenages fabriqués n'entre pas dans son domaine d'application (voir pour cela l'ISO/TR 10064-5).
Zobniki - Vrednotenje instrumentov za merjenje posameznih zobnikov
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18653
First edition
2003-12-01
Gears — Evaluation of instruments for
the measurement of individual gears
Engrenages — Évaluation des instruments de mesure des engrenages
individuels
Reference number
ISO 18653:2003(E)
©
ISO 2003
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ISO 18653:2003(E)
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Published in Switzerland
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ISO 18653:2003(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
4 Application. 4
4.1 General. 4
4.2 Traceability . 4
4.3 Artifacts. 4
4.4 Measurement uncertainty. 5
4.5 Sources of uncertainty . 5
4.6 Evaluation interval . 6
5 Condition of the measurement system. 6
5.1 System characteristics. 6
5.2 Suitability for calibration. 6
5.3 Table load considerations. 6
5.4 Tooling and gauges . 6
6 Environment . 7
7 Artifacts. 7
7.1 Artifact size and geometry . 7
7.2 Involute artifacts . 8
7.3 Helix artifacts. 9
7.4 Pitch artifacts . 10
7.5 Runout artifacts. 11
7.6 Tooth thickness artifacts. 11
7.7 Workpiece-like artifacts. 13
8 Method for estimating measurement uncertainty . 13
8.1 Methods. 14
8.2 Comparator method. 14
8.3 Calculation of U measurement uncertainty . 14
95
8.4 Procedure. 15
Annex A (normative) Artifact calibration certificate requirements . 17
Bibliography . 19
© ISO 2003 — All rights reserved iii
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ISO 18653:2003(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 18653 was prepared by Technical Committee ISO/TC 60, Gears.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18653:2003(E)
Gears — Evaluation of instruments for the measurement of
individual gears
1 Scope
This International Standard specifies methods for the evaluation of measuring instruments used for gear
measurements of involute, helix, pitch and runout. It is applicable both to instruments that measure runout
directly and to those that compute it from index measurements. It also gives recommendations for the
evaluation of tooth thickness measuring instruments and, of necessity, includes the estimation of
measurement uncertainty with the use of calibrated gear artifacts. It does not address the calibration of
artifacts by laboratories accredited in accordance with ISO/IEC 17025; nor are its requirements intended as an
acceptance specification of product gears (see ISO 1328-1, ISO 1328-2, ISO/TR 10064-1 and
ISO/TR 10064-2). The estimation of product gear measurement uncertainty is beyond its scope (see
ISO/TR 10064-5 for recommendations).
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 1328-1, Cylindrical gears — ISO system of accuracy — Part 1: Definitions and allowable values of
deviations relevant to corresponding flanks of gear teeth
ISO/TR 10064-3, Cylindrical gears — Code of inspection practice — Part 3: Recommendations relative to
gear blanks, shaft centre distance and parallelism of axes
1)
ISO/TR 10064-5 , Cylindrical gears — Code of inspection practice — Part 5: Recommendations relative to
evaluation of gear measuring instruments
ISO 14253-1, Geometrical Product Specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and
measuring equipment — Part 1: Decision rules for proving conformance or non-conformance with
specifications
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
3 Terms, definitions and symbols
For the purposes of this document, the following terms, definitions and symbols (see Table 1) apply.
NOTE 1 The definitions, when applicable, conform to ISO 122-1, ISO 1328-1, ISO 1328-2 and ISO/TR 10064-1.
NOTE 2 The terms, definitions and symbols used in this document may differ from those used in other International
Standards. The user needs to be certain of fully understanding them, as used here.
1) Under preparation.
© ISO 2003 — All rights reserved 1
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ISO 18653:2003(E)
3.1
accuracy
closeness of agreement between a measured value and an accepted reference (or calibrated) value
3.2
artifact
object of specific shape used to determine the accuracy of measuring devices
See Clause 7.
3.3
bias
difference between the observed average of measurements and the calibration value
See Figure 1.
NOTE Bias can be affected by systematic errors such as linearity or gain and can be different throughout the
operating range of the measurement system.
Key
1 calibration value
2 observed average
3 bias
Figure 1 — Bias
3.4
calibration
set of operations that establish, under specified conditions, the relationship between values of quantities
indicated by a measuring instrument or measuring system and the corresponding values realized by
standards
3.5
gain
magnification factor between the input and the output
3.6
helix artifact
artifact having a calibrated helix form
3.7
involute artifact
calibrated artifact having an involute form determined by a specific base circle
2 © ISO 2003 — All rights reserved
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ISO 18653:2003(E)
3.8
measurand
particular quantity subject to measurement
3.9
pitch and runout artifact
artifact with calibrated index features for pitch or runout or both
3.10
repeatability (of measurement results)
closeness of the agreement between results of successive measurements of the same measurand carried out
under the same conditions of measurement
3.11
reproducibility (of measurement results)
closeness of the agreement between results of measurements of the same measurand carried out under
changed conditions of measurement
NOTE 1 A valid statement of reproducibility requires specification of the conditions changed.
NOTE 2 The changed conditions may include
principle of measurement,
method of measurement,
observer,
measuring instrument,
reference standard,
location,
conditions of use, and
time.
NOTE 3 Reproducibility may be expressed quantitatively in terms of dispersion characteristics of the results.
3.12
uncertainty (of measurement results)
parameter associated with the result of a measurement that characterizes the dispersion of the values that
could be reasonably attributed to the measurand
NOTE 1 The parameter can be, for example, a standard deviation (or a given multiple of it), or the half-width of an
interval having a stated level of confidence.
NOTE 2 Uncertainty of measurement comprises, in general, many components. Some of these components can be
evaluated from the statistical distribution of the results of a series of measurements and can be characterized by
experimental standard deviations. The other components, which also can be characterized by standard deviations, are
evaluated from assumed probability distributions based on experience or other information.
NOTE 3 It is understood that the result of the measurement is the best estimate of the value of the measurand, and
that all components of uncertainty, including those arising from systematic effects, such as components associated with
corrections and reference standards, contribute to the dispersion.
© ISO 2003 — All rights reserved 3
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ISO 18653:2003(E)
Table 1 — Symbols
Symbol Definition Unit Where first
used
E Bias µm Eq. 1
k Coverage factor — Eq. 1
n Number of measurements — Eq. 2
U Measuring uncertainty µm Eq. 1
95
U Uncertainty estimation µm Eq. 4
95c
U Measurement uncertainty stated in reference artifact calibration document µm Eq. 3
95(cal)
u Standard uncertainty µm Eq. 1
m
u Reference artifact calibration uncertainty µm Eq. 1
n
u Geometry similarity influence µm Eq. 1
g
u Workpiece characteristic influence µm Eq. 1
w
X Individual measured value of parameter calibrated µm Eq. 2
i
X Mean of measured values µm Eq. 2
4 Application
4.1 General
The purpose of the tests prescribed in this standard is to estimate measurement uncertainty. It has been
assumed that the gear-measuring instrument has been installed on site and a series of acceptance tests have
been completed successfully. Prescribed tests may serve as interim checks to verify the measurement
process.
