ISO 10791-2:2023
(Main)Test conditions for machining centres — Part 2: Geometric tests for machines with vertical spindle (vertical Z-axis)
Test conditions for machining centres — Part 2: Geometric tests for machines with vertical spindle (vertical Z-axis)
This document specifies, with reference to the ISO 230 series, the geometric tests for machining centres with vertical spindle (i.e. vertical Z-axis). This document also establishes the tolerances for the test results corresponding to general purpose and normal accuracy machining centres. This document is also applicable, totally or partially, to other numerically controlled machines, when their configuration, components and movements are compatible with the tests described herein. This document applies to machining centres having three numerically controlled linear axes (X-axis up to 5 000 mm length, Y-axis up to 2 000 mm length, and Z-axis up to 2 000 mm length), but refers also to supplementary movements, such as those of rotary, tilting, and swivelling tables. Further tests, contained in Annexes A, B and C, cover axes of rotation of spindles, rotary tables and tilting cradles. Movements other than those mentioned are considered as special features and the relevant tests are not included in this document. This document takes into consideration in Clauses 6 through 9 four possible types of tables, fixed and rotary, as hereunder described: — Clause 6: horizontal non-rotating tables; — Clause 7: tables rotating only around a vertical C’-axis; — Clause 8: tables rotating around a vertical C’-axis and tilting around a horizontal A’-axis; — Clause 9: tables rotating around a vertical C’-axis and tilting around a horizontal B’-axis. This document deals only with the verification of geometric accuracy of the machine and does not apply to the testing of the machine operation, which are generally checked separately. Tests not concerning the pure geometric accuracy of the machine are dealt with in other parts of the ISO 10791 series.
Conditions d'essai pour centres d'usinage — Partie 2: Essais géométriques des machines à broche verticale (axe Z vertical)
Le présent document spécifie, par référence à la série ISO 230, les essais géométriques pour centres d’usinage à broche verticale (c’est-à-dire à axe Z vertical). Le présent document établit également les tolérances relatives aux résultats d’essai correspondant aux centres d’usinage à usage général et d’exactitude normale. Il est également applicable, en totalité ou en partie, à d’autres machines à commande numérique lorsque leur configuration, leurs composants et leurs mouvements sont compatibles avec les essais décrits dans ce document. Le présent document s’applique aux centres d’usinage ayant trois axes linéaires commandés numériquement (axe X jusqu’à 5 000 mm de long, axe Y jusqu’à 2 000 mm de long et axe Z jusqu’à 2 000 mm de long), mais il traite également des mouvements supplémentaires tels que ceux liés aux tables rotatives, basculantes et pivotantes. D’autres essais, figurant dans les Annexes A, B et C, couvrent les axes de rotation des broches, des tables rotatives et des berceaux d’inclinaison. Les mouvements qui ne sont pas mentionnés sont considérés comme relevant de caractéristiques particulières, et les essais correspondants ne sont pas inclus dans le présent document. Le présent document prend en compte dans les Articles 6 à 9 les quatre types possibles de tables fixes et rotatives décrits ci-après: — Article 6: tables horizontales non rotatives; — Article 7: tables tournant uniquement autour d’un axe vertical C’; — Article 8: tables tournant autour d’un axe vertical C’ et basculant autour d’un axe horizontal A'; — Article 9: tables tournant autour d’un axe vertical C’ et basculant autour d’un axe horizontal B'. Le présent document ne traite que du contrôle de l’exactitude géométrique de la machine et ne traite pas des essais de fonctionnement de la machine qu’il est recommandé d’effectuer séparément. Les essais ne concernant pas l’exactitude géométrique pure de la machine sont traités dans d’autres parties de la série ISO 10791.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10791-2
Second edition
2023-04
Test conditions for machining
centres —
Part 2:
Geometric tests for machines with
vertical spindle (vertical Z-axis)
Conditions d'essai pour centres d'usinage —
Partie 2: Essais géométriques des machines à broche verticale (axe Z
vertical)
Reference number
© ISO 2023
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vii
1 S c op e . 1
2 Nor m at i ve r ef er enc e s . 1
3 Terms and definitions . 2
4 P r el i m i n a r y r em a rk s . 2
4 .1 Me a s u r ement u n it s . 2
4.2 R eference to the ISO 230 series . 2
4.2.1 General . 2
4.2.2 C onsideration of relative measurements. 2
4.3 R eference to ISO 10791-6 . 2
4.4 T esting sequence . 3
4.5 T ests to be performed . 3
4 . 6 Toler a nc e s . 3
4 .7 Me a s ur i n g i ns t r ument s . 4
4 . 8 D i a g r a m s . 4
4.8.1 General . 4
4.8.2 A lphabetic characters used for the E error expressions . 4
4 . 8 . 3 E r r or d i r e c t ion . 4
4 .9 P a l le t s . 5
4 .10 S of t w a r e c omp en s at ion . 5
4.11 A xes not under test . 5
4.12 Machine configurations . 5
4 .13 D e s i g n at ion . 6
5 G e ome t r ic t e s t s . 8
5.1 S traightness errors of linear motions . 8
5.2 A ngular errors of linear motions . 11
5.3 S quareness errors between linear motions . 16
5 .4 Spi nd le . . 19
6 Horizontal non-rotating tables .24
7 T ables rotating around a vertical C’-axis .30
8 T ables rotating around a vertical C’-axis and tilting around a horizontal A’-axis .41
8.1 General . 41
8.2 Tests for rotary tables tilting around the A’-axis . 42
8.3 T ests for the A’-axis tilting from –90° to +90° . 61
8.4 T ests for the A’-axis tilting from –90° to 0° . 67
8.5 T ests for the A’-axis tilting from 0° to +90° . 71
9 T ables rotating around a vertical C’-axis and tilting around a horizontal B’-axis .75
9.1 General . 75
9.2 T ests for rotary tables tilting around the B’-axis . 76
9.3 Tests for the B’-axis tilting from –90° to +90° . 95
9.4 T ests for the B’-axis tilting from –90° to 0° .100
9.5 T ests for the B’-axis tilting from 0° to +90° .104
Annex A (informative) Tests for error motions of tool holding spindle and work holding
rotary table axes related to Clauses 7, 8 and 9. 108
Annex B (informative) Tests for error motions of axes of rotation of tables rotating around
a vertical C’-axis and tilting around a horizontal A’-axis related to Clause 8 . 113
Annex C (informative) Tests for error motions of axes of rotation of tables rotating around
a vertical C’-axis and tilting around a horizontal B’-axis related to Clause 9 . 118
iii
Bibliography . 123
iv
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 39, Machine tools, Subcommittee SC 2,
Test conditions for metal cutting machine tools.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10791-2:2001), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— Tests applying to all configurations of machines have now been grouped in Clause 5 (tests G5.1 to
G5.14).
— Tests for optional horizontal spindles and integral or accessory spindle heads forming the object of
Annexes A through C in the first edition of this document, have been deleted and will be covered by
a more general standard, as they are not only used in machining centres.
— Tests for the movements of four types of work holding tables have been introduced, respectively as
Clauses 6, 7, 8 and 9, as explained in 4.5 and Table 1.
— Three new Annexes A, B and C have been introduced, dealing with error motion of rotary axes
belonging to spindles and to rotary and tilting tables.
— The test of the table flatness (formerly G15) has been deleted for several reasons, including:
— the table surface is not normally used as a reference for the location of the workpiece;
— sometimes, the machine is supplied with some fixtures already mounted on the table;
— sometimes, the machine is provided with a receiver where several pallets can be mounted;
— for tests made during the working life of the machine, the table surface can be unsuitable for
accurate measurements, mostly on large machines.