The measurement and evaluation procedures may be used as part of acceptance tests for a new gear-
measuring instrument, with prior agreement between customer and supplier. In this situation it is
recommended that a series of traceably calibrated gear artifacts be used to verify the measurement
uncertainty at specific points throughout the working volume of the instrument. These measurements should
include provision for testing the machine with table loads that represent the weight of product gears being
tested.
4.2 Traceability
The term traceability implies an unbroken calibration chain from measurements taken on shop floor inspection
instruments to the primary artifacts at a national laboratory, see Figure 2. Traceability is transferred by
calibrated gear artifacts. The primary laboratory has the lowest uncertainty, and uncertainty increases at each
level as the traceability chain is transferred to shop floor measuring instruments. Minimizing the steps from the
primary laboratory to a shop floor measuring instrument will reduce the measurement uncertainty.
4.3 Artifacts
The gear artifacts used for these tests shall be of similar size and geometry to product gears inspected on the
measuring instrument. Artifacts shall be used to evaluate the accuracy of each parameter inspected: helix
(lead), profile, pitch, runout and tooth thickness. Specific artifact requirements are given in Clause 7.
4 © ISO 2003 — All rights reserved
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ISO 18653:2003(E)
4.4 Measurement uncertainty
Conventional practice recommends the uncertainty of a measurement process be less than 10 % of the
parameter tolerance measured, to ensure that the reliable interpretation of the measurement results is
possible. However, this is not technically achievable when inspecting high accuracy gears.
For example, in gears with tolerances better than 10 µm, the best achievable uncertainty may be only 20 to
30 %. To determine the uncertainty, see Clause 8 and ISO/TR 10064-5. Recommendations for allowable
measurement uncertainty are made in ISO/TR 10064-5.
Figure 2 — Hierarchy of calibration
4.5 Sources of uncertainty
The verification of measurement uncertainty shall include, but not be limited to, the assessment of the
principal contributions to uncertainty in gear measurement as follows:
artifact data;
calibration data;
repeatability of the instrument;
reproducibility of the instrument;
probe system filtering, damping and dynamic response, and accuracy;
environmental influence, including temperature, vibration;
mechanical alignment;
© ISO 2003 — All rights reserved 5
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ISO 18653:2003(E)
runout and mounting error measurement;
servo control system;
evaluation software;
operator.
Refer to ISO/TS 14253-2 for further information on this subject.
4.6 Evaluation interval
The user shall establish the interval for evaluation of the measurement process. It is also recommended that
interim tests be performed on a designated artifact. Data produced by the interim tests on calibrated gear
artifacts can be used for measurement uncertainty.
5 Condition of the measurement system
5.1 System characteristics
Several characteristics of the measuring instrument and readout system should be checked or verified before
proceeding with artifact measurement.
5.2 Suitability for calibration
The instrument should be suitable for calibration and representative of the normal operating conditions.
5.2.1 Instrument alignment
When the instrument manufacturer provides procedural checks for verification of alignments, these checks
shall be made on a regular basis. Instrument alignment includes such things as runout of centres, whether the
centres are coaxial, parallelism of centre axis to instrument ways, squareness of ways, etc. See
ISO/TR 10064-5.
5.2.2 Readout condition
Meter movements and chart recorders should be checked to the manufacturer’s specifications such as
magnification, linearity, lost motion, and frequency response. See ISO/TR 10064-5.
5.3 Table load considerations
Instruments that are used to check very large gears (above 1 m) may deflect or change shape under the
weight of the part being tested. This will cause deviations in measurement. Such instruments should be
calibrated with a simulated load on the table. Gears with significant inertial mass can also cause measurement
deviations. The effects of driving methods such as centre size, friction characteristics, live or dead centres, etc.
should be considered.
5.4 Tooling and gauges
Any tooling or gauges used in the set up or calibration of a measuring instrument shall be calibrated at
suitable intervals.
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ISO 18653:2003(E)
6 Environment
The stability of the environment will affect accuracy of the calibration process and measurement of production
parts. The required environment specified by the instrument manufacturer shall be met during its evaluation
and use. Calibration requires an environment controlled to the extent necessary to assure continued
measurements of required accuracy considering temperature, humidity, vibration, cleanliness and other
controllable factors affecting precision measurement.
In particular, an adequate thermal equilibrium of the reference artifact and the instrument should exist. If
measurements of the reference artifact are taken with an ambient temperature other than that of its calibration
(normally 20 °C), either the calibrated value shall be adjusted to the actual operating temperature or the
measured values shall be corrected to the calibration temperature. This procedure will add significant sources
of uncertainty to the calibration process. See ISO/TR 10064-5 for details.
7 Artifacts
7.1 Artifact size and geometry
This clause describes artifacts for estimating measurement uncertainty. Artifacts are required for verifying
every parameter measured by an instrument, namely helix (lead), involute, pitch, runout and tooth thickness.
Artifacts may be work-piece-like, such as an accurate gear.
The specific requirements are prescribed in the following sections. Further recommendations, supporting
information and artifact design details are presented in ISO/TR 10064-5.
The minimum requirement is that the artifact size shall be selected as near as practical to the centre of the
measurement range over which the instrument is used.
Ideally, the geometry of the artifacts should represent the tooth number, module, helix angle, facewidth and
weight of the product gear range. The artifacts should have left and right flank features. Single flank artifacts
may be used inverted to simulate the opposite flank.
It is recommended that internal artifacts be used to verify instrument uncertainty where internal work pieces
are measured.