A list of all parts in the ISO 10791 series can be found on the ISO website.
v
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
vi
Introduction
A machining centre is a numerically controlled machine tool capable of performing multiple machining
operations, including milling, boring, drilling and tapping, as well as automatic tool changing from a
magazine or similar storage unit in accordance with a machining program.
The object of the ISO 10791 series is to provide information as widely and comprehensively as possible
on tests which can be carried out for comparison, acceptance, maintenance or any other purpose
deemed necessary by user or manufacturer/supplier.
vii
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10791-2:2023(E)
Test conditions for machining centres —
Part 2:
Geometric tests for machines with vertical spindle (vertical
Z-axis)
1 S cope
This document specifies, with reference to the ISO 230 series, the geometric tests for machining centres
with vertical spindle (i.e. vertical Z-axis).
This document also establishes the tolerances for the test results corresponding to general purpose
and normal accuracy machining centres.
This document is also applicable, totally or partially, to other numerically controlled machines, when
their configuration, components and movements are compatible with the tests described herein.
This document applies to machining centres having three numerically controlled linear axes (X-axis
up to 5 000 mm length, Y-axis up to 2 000 mm length, and Z-axis up to 2 000 mm length), but refers
also to supplementary movements, such as those of rotary, tilting, and swivelling tables. Further tests,
contained in Annexes A, B and C, cover axes of rotation of spindles, rotary tables and tilting cradles.
Movements other than those mentioned are considered as special features and the relevant tests are
not included in this document.
This document takes into consideration in Clauses 6 through 9 four possible types of tables, fixed and
rotary, as hereunder described:
— Clause 6: horizontal non-rotating tables;
— Clause 7: tables rotating only around a vertical C’-axis;
— Clause 8: tables rotating around a vertical C’-axis and tilting around a horizontal A’-axis;
— Clause 9: tables rotating around a vertical C’-axis and tilting around a horizontal B’-axis.
This document deals only with the verification of geometric accuracy of the machine and does not apply
to the testing of the machine operation, which are generally checked separately. Tests not concerning
the pure geometric accuracy of the machine are dealt with in other parts of the ISO 10791 series.
2 Normat ive references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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 230-1:2012, Test code for machine tools — Part 1: Geometric accuracy of machines operating under
no-load or quasi-static conditions
ISO 230-7:2015, Test code for machine tools — Part 7: Geometric accuracy of axes of rotation
ISO 841:2001, Industrial automation systems and integration — Numerical control of machines —
Coordinate system and motion nomenclature
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 230-1 and ISO 230-7 apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Prelimi nary remarks
4.1 Measurement units
In this document all linear dimensions, errors, and corresponding tolerances are expressed in
millimetres; angular dimensions are expressed in degrees, and angular errors and the corresponding
tolerances are expressed in ratios as the primary method, but in some cases, microradians or arcseconds
can be used for clarification purposes. Formula (1) should be used for conversion of the units of angular
errors or tolerances:
0,010/1 000 = 10 µrad ≈ 2” (1)
4.2 R eference to the ISO 230 series
4.2.1 General
To apply this document, reference shall be made to ISO 230-1 and ISO 230-7 when required, especially
for the installation of the machine before testing, warming up of the spindle and other moving
components, description of measuring methods and recommended uncertainty of testing equipment.
Where the test concerned is in compliance with the specifications of the relevant part of the ISO 230
series (i.e. ISO 230-1 or ISO 230-7), a reference to the corresponding subclause of that standard is
shown before the instructions in the “Observations” block of the tests described in Clauses 5 to 9 and
Annexes A to C.
4.2.2 Consideration of relative measurements
As indicated in ISO 230-1, all geometric measurements are carried out between the tool side and the
workpiece side of the machine.
When such measurement is not possible using a single instrument (e.g. a precision level), and the motion
of the axis under test causes an angular movement of both spindle head and workholding component,
differential measurements are required.
4.3 R eference to ISO 10791-6
In ISO 10791-6:2014, Annexes A, B and C, kinematic tests are described for testing circular interpolation
motion by simultaneous three-axis control (AK1, AK2, BK1, BK2, CK1, CK2). These are based on using
displacement sensor(s) with a sphere-ended test mandrel or using a ball bar.
These kinematic tests can be used for determining the position and orientation of rotary axes with
respect to the linear axes.
Kinematic test BK2 b) in ISO 10791-6:2014 can be used as an alternative for the following tests if all
relevant geometric error compensation functions are identical: see G7.6, G7.7, G8.6 b), G8.7, G9.6 b) and
G9.7.
4.4 Testing sequence
The sequence in which the tests are presented in this document in no way defines the practical order of
testing. In order to make the mounting of instruments or gauging easier, tests can be performed in any
order.
4.5 T ests to be performed
When testing a machine tool, it is not always necessary, nor possible, to carry out all the tests described
in this document. When the tests are required for acceptance purposes, it is up to the user to choose,
in agreement with the manufacturer/supplier, those tests relating to the components and/or the
properties of the machine tool which are of interest. These tests are to be clearly stated when ordering
a machine tool. Simple reference to this document for the acceptance tests, without specifying the tests
to be carried out, cannot be considered as binding for any contracting party.
Tests considered in Clause 5 (G5.1 to G5.14) apply to all vertical machining centres, whichever is
the type of work holding table. Moreover, depending on the type of table, each one of Clauses 6 to 9
contains all the relevant geometric tests, and there is no need of taking similar tests from different
clauses. Therefore, depending on the configuration of the machine, the following choice is available for
a complete geometric test:
— for machines with horizontal non-rotating tables, Clauses 5 and 6 and test AR1 in Annex A are
applicable;
— for machines with tables rotating only around a vertical C’-axis, Clauses 5 and 7 and Annex A are
applicable;
— for machines with tables rotating around a vertical C’-axis and tilting around a horizontal A’-axis,
Clause 5 and 8, Annexes A and B are applicable;
— for machines with tables rotating around a vertical C’-axis and tilting around a horizontal B’-axis,
Clauses 5 and 9, Annexes A and C are applicable.
For a better understanding, the above list is summarized in Table 1.
Table 1 — Tests applicable to different configurations of vertical machining centres
Main body of this document Annex
Rotary axes
Clause 5 Clause 6 Clause 7 Clause 8 Clause 9 Annex A Annex B Annex C
on the table
G6.1 to
G5.1 to
No one AR1
G5.14
G6.5
G5.1 to G7.1 to AR1 and
C’
G5.14 G7.8 AR2
G5.1 to G8.1 to AR1 and BR1 and
C’ + A’
G5.14 G8.18 AR2 BR2
G5.1 to G9.1 to AR1 and CR1 and
C’ + B’
G5.14 G9.18 AR2 CR2
4.6 Tolerances
In this document, all tolerance values are guidelines. When the tolerances are used for acceptance
purposes, other values can be agreed upon between the user and the manufacturer/supplier. The
required/agreed tolerance values are to be clearly stated when ordering the machine tool.
When establishing the tolerance for a measuring length different from that given in this document
the tolerance can be determined by means of the law of proportionality (see ISO 230-1:2012, 4.1.2). It
shall be taken into consideration that the minimum value of tolerance is 0,005 mm, unless otherwise
specified.
4.7 Measuring instrum ents
Measuring instruments indicated in the tests described in the following clauses are examples only.