A key characteristic of reference artifacts is their geometric stability. Adequate stability is an inherent
requirement of the comparator method of measurement uncertainty determination. Since it is very difficult to
detect st
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 18653:2005
01-januar-2005
Zobniki - Vrednotenje instrumentov za merjenje posameznih zobnikov
Gears -- Evaluation of instruments for the measurement of individual gears
Engrenages -- Évaluation des instruments de mesure des engrenages individuels
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 18653:2003
ICS:
21.200 Gonila Gears
SIST ISO 18653:2005 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
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SIST ISO 18653:2005
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SIST ISO 18653:2005
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18653
First edition
2003-12-01
Gears — Evaluation of instruments for
the measurement of individual gears
Engrenages — Évaluation des instruments de mesure des engrenages
individuels
Reference number
ISO 18653:2003(E)
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ISO 2003
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ISO 18653:2003(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
4 Application. 4
4.1 General. 4
4.2 Traceability . 4
4.3 Artifacts. 4
4.4 Measurement uncertainty. 5
4.5 Sources of uncertainty . 5
4.6 Evaluation interval . 6
5 Condition of the measurement system. 6
5.1 System characteristics. 6
5.2 Suitability for calibration. 6
5.3 Table load considerations. 6
5.4 Tooling and gauges . 6
6 Environment . 7
7 Artifacts. 7
7.1 Artifact size and geometry . 7
7.2 Involute artifacts . 8
7.3 Helix artifacts. 9
7.4 Pitch artifacts . 10
7.5 Runout artifacts. 11
7.6 Tooth thickness artifacts. 11
7.7 Workpiece-like artifacts. 13
8 Method for estimating measurement uncertainty . 13
8.1 Methods. 14
8.2 Comparator method. 14
8.3 Calculation of U measurement uncertainty . 14
95
8.4 Procedure. 15
Annex A (normative) Artifact calibration certificate requirements . 17
Bibliography . 19
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ISO 18653:2003(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 18653 was prepared by Technical Committee ISO/TC 60, Gears.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18653:2003(E)
Gears — Evaluation of instruments for the measurement of
individual gears
1 Scope
This International Standard specifies methods for the evaluation of measuring instruments used for gear
measurements of involute, helix, pitch and runout. It is applicable both to instruments that measure runout
directly and to those that compute it from index measurements. It also gives recommendations for the
evaluation of tooth thickness measuring instruments and, of necessity, includes the estimation of
measurement uncertainty with the use of calibrated gear artifacts. It does not address the calibration of
artifacts by laboratories accredited in accordance with ISO/IEC 17025; nor are its requirements intended as an
acceptance specification of product gears (see ISO 1328-1, ISO 1328-2, ISO/TR 10064-1 and
ISO/TR 10064-2). The estimation of product gear measurement uncertainty is beyond its scope (see
ISO/TR 10064-5 for recommendations).
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 1328-1, Cylindrical gears — ISO system of accuracy — Part 1: Definitions and allowable values of
deviations relevant to corresponding flanks of gear teeth
ISO/TR 10064-3, Cylindrical gears — Code of inspection practice — Part 3: Recommendations relative to
gear blanks, shaft centre distance and parallelism of axes
1)
ISO/TR 10064-5 , Cylindrical gears — Code of inspection practice — Part 5: Recommendations relative to
evaluation of gear measuring instruments
ISO 14253-1, Geometrical Product Specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and
measuring equipment — Part 1: Decision rules for proving conformance or non-conformance with
specifications
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
3 Terms, definitions and symbols
For the purposes of this document, the following terms, definitions and symbols (see Table 1) apply.
NOTE 1 The definitions, when applicable, conform to ISO 122-1, ISO 1328-1, ISO 1328-2 and ISO/TR 10064-1.
NOTE 2 The terms, definitions and symbols used in this document may differ from those used in other International
Standards. The user needs to be certain of fully understanding them, as used here.
1) Under preparation.
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ISO 18653:2003(E)
3.1
accuracy
closeness of agreement between a measured value and an accepted reference (or calibrated) value
3.2
artifact
object of specific shape used to determine the accuracy of measuring devices
See Clause 7.
3.3
bias
difference between the observed average of measurements and the calibration value
See Figure 1.
NOTE Bias can be affected by systematic errors such as linearity or gain and can be different throughout the
operating range of the measurement system.
Key
1 calibration value
2 observed average
3 bias
Figure 1 — Bias
3.4
calibration
set of operations that establish, under specified conditions, the relationship between values of quantities
indicated by a measuring instrument or measuring system and the corresponding values realized by
standards
3.5
gain
magnification factor between the input and the output
3.6
helix artifact
artifact having a calibrated helix form
3.7
involute artifact
calibrated artifact having an involute form determined by a specific base circle
2 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
SIST ISO 18653:2005
ISO 18653:2003(E)
3.8
measurand
particular quantity subject to measurement
3.9
pitch and runout artifact
artifact with calibrated index features for pitch or runout or both
3.10
repeatability (of measurement results)
closeness of the agreement between results of successive measurements of the same measurand carried out
under the same conditions of measurement
3.11
reproducibility (of measurement results)
closeness of the agreement between results of measurements of the same measurand carried out under
changed conditions of measurement
NOTE 1 A valid statement of reproducibility requires specification of the conditions changed.
NOTE 2 The changed conditions may include
principle of measurement,
method of measurement,
observer,
measuring instrument,
reference standard,
location,
conditions of use, and
time.
NOTE 3 Reproducibility may be expressed quantitatively in terms of dispersion characteristics of the results.
3.12
uncertainty (of measurement results)
parameter associated with the result of a measurement that characterizes the dispersion of the values that
could be reasonably attributed to the measurand
NOTE 1 The parameter can be, for example, a standard deviation (or a given multiple of it), or the half-width of an
interval having a stated level of confidence.
NOTE 2 Uncertainty of measurement comprises, in general, many components. Some of these components can be
evaluated from the statistical distribution of the results of a series of measurements and can be characterized by
experimental standard deviations. The other components, which also can be characterized by standard deviations, are
evaluated from assumed probability distributions based on experience or other information.
NOTE 3 It is understood that the result of the measurement is the best estimate of the value of the measurand, and
that all components of uncertainty, including those arising from systematic effects, such as components associated with
corrections and reference standards, contribute to the dispersion.
© ISO 2003 — All rights reserved 3
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ISO 18653:2003(E)
Table 1 — Symbols
Symbol Definition Unit Where first
used
E Bias µm Eq. 1
k Coverage factor — Eq. 1
n Number of measurements — Eq. 2
U Measuring uncertainty µm Eq. 1
95
U Uncertainty estimation µm Eq. 4
95c
U Measurement uncertainty stated in reference artifact calibration document µm Eq. 3
95(cal)
u Standard uncertainty µm Eq. 1
m
u Reference artifact calibration uncertainty µm Eq. 1
n
u Geometry similarity influence µm Eq. 1
g
u Workpiece characteristic influence µm Eq. 1
w
X Individual measured value of parameter calibrated µm Eq. 2
i
X Mean of measured values µm Eq. 2
4 Application
4.1 General
The purpose of the tests prescribed in this standard is to estimate measurement uncertainty. It has been
assumed that the gear-measuring instrument has been installed on site and a series of acceptance tests have
been completed successfully. Prescribed tests may serve as interim checks to verify the measurement
process.
The measurement and evaluation procedures may be used as part of acceptance tests for a new gear-
measuring instrument, with prior agreement between customer and supplier. In this situation it is
recommended that a series of traceably calibrated gear artifacts be used to verify the measurement
uncertainty at specific points throughout the working volume of the instrument. These measurements should
include provision for testing the machine with table loads that represent the weight of product gears being
tested.
4.2 Traceability
The term traceability implies an unbroken calibration chain from measurements taken on shop floor inspection
instruments to the primary artifacts at a national laboratory, see Figure 2. Traceability is transferred by
calibrated gear artifacts. The primary laboratory has the lowest uncertainty, and uncertainty increases at each
level as the traceability chain is transferred to shop floor measuring instruments. Minimizing the steps from the
primary laboratory to a shop floor measuring instrument will reduce the measurement uncertainty.
4.3 Artifacts
The gear artifacts used for these tests shall be of similar size and geometry to product gears inspected on the
measuring instrument. Artifacts shall be used to evaluate the accuracy of each parameter inspected: helix
(lead), profile, pitch, runout and tooth thickness. Specific artifact requirements are given in Clause 7.
4 © ISO 2003 — All rights reserved
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SIST ISO 18653:2005
ISO 18653:2003(E)
4.4 Measurement uncertainty
Conventional practice recommends the uncertainty of a measurement process be less than 10 % of the
parameter tolerance measured, to ensure that the reliable interpretation of the measurement results is
possible. However, this is not technically achievable when inspecting high accuracy gears.
For example, in gears with tolerances better than 10 µm, the best achievable uncertainty may be only 20 to
30 %. To determine the uncertainty, see Clause 8 and ISO/TR 10064-5. Recommendations for allowable
measurement uncertainty are made in ISO/TR 10064-5.
Figure 2 — Hierarchy of calibration
4.5 Sources of uncertainty
The verification of measurement uncertainty shall include, but not be limited to, the assessment of the
principal contributions to uncertainty in gear measurement as follows:
artifact data;
calibration data;
repeatability of the instrument;
reproducibility of the instrument;
probe system filtering, damping and dynamic response, and accuracy;
environmental influence, including temperature, vibration;
mechanical alignment;
© ISO 2003 — All rights reserved 5
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SIST ISO 18653:2005
ISO 18653:2003(E)
runout and mounting error measurement;
servo control system;
evaluation software;
operator.
Refer to ISO/TS 14253-2 for further information on this subject.
4.6 Evaluation interval
The user shall establish the interval for evaluation of the measurement process. It is also recommended that
interim tests be performed on a designated artifact. Data produced by the interim tests on calibrated gear
artifacts can be used for measurement uncertainty.
5 Condition of the measurement system
5.1 System characteristics
Several characteristics of the measuring instrument and readout system should be checked or verified before
proceeding with artifact measurement.
5.2 Suitability for calibration
The instrument should be suitable for calibration and representative of the normal operating conditions.
5.2.1 Instrument alignment
When the instrument manufacturer provides procedural checks for verification of alignments, these checks
shall be made on a regular basis. Instrument alignment includes such things as runout of centres, whether the
centres are coaxial, parallelism of centre axis to instrument ways, squareness of ways, etc. See
ISO/TR 10064-5.
5.2.2 Readout condition
Meter movements and chart recorders should be checked to the manufacturer’s specifications such as
magnification, linearity, lost motion, and frequency response. See ISO/TR 10064-5.
5.3 Table load considerations
Instruments that are used to check very large gears (above 1 m) may deflect or change shape under the
weight of the part being tested. This will cause deviations in measurement. Such instruments should be
calibrated with a simulated load on the table. Gears with significant inertial mass can also cause measurement
deviations. The effects of driving methods such as centre size, friction characteristics, live or dead centres, etc.
should be considered.
5.4 Tooling and gauges
Any tooling or gauges used in the set up or calibration of a measuring instrument shall be calibrated at
suitable intervals.
6 © ISO 2003 — All rights reserved
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SIST ISO 18653:2005
ISO 18653:2003(E)
6 Environment
The stability of the environment will affect accuracy of the calibration process and measurement of production
parts. The required environment specified by the instrument manufacturer shall be met during its evaluation
and use. Calibration requires an environment controlled to the extent necessary to assure continued
measurements of required accuracy considering temperature, humidity, vibration, cleanliness and other
controllable factors affecting precision measurement.
In particular, an adequate thermal equilibrium of the reference artifact and the instrument should exist. If
measurements of the reference artifact are taken with an ambient temperature other than that of its calibration
(normally 20 °C), either the calibrated value shall be adjusted to the actual operating temperature or the
measured values shall be corrected to the calibration temperature. This procedure will add significant sources
of uncertainty to the calibration process. See ISO/TR 10064-5 for details.
7 Artifacts
7.1 Artifact size and geometry
This clause describes artifacts for estimating measurement uncertainty. Artifacts are required for verifying
every parameter measured by an instrument, namely helix (lead), involute, pitch, runout and tooth thickness.
Artifacts may be work-piece-like, such as an accurate gear.
The specific requirements are prescribed in the following sections. Further recommendations, supporting
information and artifact design details are presented in ISO/TR 10064-5.
The minimum requirement is that the artifact size shall be selected as near as practical to the centre of the
measurement range over which the instrument is used.
Ideally, the geometry of the artifacts should represent the tooth number, module, helix angle, facewidth and
weight of the product gear range. The artifacts should have left and right flank features. Single flank artifacts
may be used inverted to simulate the opposite flank.
It is recommended that internal artifacts be used to verify instrument uncertainty where internal work pieces
are measured.
A key characteristic of reference artifacts is their geometric stability. Adequate stability is an inherent
requirement of the comparator method of measurement uncertainty determination. Since it is very difficult to
detect stability problems in reference artifacts during usage, it is important to confirm that their design,
manufacture and handling are carried out so as to minimize instability. Use of multiple artifacts is
recommended to assist with detection of artifact instability. See ISO/TR 10064-5 for additional guidance.
7.1.1 Artifact calibration frequency
The user shall establish the artifact calibration interval. It is recommended that the interval be 3 years — or
less, depending on the amount of usage and artifact material stability.
7.1.2 Artifact calibration certificates
Artifacts used for evaluation purposes shall have a valid traceable calibration certificate that has been issued
by a laboratory and which complies with the requirements specified in ISO/IEC 17025.
The calibration certificate shall contain sufficient information to enable a comparison of calibration data and
measurement data from the instrument being evaluated. Specific details regarding the calibration method and
the interpretation of results shall be unambiguously reported. Annex A contains a list of the specific
requirements.