Other instruments capable of measuring the same quantities and having the same, or a smaller,
measurement uncertainty can be used. Reference shall be made to ISO 230-1:2012, Clause 5, which
indicates the relationship between measurement uncertainties and the tolerances.
When a “dial gauge” is referred to, it can mean not only dial test indicators (DTI), but any type of linear
displacement sensor such as analogue or digital dial gauges, linear variable differential transformers
(LVDTs), linear scale displacement gauges, or non-contact sensors, when applicable to the test
concerned.
Similarly, when a ”straightedge” is referred to, it can mean any type of straightness reference artefact,
such as a granite or ceramic or steel or cast iron straightedge, one arm of a square, one generating
line on a cylindrical square, any straight path on a reference cube, or a special, dedicated artefact
manufactured to fit in the T-slots or other references.
In the same way, when a “square” is mentioned, it can mean any type of squareness reference artefact,
such as a granite or ceramic or steel or cast iron square, a cylindrical square, a reference cube, or, again,
a special, dedicated artefact.
When a “3D probe” is referred to, it means three displacement sensors, housed in a nest, used to
measure the changes in the position of the centre of a precision sphere.
4.8 Diagrams
4.8.1 General
For reasons of simplicity, each diagram in this document illustrates only one type of machininig centre.
Diagrams do not always show the same type.
4.8.2 Alphabetic characters used for the E error expressions
In most cases, the diagrams show the coordinate axes with their own codes and orientations. In
this document the linear X, Y and Z axes and the rotary A’, B’ and C’ axes are mentioned, but some
other alphabetic characters used in the texts are shown in the diagrams, mainly for parallelism and
squareness tests. They are (C), T and L, with the following meaning:
— (C): spindle axis; it shall not be confused with the C-axis of a possible universal spindle head mounted
on the machine;
— T: projection of the table surface representative line on the measurement plane;
— L: reference line on the table surface represented by a T-slot, an edge locator or an artefact clamped
on the table.
4.8.3 Error direction
For parallelism and squareness errors, the diagrams show in different ways the positive direction of
the error between the checked element (physical component or axis) and the reference axis, as follows:
— for parallelism tests an arrow in the diagram shows the positive direction of the error, whose
algebraic sign is to be noted in the “Measured error” box;
— for squareness tests the character α is shown, and in the “Measured error” the positive direction of
the error shall be indicated as “α > 90°” and the negative direction shall be indicated as “α < 90°”.
Particular care shall be taken in noting the correct algebraic sign of the readings, mostly for
measurements whose results are to be combined in formulae for other tests.
4.9 Pallets
For machine tools working with several pallets, the tests concerning the intrinsic geometric features
or their behaviour related to the axes of the machine tool (tests in Clauses 6 to 9) are to be performed
on only one representative pallet clamped in position, unless otherwise specified by an agreement
between the user and the manufacturer/supplier. For checking other pallets, see ISO 10791-5.
4.10 S oftware compensation
When built-in software facilities are available for compensating certain geometric errors, their use
during these tests for acceptance purposes shall be based on an agreement between the user and the
manufacturer/supplier, with due consideration of the machine tool intended use. When the software
compensation is used, this shall be stated in the test report. It shall be noted that when software
compensation is used, axes shall not be locked for test purposes.
4.11 Ax es not under test
During the execution of some geometric tests on one axis of motion, the position of the other axes, not
under test, can affect the results. Therefore, the positions of these axes, as well as the offsets on the tool
side and on the workpiece side, are to be recorded in the test report.
4.12 Machine configurations
Figure 1 and Table 2 show 12 possible configurations of vertical machining centres, with different
architectures and different components moving along the linear axes. These configurations are
identified by means of numbers from 01 to 12 for referring Figure 1 and Table 2 to each other. For the
axes orientation and nomenclature, reference shall be made to ISO 841.
Several configurations of tilting rotary tables can be mounted on vertical machining centres. An
important test for them is the checking of parallelism of the tilting axis to one horizontal axis, where
the positions used for the readings are –90°, 0° and +90°, although the tilting axis can reach further
angular positions. The test methods are different for
— axes which can reach opposite positions 180° from each other (–90° to +90°), and
— axes which can reach positions only 90° apart from 0° (–90° or +90°).
All possible cases and relevant tests are shown in Clauses 8 and 9, with the different orientations of
the axes and algebraic signs, in order to allow the users to choose the tests fitting the actual machining
centre under test without the need of adapting or re-calculating the combination of errors.
The possible cases considered in Clauses 8 and 9 are listed hereunder:
— tables tilting around the A’-axis (see Clause 8)
— tables tilting from A’ = –90° to A’ = +90° (see 8.2),
— tables tilting from A’ = –90° to A’ = 0° (see 8.3), and
— tables tilting from A’ = 0° to A’ = +90° (see 8.4);
— tables tilting around the B’-axis (see Clause 9)
— tables tilting from B’ = –90° to B’ = +90° (see 9.2),
— tables tilting from B’ = –90° to B’ = 0° (see 9.3), and
— tables tilting from B’ = 0° to B’ = +90° (see 9.4).
4.13 Designation
A designation is also supplied in Table 2 in order to define the architecture of a machining centre, being
a short code; this designation is given by
— the number of this document,
— the letter V for “vertical”, and
— a list of the structural and moving components from the workpiece (w) to the tool (t).
Table 2 shows examples of designations referred to the machine configurations shown in Figure 1,
where
— the kinematic chain of moving axes is described in square brackets,
— the spindle axis not under NC positioning is represented in brackets [e.g. (C)], and
— “w”, “t”, and “b”, respectively, represent the work holding table, the tool, and the stationary
components (e.g. bed, column).
Table 2 — Designations of configurations shown in Figure 1
01 ISO 10791-2 V [w X’ Y’ b Z (C) t] 07 ISO 10791-2 V [w X’ b Y Z (C) t]
02 ISO 10791-2 V [w Y’ b X Z (C) t] 08 ISO 10791-2 V [w b X Y Z (C) t]
03 ISO 10791-2 V [w X’ Y’ Z’ b (C) t] 09 ISO 10791-2 V [w Z’ X’ b Y (C) t]
04 ISO 10791-2 V [w Y’ X’ b Z (C) t] 10 ISO 10791-2 V [w X’ b Y Z (C) t]
05 ISO 10791-2 V [w b Y X Z (C) t] 11 ISO 10791-2 V [w b X Y Z (C) t]
06 ISO 10791-2 V [w X’ Z’ b Y (C) t] 12 ISO 10791-2 V [w Z’ b X Y (C) t]
NOTE Some configurations with rotary and tilting axes of the table are shown in Figures 3 to 5 and diagrams
in Clauses 7 to 9.
Figure 1 — Possible configurations of linear axes
5 Geometric tests
5.1 Str aightness errors of linear motions
Object G5.1
Checking of straightness of the X-axis motion:
a) in the vertical ZX plane (E ),
ZX
b) in the horizontal XY plane (E ).
YX
Diagram
a) b)
Tolerance
X ≤ 500 a) and b) 0,010
500 < X ≤ 800 a) and b) 0,015
800 < X ≤ 1 250 a) and b) 0,020
1 250 < X ≤ 2 000 a) and b) 0,025
2 000 < X ≤ 3 200 a) 0,050 b) 0,032
3 200 < X ≤ 5 000 a) 0,065 b) 0,040
Local tolerance 0,007 for any measuring length of 300.