© ISO 2003 — All rights reserved 7
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SIST ISO 18653:2005
ISO 18653:2003(E)
7.1.3 Artifact mounting
The method used to mount the artifact shall be identical to the method used for mounting work pieces.
Some instruments use software to define the measurement axis on work pieces. The evaluation procedure for
these instruments shall include the use of this software.
7.1.4 Artifact deviations
Artifacts with minimum deviations from true form may be used to identify local errors on instruments. Artifacts
with large deviations are used to perform functional tests on instruments, but care should be taken to ensure
that small changes in measurement position do not affect the validity of measurement data.
Artifacts with minimum deviations may be measured with different reference geometry, thus generating large
deviations (see ISO/TR 10064-5). Appropriate calibration data shall be provided for comparison purposes with
the modified reference data on the calibration certificate.
It is recommended that artifacts be manufactured with deviations less than Grade 5 in accordance with
ISO 1328-1, and with a measurement surface roughness of 0,4 µm Ra or better.
7.1.5 Calibrated parameters
The calibrated parameters shall be defined and evaluated in accordance with ISO 1328-1, including slope and
form, with the exception that the evaluation range shall be the entire surface certified for measurement on the
artifact. The data density for CMM measurement of involute should be equidistant along a base tangent. See
Annex A for further information.
7.1.6 Artifact calibration datum surfaces
The datum surfaces for determining the reference axis of measurement shall be specified. The calibrated
artifact datum surfaces shall be identical to those used to verify the measuring instrument to minimize
measurement uncertainly. Artifact datum surfaces shall have runout and form deviations in accordance with
ISO/TR 10064-3.
7.1.7 Measurement location
To minimize the effects of form deviation, the measurement shall be restricted to the position, path and limits
as defined in the calibration certificate. This may be particularly desirable on artifacts manufactured with
significant deviations from the nominal form.
7.1.8 Artifact material
It is recommended that artifacts be manufactured of a stable tool steel material, of minimum hardness 60 HRC.
Less stable forms of material may be used, but the recalibration interval shall be reduced to take into account
material instability.
7.1.9 Additional artifacts
It is recommended that additional artifacts be used to verify the instrument throughout the size range of the
work pieces tested.
7.2 Involute artifacts
An involute artifact is a calibration artifact that provides a feature of involute form. The involute feature is
certified relative to the theoretical involute associated with a specific base circle (see Figure 3).
Additional artifacts of involute or non-involute form may be used. These are discussed in ISO/TR 10064-5.
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SIST ISO 18653:2005
ISO 18653:2003(E)
7.3 Helix artifacts
A helix artifact is a calibration artifact that provides a feature of helical form. The helix feature is certified
relative to the theoretical helix associated with a specific lead (see Figure 4).
It is recommended that the artifact be of involute form.
Figure 3 — 115 mm base circle diameter involute artifact
Figure 4 — Helix artifact with involute form
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SIST ISO 18653:2005
ISO 18653:2003(E)
7.4 Pitch artifacts
A pitch artifact is a calibration artifact that provides a series of features of the same form arranged in equally
spaced angular positions around the periphery of the artifact. Index features are calibrated relative to
theoretical angular positions of features determined by division of a circle by the number of index features
provided.
It is recommended that the artifact be of involute form.
Pitch artifacts with identical left and right involute flank forms may be used as runout artifacts (see Figures 5, 6
and 7).
Figure 5 — Involute form pitch artifact
Figure 6 — Master gear artifact
10 © ISO 2003 — All rights reserved
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SIST ISO 18653:2005
ISO 18653:2003(E)
Figure 7 — Internal gear artifact
7.5 Runout artifacts
A runout artifact is a calibration artifact that provides a series of teeth of involute form arranged in equally
spaced angular positions around the periphery of the artifact. The runout artifacts are calibrated as the
deviation of the radial position of a sphere of specified diameter located within the tooth spaces so as to
establish simultaneous contact with both flanks.
A gear provided with an appropriate calibration certificate can serve as a runout calibration artifact. This type
of artifact can also serve as an involute form pitch calibration artifact with both left and right flank features.
7.6 Tooth thickness artifacts
A tooth thickness artifact is a calibration artifact that provides some teeth or gaps of involute form with both
right and left hand flank features. See Figure 8.
© ISO 2003 — All rights reserved 11
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SIST ISO 18653:2005
ISO 18653:2003(E)
Figure 8 — Toot
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18653
Première édition
2003-12-01
Engrenages — Évaluation des
instruments de mesure des engrenages
individuels
Gears — Evaluation of instruments for the measurement of individual
gears
Numéro de référence
ISO 18653:2003(F)
©
ISO 2003
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ISO 18653:2003(F)
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peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
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Publié en Suisse
ii © ISO 2003 — Tous droits réservés
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ISO 18653:2003(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
4 Application. 4
4.1 Généralités. 4
4.2 Traçabilité . 4
4.3 Artefacts. 4
4.4 Incertitude de mesure. 5
4.5 Sources d'incertitude. 5
4.6 Intervalle d'évaluation. 6
5 État du système de mesure. 6
5.1 Caractéristiques du système . 6
5.2 Aptitude à l'étalonnage. 6
5.3 Considérations relatives à la charge de la table.6
5.4 Outillage et calibres . 6
6 Environnement . 7
7 Artefacts. 7
7.1 Taille et forme géométrique des artefacts. 7
7.2 Artefacts de développante de cercle . 9
7.3 Artefacts d'hélice . 9
7.4 Artefacts de pas . 10
7.5 Artefacts de faux-rond de rotation . 11
7.6 Artefacts d'épaisseur de denture . 11
7.7 Artefacts de pièces grandeur nature . 12
8 Méthode d'estimation de l'incertitude de mesure. 13
8.4 Méthodes. 14
8.5 Méthode par comparaison . 14
8.6 Calcul de l'incertitude de mesure U . 14
95
8.7 Mode opératoire . 15
Annexe A (normative) Exigences relatives aux certificats d'étalonnage des artefacts. 18
Bibliographie . 20
© ISO 2003 — Tous droits réservés iii
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ISO 18653:2003(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 18653 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 60, Engrenages.
iv © ISO 2003 — Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 18653:2003(F)
Engrenages — Évaluation des instruments de mesure des
engrenages individuels
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie des méthodes d'évaluation des instruments utilisés pour mesurer la
développante de cercle, l'hélice, le pas et le faux-rond de rotation des engrenages. Elle est applicable aussi
bien aux instruments qui mesurent le faux-rond directement qu'à ceux qui le calculent à partir de mesures de
divisions. La présente Norme internationale donne également des recommandations sur l'évaluation des
instruments de mesure de l'épaisseur des dents et, nécessairement, elle inclut une estimation de l'incertitude
de mesure à l'aide d'artefacts d'engrenages calibrés. Elle ne traite cependant pas de l'étalonnage des
artefacts par des laboratoires accrédités conformément à l'ISO/CEI 17025, et ses exigences ne sont pas
destinées à servir de base à l'acceptation des engrenages fabriqués (voir l'ISO 1328-1, l'ISO 1328-2,
l'ISO/TR 10064-1 et l'ISO/TR 10064-2). L'estimation de l'incertitude de mesure des engrenages fabriqués
n'entre pas dans son domaine d'application (voir pour cela l'ISO/TR 10064-5).