Measured error
For X = ………….
a) b)
Maximum local error:
a) b)
Measuring instruments
a) Straightedge and dial gauge or optical instruments.
b) Straightedge and dial gauge or microscope and taut wire or optical instruments.
Observations and references to ISO 230-1:2012, 8.2 and 8.2.2
For all machine configurations, the straightedge or the taut wire or the straightness reflector shall be
placed on the table. If the spindle can be locked, the dial gauge or the microscope or the interferometer
may be mounted on it; if the spindle cannot be locked, the instrument shall be placed on the spindle
head of the machine.
The measuring line should pass as close as possible to the centre of the table. The reference straight line
applied should be stated in the test report.
Methods based on measurements of angles (ISO 230-1:2012, 12.1.3) shall not be applied as these methods
are restricted to measurements of functional surfaces.
Object G5.2
Checking of straightness of the Y-axis motion:
a) in the vertical YZ plane (E ),
ZY
b) in the horizontal XY plane (E ).
XY
Diagram
a) b)
Tolerance
Y ≤ 500 a) and b) 0,010
500 < Y ≤ 800 a) and b) 0,015
800 < Y ≤ 1 250 a) and b) 0,020
1 250 < Y ≤ 2 000 a) and b) 0,025
Local tolerance 0,007 for any measuring length of 300.
Measured error
For Y = ………….
a) b)
Maximum local error:
a) b)
Measuring instruments
Straightedge and dial gauge or optical instruments.
Observations and references to ISO 230-1:2012, 8.2 and 8.2.2
For all machine configurations, the straightedge or the straightness reflector shall be placed on the
table. If the spindle can be locked, the dial gauge or the interferometer may be mounted on it; if the
spindle cannot be locked, the instrument shall be placed on the spindle head of the machine.
The measuring line should pass as close as possible to the centre of the table. The reference straight
line applied should be stated in the test report.
Methods based on measurements of angles (ISO 230-1:2012, 12.1.3) shall not be applied as these
methods are restricted to measurements of functional surfaces.
Object G5.3
Checking of straightness of the Z-axis motion:
a) in the YZ plane (E ),
YZ
b) in the ZX plane (E ).
XZ
Diagram
a) b)
Tolerance
Z ≤ 500 a) and b) 0,010
500 < Z ≤ 800 a) and b) 0,015
800 < Z ≤ 1 250 a) and b) 0,020
1 250 < Z ≤ 2 000 a) and b) 0,025
Local tolerance 0,007 for any measuring length of 300
Measured error
For Z = ………….
a) b)
Maximum local error:
a) b)
Measuring instruments
Cylindrical square and dial gauge or optical instruments.
Observations and references to ISO 230-1:2012, 8.2 and 8.2.2
For all machine configurations, the square or the straightness reflector shall be placed in the centre
of the table. If the spindle can be locked, the dial gauge or the interferometer may be mounted on it; if
the spindle cannot be locked, the instrument shall be placed on the spindle head of the machine.
The position of the measuring line on the table and the offsets to the spindle (C) shall be stated in the
test report. The reference straight line applied should be stated in the test report.
Methods based on measurements of angles (ISO 230-1:2012, 12.1.3) shall not be applied as these
methods are restricted to measurements of functional surfaces.
5.2 Angular err ors of linear motions
Object G5.4
Checking of angular errors of the X-axis motion:
a) in the vertical ZX plane (pitch E ),
BX
b) in the horizontal XY plane (yaw E ),
CX
c) in the vertical YZ plane (roll E ).
AX
Diagram
a) b) c)
Key
1 measuring precision level 3 laser head 5 angular reflector
2 reference precision level 4 angular interferometer
Tolerance
For a), b) and c)
X ≤ 2 000 0,060/1 000, or 60 μrad or 12”
2 000 < X ≤ 3 200 0,065/1 000, or 65 μrad or 13”
3 200 < X ≤ 5 000 0,070/1 000, or 70 μrad or 14”
Local tolerance: 0,016/1 000, or 16 μrad or 3,2”, for any measuring length of 300
Measured error
For X = …………. a) b) c)
Maximum local error: a) b) c)
Measuring instruments
a) (pitch E ) precision level or optical angular error measuring instruments.
BX
b) (yaw E ) optical angular error measuring instruments.
CX
c) (roll E ) precision level.
AX
Observations and references to ISO 230-1:2012, 8.4 and 8.4.2
The instrument shall be placed on the movable component:
a) (pitch E ): longitudinally;
BX
b) (yaw E ): horizontally;
CX
c) (roll E ): transversely.
AX
Measurements shall be taken at least at five positions equally spaced along the travel, in both
directions of movement at every position. The difference between the maximum and the minimum
reading is the error to be reported.
Object G5.5
Checking of angular errors of the Y-axis motion:
a) in the vertical YZ plane (pitch E ),
AY
b) in the horizontal XY plane (yaw E ),
CY
c) in the vertical ZX plane (roll E ).
BY
Diagram
a) b) c)
Key
1 measuring precision level 3 laser head 5 angular reflector
2 reference precision level 4 angular interferometer
Tolerance
For a), b) and c): Y ≤ 2 000 0,060/1 000, or 60 μrad or 12”
Local tolerance: 0,016/1 000, or 16 μrad or 3,2”, for any measuring length of 300
Measured error
For Y = …………. a) b) c)
Maximum local error: a) b) c)
Measuring instruments
a) (pitch E ) precision level or optical angular error measuring instruments.
AY
b) (yaw E ) optical angular error measuring instruments.
CY
c) (roll E ) precision level.
BY
Observations and references to ISO 230-1:2012, 8.4 and 8.4.2
The instrument shall be placed on the movable component:
a) (pitch E ): longitudinally;
AY
b) (yaw E ): horizontally;
CY
c) (roll E ): transversely.
BY
Measurements shall be taken at least at five positions equally spaced along the travel, in both direc-
tions of movement at every position. The difference between the maximum and the minimum reading
is the error to be reported.
Object G5.6
Checking of angular errors of the vertical Z-axis motion:
a) in the vertical YZ plane (E ),
AZ
b) in the vertical ZX plane (E ),
BZ
c) in the horizontal XY plane (roll E ).
CZ
Diagram
a) b) c)
Key
1 measuring precision level 3 straightedge l measurement distance
2 reference precision level 4 cylindrical square
Tolerance
For a), b) and c): Z ≤ 2 000 0,060/1 000, or 60 μrad or 12”
Local tolerance: for a) and b) 0,016/1 000, or 16 μrad or 3,2”, for any measuring length of 300
for c) 0,024/1 000, or 24 μrad or 4,8”, for any measuring length of 300
Measured error
For Z = …………. a) b) c)
Maximum local error: a) b) c)
Measuring instruments
a) and b) Precision level or optical angular error measuring instruments.
c) (roll E ) Cylindrical square and dial gauge, or precision cube and dial gauges, or sweeping align-
CZ
ment laser.
Observations and references to ISO 230-1:2012, 8.4 and 8.4.2
Measurements shall be taken at least at five positions equally spaced along the travel, in both direc-
tions of movement at every position.
The difference between the maximum and the minimum reading is the error to be reported.
For c) (roll E ), when a sweeping alignment laser is not used, place a cylindrical square (or a preci-
CZ
sion cube) on the table, approximately parallel to the Z-axis, and set the stylus of a dial gauge mount-
ed on a special arm against the square.
Note the readings and mark the corresponding heights on the cylindrical square.
Move the X-axis and move the dial gauge to the other side of the spindle head so that the stylus can
touch the square again along the same line.