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 1328-1:1998, Engrenages cylindriques — Système ISO de précision — Partie 1: Définitions et valeurs
admissibles des écarts pour les flancs homologues de la denture
ISO/TR 10064-3, Engrenages cylindriques — Code pratique de réception — Partie 3: Recommandations
relatives au corps de roues, à l'entraxe et au parallélisme des axes
1)
ISO/TR 10064-5 , Engrenages cylindriques — Code pratique de réception — Partie 5: Recommandations
relatives à l'évaluation des instruments de mesure des engrenages
ISO 14253-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et des
équipements de mesure — Partie 1: Règles de décision pour prouver la conformité ou la non-conformité à la
spécification
ISO/CEI 17025, Prescriptions générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais
3 Termes, définitions et symboles
Pour les besoins du présent document, les termes, définitions et symboles (voir Tableau 1) suivants
s'appliquent.
NOTE 1 Le cas échéant, les définitions sont conformes à l'ISO 1122-1, l'ISO 1328-1, l'ISO 1328-2 et à
l'ISO/TR 10064-1.
1)
À publier.
© ISO 2003 — Tous droits réservés 1
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ISO 18653:2003(F)
NOTE 2 Les termes, définitions et symboles utilisés dans ce document peuvent être différents de ceux utilisés dans
d'autres Normes internationales. Il est nécessaire que l'utilisateur soit sûr de leur bonne compréhension.
3.1
exactitude
étroitesse de l'accord entre une valeur mesurée et une valeur de référence (ou calibrée) acceptée
3.2
artefact
objet de forme spécifique utilisé pour déterminer l'exactitude des instruments de mesure
Voir Article 7.
3.3
biais
différence entre la moyenne des mesures observées et la valeur d'étalonnage
Voir Figure 1.
NOTE Le biais peut être affecté par des erreurs systématiques telles que la linéarité ou le gain et peut être différent
sur la totalité de l'étendue de mesure du système.
Légende
1 valeur d'étalonnage
2 moyenne observée
3 biais
Figure 1 — Biais
3.4
étalonnage
ensemble d'opérations qui définissent, dans certaines conditions, la relation entre les valeurs des grandeurs
indiquées par un instrument de mesure ou un système de mesure et les valeurs correspondantes réalisées
par des étalons
3.5
gain
facteur d'amplification entre une valeur d'entrée et une valeur de sortie
3.6
artefact d'hélice
artefact ayant une forme d'hélice étalonnée
2 © ISO 2003 — Tous droits réservés
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ISO 18653:2003(F)
3.7
artefact de développante de cercle
artefact étalonné ayant une forme de développante de cercle déterminée par un cercle de base spécifique
3.8
mesurande
grandeur particulière soumise à mesurage
3.9
artefact de pas et de faux-rond de rotation
artefact ayant des caractéristiques d'index étalonnées pour le pas, le faux-rond de rotation ou les deux
3.10
répétabilité (des résultats de mesures)
étroitesse de l'accord entre les résultats de mesures successives du même mesurande effectuées dans les
mêmes conditions de mesure
3.11
reproductibilité (des résultats de mesures)
étroitesse de l'accord entre les résultats de mesures du même mesurande effectuées dans des conditions de
mesure différentes
NOTE 1 Pour être valide, une indication de la reproductibilité requiert la spécification des conditions modifiées.
NOTE 2 La modification des conditions peut porter sur
le principe de mesure,
la méthode de mesure,
l'observateur,
l'instrument de mesure,
l'étalon de référence,
le lieu,
les conditions d'utilisation, et
le temps.
NOTE 3 La reproductibilité peut s'exprimer quantitativement en termes de dispersion des résultats.
3.12
incertitude (des résultats d'une mesure)
paramètre associé au résultat d'une mesure et qui caractérise la dispersion des valeurs qui pourraient
raisonnablement être attribuées au mesurande
NOTE 1 Ce paramètre peut, par exemple, être un écart-type (ou un multiple de celui-ci) ou la demi-largeur d'un
intervalle à un niveau de confiance donné.
NOTE 2 L'incertitude de mesure se compose en général de plusieurs éléments. Certaines de ces composantes
peuvent être évaluées à partir de la distribution statistique des résultats d'une série de mesures et caractérisées par des
écarts-types expérimentaux. D'autres composantes, qui peuvent également être caractérisées par des écarts-types, sont
évaluées à partir d'hypothèses probabilistes reposant sur l'expérience ou d'autres informations.
NOTE 3 Il est admis qu'un résultat de mesure est la meilleure estimation de la valeur du mesurande et que toutes les
composantes de l'incertitude contribuent à la dispersion, y compris celles qui résultent d'effets systématiques telles que
les composantes associées aux corrections et aux étalons de référence.
© ISO 2003 — Tous droits réservés 3
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ISO 18653:2003(F)
Tableau 1 — Symboles
Symbole Définition Unités Première
utilisation
E Biais µm Éq. 1
k Facteur d'élargissement — Éq. 1
n Nombre de mesures — Éq. 2
U
Incertitude de mesure µm Éq. 1
95
U Estimation de l'incertitude µm Éq. 4
95c
U Incertitude de mesure indiquée dans le document µm Éq. 3
95(cal)
d'étalonnage de l'artefact de référence
u Incertitude type µm Éq. 1
m
u Incertitude d'étalonnage de l'artefact de référence µm Éq. 1
n
u Influence de la similitude géométrique µm Éq. 1
g
u
Influence des caractéristiques de la pièce µm Éq. 1
w
X Valeur mesurée isolée du paramètre étalonné µm Éq. 2
i
Moyenne des valeurs mesurées µm Éq. 2
X
4 Application
4.1 Généralités
Les essais prescrits dans la présente Norme internationale ont pour objet d'estimer l'incertitude de mesurage.
Il est posé en hypothèse que l'instrument de mesure des engrenages a été installé sur le site et a subi avec
succès un certain nombre d'essais de réception. Les essais prescrits peuvent servir de contrôles
intermédiaires pour vérifier le processus de mesurage.
Les modes opératoires de mesure et d'évaluation peuvent être utilisés pour les essais de réception d'un
nouvel instrument de mesure des engrenages si le client et le fournisseur en conviennent préalablement.
Dans ce cas, il est recommandé d'utiliser une série d'artefacts d'engrenages étalonnés de façon traçable pour
vérifier l'incertitude de mesure en certains points particuliers du volume de travail de l'instrument. Il est
recommandé que ces mesures prévoient l'essai de la machine avec des charges s'exerçant sur la table
représentatives du poids des engrenages fabriqués essayés.
4.2 Traçabilité
Le terme traçabilité implique l'existence d'une chaîne d'étalonnage non interrompue entre les mesures faites
sur des instruments en atelier et celles faites sur des étalons dans un laboratoire national, voir Figure 2. Cette
traçabilité est assurée par des artefacts d'engrenages étalonnés. C'est le laboratoire détenteur de l'étalon
primaire qui a l'incertitude la plus faible, et l'incertitude augmente de niveau en niveau de transfert de la
chaîne d'étalonnage jusqu'aux instruments de mesure en atelier. Moins il y a d'étapes entre l'étalon de
laboratoire primaire et l'instrument de mesure d'atelier et plus faible sera l'incertitude de mesure.
4.3 Artefacts
Les artefacts d'engrenages utilisés pour ces essais doivent être similaires de forme et de dimensions aux
engrenages fabriqués contrôlés par l'instrument de mesure. Les artefacts doivent être utilisés pour évaluer
l'exactitude de chacun des paramètres inspectés: hélice (pas hélicoïdal), profil, pas, faux-rond de rotation et
épaisseur de dentures. Les exigences particulières relatives aux artefacts sont indiquées à l'Article 7.
4 © ISO 2003 — Tous droits réservés
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ISO 18653:2003(F)
4.4 Incertitude de mesure
Les pratiques classiques recommandent que l'incertitude d'un processus de mesure soit inférieure à 10 % de
la tolérance du paramètre mesuré pour assurer une interprétation fiable des résultats de mesure. Cette
recommandation n'est toutefois pas techniquement possible avec les engrenages de haute précision.
Lorsque, par exemple, les engrenages ont une tolérance meilleure que 10 µm, l'incertitude la meilleure
possible ne peut être que de 20 % à 30 %. Pour déterminer l'incertitude, voir l'Article 8 et l'ISO/TR 10064-5.
Des recommandations sur l'incertitude admissible de mesure sont données dans l'ISO/TR 10064-5.
Figure 2 — Hiérarchie d'étalonnage
4.5 Sources d'incertitude
La vérification de l'incertitude de mesure doit inclure, sans s'y limiter, l'évaluation des apports principaux à
l'incertitude dans les mesures sur engrenages indiquées ci-dessous:
données sur les artefacts;
données d'étalonnage;
répétabilité de l'instrument;
reproductibilité de l'instrument;
filtrage, amortissement, réponse dynamique et exactitude du système de palpeur;
influence de l'environnement, à l'exception de la température et des vibrations;
alignement mécanique;
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ISO 18653:2003(F)
mesurage du faux-rond de rotation et de l'erreur de montage;
système de servocommande;
logiciel d'évaluation;
opérateur.
Voir l'ISO/TS 14253-2 pour de plus amples renseignements sur le sujet.
4.6 Intervalle d'évaluation
L'utilisateur doit définir l'intervalle d'évaluation du processus de mesurage. Il est également recommandé
d'effectuer des essais intermédiaires sur un artefact désigné. Les données fournies par ces essais
intermédiaires sur des artefacts d'engrenages étalonnés peuvent servir pour déterminer l'incertitude de
mesure.
5 État du système de mesure
5.1 Caractéristiques du système
Il convient de contrôler ou de vérifier plusieurs caractéristiques du système de mesure et du système de
lecture avant de procéder aux mesures sur artefacts.
5.2 Aptitude à l'étalonnage
Il convient que l'instrument puisse être étalonné et représentatif des conditions de fonctionnement normal.
5.2.1 Alignement de l'instrument
Lorsque le fabricant prévoit des contrôles de procédure pour la vérification des alignements, ces contrôles
doivent être faits à intervalles réguliers. L'alignement des instruments comprend des vérifications du type
contrôle du faux-rond de rotation des trous de centre, de leur coaxialité, du parallélisme de l'axe central et des
glissières de guidage de l'instrument, de la perpendicularité des glissières, etc. Voir l'ISO/TR 10064-5.
5.2.2 Conditions de lecture
Il convient de vérifier que les mouvements des appareils de mesure et les enregistreurs graphiques sont
conformes aux spécifications du fabricant sur les points tels que le grossissement, la linéarité, la perte dans
les mouvements et la réponse en fréquences. Voir l'ISO/TR 10064-5.
5.3 Considérations relatives à la charge de la table
Les instruments utilisés pour vérifier de très gros engrenages (plus de 1 m) peuvent fléchir ou changer de
forme sous le poids de la pièce essayée. D'où des écarts de mesure. Il convient d'étalonner ces instruments
en simulant la charge qui s'exerce sur la table. Les engrenages à masse d'inertie importante peuvent
également provoquer des écarts de mesure. Il convient de prendre en compte les effets des méthodes
d'entraînement telles que la taille des trous de centre, les caractéristiques de frottement, les trous de centre
actifs ou morts, etc.
5.4 Outillage et calibres
Tous les outils et calibres utilisés pour le réglage ou l'étalonnage des instruments de mesure doivent être
étalonnés à intervalles convenables.
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6 Environnement
La stabilité de l'environnement joue sur l'exactitude du processus d'étalonnage et la mesure des pièces de
production. L'environnement requis spécifié par le fabricant d'instruments doit être respecté pendant
l'évaluation et l'utilisation de ces derniers. L'étalonnage exige un environnement contrôlé dans les limites
nécessaires pour assurer un mesurage continu de l'exactitude requise, à savoir la température, l'humidité, les
vibrations, la propreté et autres facteurs contrôlables affectant les mesures de fidélité.
Il convient en particulier d'établir un équilibre thermique convenable entre l'artefact de référence et l'instrument.
Si les mesures sont faites sur l'artefact de référence à une température ambiante autre que celle de
l'étalonnage (normalement 20 °C), il faut soit ajuster la valeur étalonnée à la température réelle de service,
soit corriger les valeurs mesurées pour les rapporter à la température d'étalonnage. Ces opérations ajoutent
des sources significatives d'incertitude au processus d'étalonnage. Voir l'ISO/TR 10064-5 pour les détails.