The possible roll error of the X-axis motion shall be measured and taken into account (if a precision
cube is used, no X-axis motion is required).
The dial gauge shall be zeroed again and the new measurements shall be taken at the same heights of
the previous ones, then noted.
For each measurement height, calculate the difference Δ of the two readings.
The algebraic maximum and minimum of these differences shall be selected and the result of (Δ –
max
Δ )/l, is the error to be reported, “l” being the distance between the two positions of the dial gauge.
min
If a sweeping alignment laser is used, the sweeping plane shall be aligned approximately parallel to
the machine ZX plane. The measurement procedure is the same as above, where the dial gauge shall
be replaced by the laser target and no X-axis motion is required.
5.3 S quareness errors between linear motions
Object G5.7
Checking of E squareness of the Z-axis motion to the X-axis motion.
B(0X)Z
Diagram
Step 1) Step 2)
Tolerance
0,040/1 000 (= 0,020/500, or 40 μrad or 8”)
Measured error
For Z = ………….
Measuring instruments
Straightedge or surface plate, square, and dial gauge or optical instruments.
Observations and references to ISO 230-1:2012, 3.6.7 Note 2, 10.3 and 10.3.2
In step 1), the straightedge or the surface plate shall be set parallel to the X-axis, or the lack of paral-
lelism shall be considered in the measurement.
In step 2), the Z-axis shall then be checked by means of a square standing on the straightedge or on
the surface plate.
If the spindle can be locked, the dial gauge may be mounted on it; if the spindle cannot be locked, the
dial gauge shall be placed on the spindle head of the machine.
The value of angle α, being less than, equal to or greater than 90°, shall be noted.
The measured error E is positive when α > 90° and is negative when α < 90°.
B(0X)Z
Object G5.8
Checking of E squareness of the Z-axis motion to the Y-axis motion.
A(0Y)Z
Diagram
Step 1) Step 2)
Tolerance
0,040/1 000 (= 0,020/500, or 40 μrad or 8”)
Measured error
For Z = ………….
Measuring instruments
Straightedge or surface plate, square and dial gauge or optical instruments.
Observations and references to ISO 230-1:2012, 10.3 and 10.3.2
In step 1), the straightedge or the surface plate shall be set parallel to the Y-axis, or the lack of parallelism
shall be considered in the measurement.
In step 2), the Z-axis shall then be checked by means of a square standing on the straightedge or on the
surface plate.
If the spindle can be locked, the dial gauge may be mounted on it; if the spindle cannot be locked, the
dial gauge shall be placed on the spindle head of the machine.
The value of angle α, being less than, equal to or greater than 90°, shall be noted.
The measured error E is positive when α > 90° and is negative when α < 90°.
A(0Y)Z
Object G5.9
Checking of E squareness of the Y-axis motion to the X-axis motion.
C(0X)Y
Diagram
Step 1) Step 2)
Tolerance
0,040/1 000 (= 0,020/500, or 40 μrad or 8”)
Measured error
For Y = ………….
Measuring instruments
Straightedge, square, and dial gauge or optical instruments.
Observations and references to ISO 230-1:2012, 10.3 and 10.3.2
In step 1), the straightedge shall be set parallel to the X-axis for E or parallel to the Y-axis for
C(0X)Y
E , or the lack of parallelism shall be considered in the measurement.
C(0Y)X
In step 2), the Y (or X)-axis shall then be checked by means of a square placed on the table with one
side against the straightedge.
This test can be performed as well without the straightedge, aligning one arm of the square along one
axis and checking the second axis on the other arm of the square.
If the spindle can be locked, the dial gauge may be mounted on it; if the spindle cannot be locked, the
dial gauge shall be placed on the spindle head of the machine.
The height above the table shall be stated in the test report.
The value of angle α, being less than, equal to or greater than 90°, shall be noted.
The measured error E is positive when α > 90° and is negative when α < 90°.
C(0X)Y
5.4 Spindle
Object G5.10
Checking of axial error motion E of the spindle.
Z(C)
Diagram
Tolerance
0,005
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10791-2
Deuxième édition
2023-04
Conditions d'essai pour centres
d'usinage —
Partie 2:
Essais géométriques des machines à
broche verticale (axe Z vertical)
Test conditions for machining centres —
Part 2: Geometric tests for machines with vertical spindle (vertical
Z-axis)
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vii
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 2
4 Observations préliminaires . .2
4.1 Unités de mesure . 2
4.2 Référence à la série ISO 230 . 2
4.2.1 Généralités . 2
4.2.2 Prise en compte des mesures relatives . 2
4.3 Référence à l’ISO 10791-6 . 2
4.4 Ordre des essais . 3
4.5 Essais à réaliser . 3
4.6 Tolérances . 4
4.7 Instruments de mesure . 4
4.8 Schémas . 4
4.8.1 Généralités . 4
4.8.2 Caractères alphabétiques utilisés pour les expressions d'erreur E . 4
4.8.3 Sens des erreurs . . 5
4.9 Palettes . 5
4.10 Compensation par logiciel . 5
4.11 Axes non soumis à essai . 5
4.12 Configurations des machines . 5
4.13 Désignation . 6
5 Essais géométriques . .8
5.1 Erreurs de rectitude des déplacements linéaires. 8
5.2 Erreurs angulaires des déplacements linéaires . 11
5.3 Erreurs de perpendicularité entre des déplacements linéaires . 15
5.4 Broche . 18
6 Tables horizontales non rotatives .23
7 Tables tournant autour d'un axe vertical C' .29
8 Tables tournant autour d'un axe vertical C' et basculant autour d'un axe
horizontal A' .40
8.1 Généralités .40
8.2 Essais de tables rotatives basculant autour de l'axe A' . 41
8.3 Essais pour l'axe A' basculant de –90° à +90° . 59
8.4 Essais pour l'axe A' basculant de –90° à 0° .64
8.5 Essais pour l'axe A' basculant de 0° à +90° .68
9 Tables tournant autour d'un axe vertical C' et basculant autour d'un axe
horizontal B' .72
9.1 Généralités .72
9.2 Essais de tables rotatives basculant autour de l'axe B' .73
9.3 Essais pour l'axe B' basculant de –90° à +90° . 91
9.4 Essais pour l'axe B' basculant de – 90° à 0° .94
9.5 Essais pour l'axe B' basculant de 0° à +90° .98
Annexe A (informative) Essais pour les erreurs de mouvements de la broche porte-outil
et des axes de la table porte-pièce rotative (en lien avec les Articles 7, 8 et 9) . 102
Annexe B (informative) Essais pour les erreurs de mouvements des axes de
rotation des tables tournant autour d'un axe vertical C' et basculant autour
d'un axe horizontal A'(en lien avec Article 8) . 108
iii
Annexe C (informative) Essais pour les erreurs de mouvements des axes de
rotation des tables tournant autour d'un axe vertical C' et basculant autour
d'un axe horizontal B'(en lien avec l’Article 9).114
Bibliographie . 120
iv
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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir https://www.iso.org/directives).
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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir http://www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: http://www.iso.org/iso/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 39, Machines-outils, sous-comité SC 2,
Conditions de réception des machines travaillant par enlèvement de métal.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10791-2:2001), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— Les essais applicables à toutes les configurations de machines figurent désormais à l’Article 5
(essais G5.1 à G5.14).
— Les essais des broches horizontales en variante et des têtes de broche intégrales ou accessoires,
faisant l’objet des Annexes A à C dans la première édition du présent document, ont été supprimés et
seront couverts par une norme plus générale, car ils ne sont pas utilisés uniquement sur des centres
d’usinage.
— les essais de mouvements de quatre types de tables porte-pièces ont été introduits, respectivement
en tant qu’Articles 6, 7, 8 et 9, comme expliqué en 4.5 et au Tableau 1.
— Trois nouvelles Annexes A, B et C ont été introduites pour traiter les erreurs de mouvement des axes
de rotation faisant partie des broches ainsi que des tables rotatives et basculantes;
— L’essai de planéité de la table (anciennement G15) a été supprimé pour plusieurs raisons, notamment
les suivantes:
— en règle générale, la surface de la table ne sert pas de référence pour l’emplacement de la pièce;
— la machine est parfois fournie avec certaines fixations déjà montées sur la table;
v
— la machine est parfois équipée d’un récepteur sur lequel plusieurs palettes peuvent être
montées;
— pour les essais effectués tout au long de la durée de vie de la machine, la surface de la table
peut s’avérer ne plus convenir pour des mesurages précis, principalement sur les machines de
grandes dimensions.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 10791 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
vi
Introduction
Un centre d’usinage est une machine-outil à commande numérique qui peut réaliser des opérations
d’usinage multiples comprenant le fraisage, l’alésage, le perçage et le taraudage, ainsi que les
changements automatiques d’outils à partir d’un magasin ou d’une unité de stockage similaire dans le
cadre d’un programme d’usinage.
L’objet de la série ISO 10791 est de fournir une information aussi étendue et approfondie que possible
sur les essais qui peuvent être effectués à des fins de comparaison, réception, maintenance ou autres,
jugés nécessaires par l’utilisateur ou le fabricant/fournisseur.
vii
NORME INTERNATIONALE ISO 10791-2:2023(F)
Conditions d'essai pour centres d'usinage —
Partie 2:
Essais géométriques des machines à broche verticale (axe
Z vertical)
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie, par référence à la série ISO 230, les essais géométriques pour centres
d’usinage à broche verticale (c’est-à-dire à axe Z vertical).
Le présent document établit également les tolérances relatives aux résultats d’essai correspondant aux
centres d’usinage à usage général et d’exactitude normale.
Il est également applicable, en totalité ou en partie, à d’autres machines à commande numérique lorsque
leur configuration, leurs composants et leurs mouvements sont compatibles avec les essais décrits dans
ce document.
Le présent document s’applique aux centres d’usinage ayant trois axes linéaires commandés
numériquement (axe X jusqu’à 5 000 mm de long, axe Y jusqu’à 2 000 mm de long et axe Z jusqu’à
2 000 mm de long), mais il traite également des mouvements supplémentaires tels que ceux liés aux
tables rotatives, basculantes et pivotantes. D’autres essais, figurant dans les Annexes A, B et C, couvrent
les axes de rotation des broches, des tables rotatives et des berceaux d’inclinaison. Les mouvements qui
ne sont pas mentionnés sont considérés comme relevant de caractéristiques particulières, et les essais
correspondants ne sont pas inclus dans le présent document.
Le présent document prend en compte dans les Articles 6 à 9 les quatre types possibles de tables fixes
et rotatives décrits ci-après:
— Article 6: tables horizontales non rotatives;
— Article 7: tables tournant uniquement autour d’un axe vertical C’;
— Article 8: tables tournant autour d’un axe vertical C’ et basculant autour d’un axe horizontal A';
— Article 9: tables tournant autour d’un axe vertical C’ et basculant autour d’un axe horizontal B'.
Le présent document ne traite que du contrôle de l’exactitude géométrique de la machine et ne traite
pas des essais de fonctionnement de la machine qu’il est recommandé d’effectuer séparément. Les
essais ne concernant pas l’exactitude géométrique pure de la machine sont traités dans d’autres parties
de la série ISO 10791.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 230-1:2012, Code d’essai des machines-outils — Partie 1: Exactitude géométrique des machines
fonctionnant à vide ou dans des conditions quasi-statiques
ISO 230-7:2015, Code d’essai des machines-outils — Partie 7: Exactitude géométrique des axes de rotation
ISO 841:2001, Systèmes d’automatisation industrielle et intégration — Commande numérique des
machines — Système de coordonnées et nomenclature du mouvement
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 230-1 et de
l’ISO 230-7 s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
4 Observations préliminaires
4.1 Unités de mesure
Dans le présent document, toutes les dimensions linéaires, les erreurs ainsi que les tolérances
correspondantes sont exprimées en millimètres, les dimensions angulaires sont exprimées en degrés et
les erreurs angulaires ainsi que les tolérances correspondantes sont exprimées sous forme de rapports
comme méthode principale, mais dans certains cas les microradians ou les secondes d’arc peuvent être
utilisés pour des besoins de clarification. Il convient d’utiliser la Formule (1) pour convertir les unités
des erreurs angulaires ou des tolérances:
0,010/1 000 = 10 µrad ≈ 2” (1)
4.2 Référence à la série ISO 230
4.2.1 Généralités
Pour l’application du présent document, il doit être fait référence à l’ISO 230-1 et à l’ISO 230-7 si
nécessaire, notamment en ce qui concerne l’installation de la machine avant essais, la mise en
température de la broche et des autres organes mobiles, la description des méthodes de mesure et
l’incertitude recommandée pour les appareils de contrôle.
Lorsque l’essai concerné est conforme aux spécifications de la partie applicable de la série ISO 230 (c’est-
à-dire ISO 230-1 ou ISO 230-7), une référence au paragraphe correspondant de la norme en question
figure avant les instructions de la section «Observations» des essais décrits aux Articles 5 à 9 et dans
les Annexes A à C.
4.2.2 Prise en compte des mesures relatives
Comme indiqué dans l’ISO 230-1, toutes les mesures géométriques sont effectuées entre le côté de l’outil
et le côté pièce de la machine.
Lorsqu’il est impossible de réaliser ce type de mesurage à l’aide d’un seul intrument (par exemple, un
niveau de précision), et que le mouvement de l’axe soumis à essai provoque un mouvement angulaire à
la fois de la tête de la broche et du composant de blocage, des mesurages différentiels sont nécessaires.
4.3 Référence à l’ISO 10791-6
Dans l’ISO 10791-6:2014, les Annexes A, B et C décrivent des essais cinématiques permettant d’évaluer
le mouvement d’interpolation circulaire par un contrôle simultané sur trois axes (AK1, AK2, BK1, BK2,
CK1, CK2). Ils sont basés sur l’utilisation d’un ou plusieurs capteurs de déplacement avec un mandrin de
contrôle à extrémité sphérique ou sur l’utilisation d’une barre à billes.
Ces essais cinématiques peuvent être utilisés pour déterminer la position et l’orientation des axes de
rotation par rapport aux axes linéaires.
L’essai cinématique BK2 b) de ISO 10791-6:2014 peut être utilisé comme alternative aux essais suivants
si toutes les fonctions de compensation d’erreur géométrique pertinentes sont identiques: voir G7.6,
G7.7, G8.6 b), G8.7, G9.6 b) et G9.7.
4.4 Ordre des essais
L’ordre dans lequel les essais sont présentés dans le présent document ne définit nullement l’ordre
pratique des essais. Pour des questions de facilité de montage des appareils ou de mesurage, les essais
peuvent être réalisés dans n’importe quel ordre.