7 Artefacts
7.1 Taille et forme géométrique des artefacts
Le présent article décrit les artefacts utilisés pour l'estimation de l'incertitude de mesure. Les artefacts sont
nécessaires pour vérifier chacun des paramètres mesurés par un instrument, à savoir l'hélice (pas), la
développante de cercle, le pas, le faux-rond de rotation et l'épaisseur des dents. Les artefacts peuvent être de
vraies pièces, un engrenage exact par exemple.
Les exigences particulières sont indiquées dans les paragraphes qui suivent. D'autres recommandations
venant à l'appui des informations et des détails de conception des artefacts sont présentées dans
l'ISO/TR 10064-5.
L'exigence minimale est de choisir une taille d'artefact aussi voisine que possible du milieu de l'étendue de
mesure pour laquelle l'instrument est utilisé.
Idéalement, il convient que la forme géométrique des artefacts représente le nombre de dents, le module,
l'angle d'hélice, la largeur de denture et le poids de l'engrenage fabriqué. Il est recommandé que les artefacts
aient les caractéristiques des flancs gauche et droit. Des artefacts à flanc unique peuvent être utilisés pour
simuler le flanc homologue.
Il est recommandé pour vérifier l'incertitude des instruments d'utiliser des artefacts internes lorsque la mesure
porte sur des pièces internes.
La caractéristique essentielle des artefacts de référence est leur stabilité géométrique. Une stabilité suffisante
est une exigence inhérente à la méthode de détermination de l'incertitude de mesure par comparaison. Dans
la mesure où il est très difficile de détecter les problèmes de stabilité des artefacts pendant leur utilisation, il
est important de confirmer que leur conception, leur fabrication et leur maniement se sont effectués de
manière à réduire le plus possible l'instabilité. Il est recommandé d'utiliser des artefacts multiples pour aider à
détecter l'instabilité d'un artefact. Voir l'ISO/TR 10064-5 pour de plus amples détails.
7.1.1 Fréquence d'étalonnage des artefacts
L'utilisateur doit déterminer la fréquence d'étalonnage des artefacts. Un intervalle de 3 ans ou moins est
recommandé, en fonction de la fréquence d'utilisation de l'artefact et de l'instabilité de son matériau.
7.1.2 Certificats d'étalonnage des artefacts
Les artefacts utilisés aux fins d'évaluation doivent avoir un certificat valide et traçable de leur étalonnage,
délivré par un laboratoire se conformant aux spécifications de l'ISO/CEI 17025.
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ISO 18653:2003(F)
Le certificat d'étalonnage doit contenir suffisamment d'informations pour permettre une comparaison des
données d'étalonnage et des données de mesure de l'instrument évalué. Les détails particuliers concernant la
méthode d'étalonnage et l'interprétation des résultats doivent faire l'objet d'un rapport sans ambiguïté.
L'Annexe A contient une liste des exigences spécifiques correspondantes.
7.1.3 Montage des artefacts
La méthode de montage des artefacts doit être la même que la méthode de montage des pièces.
Certains instruments utilisent un logiciel pour définir l'axe de mesure des pièces. Le mode opératoire
d'évaluation de ces instruments doit tenir compte de l'utilisation de ce logiciel.
7.1.4 Écarts des artefacts
Des artefacts à écarts minimaux par rapport à la vraie forme peuvent être utilisés pour identifier des erreurs
locales sur les instruments. Des artefacts à écarts importants peuvent permettre d'effectuer des essais
fonctionnels sur les instruments mais des précautions sont généralement à prendre pour vérifier que de
petites modifications de l'emplacement des mesures n'affectent pas la validité des résultats mesurés.
Les artefacts à écarts minimaux peuvent être mesurés avec des géométries de référence différentes et
engendrer par suite des écarts importants (voir ISO/TR 10064-5). Des données d'étalonnage appropriées
doivent être fournies à des fins de comparaison avec les données de référence modifiées du certificat
d'étalonnage.
Il est recommandé de fabriquer des artefacts dont les écarts sont de classe inférieure à la classe 5 de
l'ISO 1328-1:1998 et dont la rugosité de surface est de Ra 0,4 µm ou meilleure.
7.1.5 Paramètres étalonnés
Les paramètres étalonnés doivent être définis et évalués conformément à l'ISO 1328-1, y compris la pente et
la forme, mais la plage d'évaluation doit porter sur la totalité de la surface certifiée de l'artefact. Il convient que
la densité de données des mesurages CMM de la développante de cercle soient équidistantes sur la tangente
à la base. Voir l'Annexe A pour plus d'informations.
7.1.6 Surfaces de référence pour l'étalonnage des artefacts
Les surfaces de référence utilisées pour déterminer l'axe de référence doivent être spécifiées. Les surfaces
de référence des artefacts étalonnés doivent être identiques à celles qui sont utilisées pour vérifier
l'instrument de mesure de façon à réduire le plus possible l'incertitude de mesure. Les surfaces de référence
des artefacts doivent avoir des écarts de faux-rond de rotation et de forme conformes aux recommandations
de l'ISO/TR 10064-3.
7.1.7 Emplacement des mesures
Pour réduire au maximum l'effet des écarts de forme, la mesure doit être restreinte à la position, à la
trajectoire et aux limites indiquées dans le certificat d'étalonnage. Cette exigence est particulièrement
désirable pour les artefacts fabriqués dont la forme s'écarte notablement de la forme nominale.
7.1.8 Matériau des artefacts
Il est recommandé de fabriquer les artefacts dans un acier à outil stable, de dureté minimale 60 HRC. Des
formes de matériau moins stables peuvent être utilisées, mais la fréquence de réétalonnage doit, dans ce cas,
être réduite pour tenir compte de l'instabilité du matériau.
7.1.9 Artefacts supplémentaires
Il est recommandé d'utiliser des artefacts supplémentaires pour vérifier les instruments sur toute la plage
dimensionnelle des pièces essayées.
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7.2 Artefacts de développante de cercle
Un artefact de développante de cercle est un artefact qui présente les caractéristiques d'une développante de
cercle. Ces caractéristiques sont certifiées par rapport à la développante théorique associée à un cercle de
base donné (voir Figure 3).
Des artefacts supplémentaires ayant ou non une forme de développante peuvent être utilisés. Ils font l'objet
d'un développement dans l'ISO/TR 10064-5.
7.3 Artefacts d'hélice
Un artefact d'hélice est un artefact qui présente les caractéristiques d'une hélice. Ces caractéristiques sont
certifiées par rapport à l'hélice théorique associée à un pas hélicoïdal donné (voir Figure 4).
Il est recommandé d'adopter un artefact en forme de développante.
Fig
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