4.5 Essais à réaliser
Lors de l’essai d’une machine, il n’est pas toujours nécessaire ou possible d’effectuer la totalité des
essais décrits dans le présent document. Lorsque les essais sont requis à des fins de réception, il
appartient à l’utilisateur de choisir, en accord avec le fabricant/fournisseur, les essais correspondant
aux composants et/ou aux propriétés de la machine qui l’intéressent. Ces essais doivent être clairement
précisés lors de la passation de la commande d’une machine-outil. Une simple référence au présent
document pour les essais de réception, sans spécification des essais à effectuer, ne peut être considérée
comme un engagement pour aucun des contractants.
Les essais décrits à l’Article 5 (G5.1 à G5.14) s’appliquent à tous les centres d’usinage à broche verticale,
quel que soit le type de table porte-pièce. De plus, en fonction du type de table, chacun des Articles 6
à 9 mentionne tous les essais géométriques pertinents et il n’est pas nécessaire de prélever des essais
similaires dans les différents articles. Par conséquent, en fonction de la configuration de la machine, le
choix suivant est disponible pour un essai géométrique complet:
— pour les machines à tables horizontales non rotatives, les Articles 5 et 6 ainsi que l’essai AR1 de
l’Annexe A sont applicables;
— pour les machines à tables tournant uniquement autour d’un axe vertical C’, les Articles 5 et 7 ainsi
que l’Annexe A sont applicables;
— pour les machines à tables tournant autour d’un axe vertical C’ et basculant autour d’un axe horizontal
A', les Articles 5 et 8 ainsi que les Annexes A et B sont applicables;
— pour les machines à tables tournant autour d’un axe vertical C’ et basculant autour d’un axe horizontal
B', les Articles 5 et 9 ainsi que les Annexes A et C sont applicables.
Pour une meilleure compréhension, la liste ci-dessus est résumée dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Essais applicables aux différentes configurations de centres d’usinage à broche
verticale
Corps du document Annexe
Axes de
rotation Article 5 Article 6 Article 7 Article 8 Article 9 Annexe A Annexe B Annexe C
sur la table
G5.1 à G6.1 à
Aucun AR1
G5.14 G6.5
G5.1 à AR1 et
C' G7.1 à G7.8
G5.14 AR2
G5.1 à G8.1 à AR1 et BR1 et
C' + A'
G5.14 G8.18 AR2 BR2
G5.1 à G9.1 à AR1 et CR1 et
C' + B'
G5.14 G9.18 AR2 CR2
4.6 Tolérances
Dans le présent document, toutes les tolérances sont des lignes directrices. Quand les tolérances
sont utilisées à des fins de réception, d'autres valeurs peuvent être convenues entre l'utilisateur et le
fabricant/fournisseur. Les valeurs de tolérance requises/acceptées doivent être clairement spécifiées
lors de la commande de la machine-outil.
Lorsque la tolérance est déterminée pour une étendue de mesurage différente de celle indiquée dans
le présent document, la tolérance peut être déterminée au moyen de la loi de proportionnalité (voir
l'ISO 230-1:2012, 4.1.2). Sauf si spécifié autrement, Il doit être pris en considération que la valeur
minimale de tolérance est 0,005 mm.
4.7 Instruments de mesure
Les instruments de mesure indiqués dans les essais décrits dans les sections suivantes sont des
exemples uniquement. D'autres instruments, permettant de mesurer les mêmes grandeurs et ayant
une incertitude de mesure égale ou inférieure, peuvent être utilisés. Il doit être fait référence à
l'ISO 230-1:2012, Article 5, qui indique la relation entre les incertitudes de mesure et les tolérances.
Lorsqu'il est fait référence à un «comparateur», cela peut signifier qu'il ne s'agit pas seulement de
comparateurs à cadran, mais de tout type de capteur de déplacement linéaire comme des comparateurs
à cadran analogiques ou numériques, des transformateurs différentiels à variation linéaire, des
capteurs de déplacement à échelle linéaire ou des capteurs sans contact lorsqu'ils sont applicables à
l'essai concerné.
De la même manière, lorsqu'il est fait référence à une «règle», cela peut signifier n'importe quel type
d'artefact de référence de la rectitude, tel qu'une règle en granit, en céramique, en acier ou en fonte, un
bras d'équerre, une génératrice d'équerre cylindrique, tout trajet droit sur un cube de référence ou un
artefact spécial dédié, fabriqué pour s'adapter aux rainures en T, ou encore d'autres références.
De même, lorsqu'une «équerre» est mentionnée, cela peut signifier tout type d'artefact de référence
de la perpendicularité, tel qu'une équerre en granit, en céramique, en acier ou en fonte, une équerre
cylindrique, un cube de référence ou, encore une fois, un artefact spécial dédié.
Lorsqu'une «sonde 3D» est mentionnée, ceci fait référence à trois capteurs de mouvement, logés dans
un combiné, utilisés pour mesurer les changements de position du centre d'une sphère de précision.
4.8 Schémas
4.8.1 Généralités
Pour des raisons de simplicité, chacun des schémas du présent document n'illustre qu'un seul type de
centre d'usinage. Les schémas ne montrent pas toujours le même type.
4.8.2 Caractères alphabétiques utilisés pour les expressions d'erreur E
Dans la plupart des cas, les schémas montrent les axes de coordonnées avec leurs propres codes et
orientations. Dans le présent document, les axes linéaires X, Y et Z, ainsi que les axes de rotation A', B' et
C' sont mentionnés, mais certains caractères alphabétiques utilisés dans les textes sont présentés sur
les schémas, principalement pour les essais de parallélisme et de perpendicularité. Il s'agit de (C), T et
L, avec la signification suivante:
— (C): axe de la broche: il ne doit pas être confondu avec l'axe C d'une tête de broche universelle
pouvant être montée sur la machine;
— T: projection de la ligne représentative de la surface de la table sur le plan de mesure;
— L: ligne de référence sur la surface de la table, représentée par une rainure en T, une butée latérale
ou un artefact bridé sur la table.
4.8.3 Sens des erreurs
Pour les erreurs de parallélisme et de perpendicularité, les schémas présentent de manières différentes
le sens positif de l'erreur entre l'élément contrôlé (composant physique ou axe) et l'axe de référence, de
la façon suivante:
— pour les essais de parallélisme, une flèche sur le schéma indique le sens positif de l'erreur, dont le
signe algébrique doit être noté dans la case «Erreur mesurée»;
— pour les essais de perpendicularité, le caractère α apparaît et le sens positif de l'erreur dans la case
«Erreur mesurée» doit être indiqué sous la forme «α > 90°» et le sens négatif sous la forme «α < 90°».
Une attention particulière doit être apportée à la notation du signe algébrique correct des relevés
effectués, surtout pour les mesures dont les résultats sont destinés à être combinés dans des formules
pour d'autres essais.
4.9 Palettes
Pour les machines-outils qui fonctionnent avec plusieurs palettes, les essais relatifs aux caractéristiques
géométriques intrinsèques des palettes ou à leur comportement par rapport aux axes de la machine-
outil (essais des Articles 6 à 9) ne doivent être effectués que sur une seule palette représentative bridée
en position, à moins qu'un accord différent n'ait été conclu entre l'utilisateur et le fabricant/fournisseur.
Pour la vérification des autres palettes, voir l'ISO 10791-5.
4.10 Compensation par logiciel
Lorsque des logiciels intégrés permettent de compenser certaines erreurs géométriques, leur utilisation
pendant ces essais à des fins de réception doit être basée sur un accord entre l'utilisateur et le fabricant/
fournisseur, en tenant compte de l'utilisation prévue de la machine-outil. Lorsque la compensation
par logiciel est réalisée, cela doit être indiqué dans le rapport d'essai. Il doit être noté que, lorsqu'une
compensation par logiciel est réalisée, les axes ne doivent pas être bloqués pour les besoins de l'essai.
4.11 Axes non soumis à essai
Pendant l'exécution de certains essais géométriques sur un axe de déplacement, la position des autres
axes ne faisant pas l'objet de l'essai peut avoir une incidence sur les résultats. En conséquence, les
positions de ces axes, ainsi que les décalages sur le côté outil et sur le côté pièce, doivent être enregistrés
dans le rapport d'essai.
4.12 Configurations des machines
La Figure 1 et le Tableau 2 présentent les 12 configurations possibles de centres d'usinage à broche
verticale, ayant des architectures différentes et des composants différents se déplaçant le long des axes
linéaires. Ces configurations sont identifiées par des numéros allant de 01 à 12 permettant de relier la
Figure 1 et le Tableau 2. Pour l'orientation des axes et leur nomenclature, une référence à l'ISO 841 doit
être faite.
Plusieurs configurations de tables rotatives inclinables peuvent se monter sur des centres d'usinage à
broche verticale. Un essai important pour eux consiste à vérifier le parallélisme de l'axe d'inclinaison
par rapport à un axe horizontal, les positions utilisées pour les relevés étant à −90°, 0° et +90°, bien que
l'axe d'inclinaison puisse atteindre d'autres positions angulaires. Les méthodes d'essai sont différentes
pour:
— les axes qui peuvent atteindre des positions opposées à 180° l'une de l'autre (−90° à +90°), et
— les axes qui ne peuvent atteindre que des positions distantes de 90° par rapport à 0° (−90° ou +90°).
Tous les cas possibles et les essais pertinents sont présentés aux Articles 8 et 9, avec les différentes
orientations des axes et des signes algébriques, afin de permettre aux utilisateurs de choisir les essais
adaptés au centre d'usinage réel soumis à essai sans devoir adapter ou recalculer la combinaison
d'erreurs.
Les cas possibles envisagés aux Articles 8 et 9 sont énumérés ci-après.
— tables basculant autour de l'axe A' (voir Article 8)
— tables basculant de A' = –90° à A' = +90° (voir 8.2),
— tables basculant de A' = –90° à A' = 0° (voir 8.3), et
— tables basculant de A' = 0° à A' = +90° (voir 8.4);
— tables basculant autour de l'axe B' (voir Article 9)
— tables basculant de B' = –90° à B' = +90° (voir 9.2),
— tables basculant de B' = –90° à B' = 0° (voir 9.3), et
— tables basculant de B' = 0° à B' = +90° (voir 9.4).
4.13 Désignation
Une désignation est également fournie dans le Tableau 2 sous la forme d'un code bref, afin de décrire
l'architecture d'un centre d'usinage; cette désignation comprend:
— le numéro du présent document;
— la lettre V pour «vertical»; et
— une liste des organes structurels et mobiles de la pièce (w) jusqu'à l'outil (t).
Le Tableau 2 donne des exemples de désignations correspondant aux configurations de machine
illustrées à la Figure 1, où:
— la chaîne cinématique des axes en mouvement est décrite entre crochets;
— l'axe de la broche dont le positionnement n'est pas assujetti à une commande numérique est
représenté entre parenthèses [par exemple, (C)]; et
— «w», «t» et «b» représentent respectivement la table porte-pièce, l'outil et les éléments fixes (par
exemple, le banc, la colonne).
Tableau 2 — Désignations des configurations illustrées à la Figure 1
01 ISO 10791-2 V [w X’ Y’ b Z (C) t] 07 ISO 10791-2 V [w X’ b Y Z (C) t]
02 ISO 10791-2 V [w Y’ b X Z (C) t] 08 ISO 10791-2 V [w b X Y Z (C) t]
03 ISO 10791-2 V [w X’ Y’ Z’ b (C) t] 09 ISO 10791-2 V [w Z’ X’ b Y (C) t]
04 ISO 10791-2 V [w Y’ X’ b Z (C) t] 10 ISO 10791-2 V [w X’ b Y Z (C) t]
05 ISO 10791-2 V [w b Y X Z (C) t] 11 ISO 10791-2 V [w b X Y Z (C) t]
06 ISO 10791-2 V [w X’ Z’ b Y (C) t] 12 ISO 10791-2 V [w Z’ b X Y (C) t]
NOTE Certaines configurations avec des axes de rotation et de basculement de la table sont présentées sur
les Figures 3 à 5 et les schémas des Articles 7 à 9.
Figure 1 — Configurations possibles des axes linéaires
5 Essais géométriques
5.1 Erreurs de rectitude des déplacements linéaires
Objet G5.1
Vérification de la rectitude du déplacement suivant l'axe X:
a) dans le plan vertical ZX (E ),
ZX
b) dans le plan horizontal XY (E ).
YX
Schéma
a) b)
Tolérance
X ≤ 500 a) et b) 0,010
500 < X ≤ 800 a) et b) 0,015
800 < X ≤ 1 250 a) et b) 0,020
1 250 < X ≤ 2 000 a) et b) 0,025
2 000 < X ≤ 3 200 a) 0,050 b) 0,032
3 200 < X ≤ 5 000 a) 0,065 b) 0,040
Tolérance locale: 0,007 pour toute étendue de mesure de 300.
Erreur mesurée
Pour X = ………….
a) b)
Écart local maximal:
a) b)
Instruments de mesure
a) Règle et comparateur ou instruments optiques.
b) Règle et comparateur ou microscope et fil tendu ou instruments optiques.
Observations et références à l'ISO 230-1:2012, 8.2 et 8.2.2
Pour toutes les configurations de la machine, la règle, le fil tendu ou le réflecteur d'alignement doit être placé
sur la table. Si la broche peut être bloquée, le comparateur, le microscope ou l'interféromètre peut être monté
sur cette dernière; si la broche ne peut pas être bloquée, l'instrument de mesure doit être placé sur la tête porte-
broche de la machine.
Il convient que la ligne de mesurage passe aussi près que possible du centre de la table. Il convient d'indiquer dans
le rapport d'essai la ligne droite de référence utilisée.
Les méthodes basées sur des mesurages d'angles (ISO 230-1:2012, 12.1.3) ne doivent pas être appliquées, car ces
méthodes sont limitées aux mesurages des surfaces fonctionnelles.
Objet G5.2
Vérification de la rectitude du déplacement suivant l'axe Y:
a) dans le plan vertical YZ (E );
ZY
b) dans le plan horizontal XY (E ).
XY
Schéma
a) b)
Tolérance
Y ≤ 500 a) et b) 0,010
500 < Y ≤ 800 a) et b) 0,015
800 < Y ≤ 1 250 a) et b) 0,020
1 250 < Y ≤ 2 000 a) et b) 0,025
Tolérance locale: 0,007 pour toute étendue de mesure de 300
Erreur mesurée
Pour Y = ………….
a) b)
Écart local maximal:
a) b)
Instruments de mesure
Règle et comparateur ou instruments optiques.
Observations et références à l'ISO 230-1:2012, 8.2 et 8.2.2
Pour toutes les configurations de la machine, la règle ou le réflecteur d'alignement doit être placé sur la table. Si
la broche peut être bloquée, le comparateur ou l'interféromètre peut être monté sur cette dernière; si la broche
ne peut pas être bloquée, l'instrument de mesure doit être placé sur la tête porte-broche de la machine.
Il convient que la ligne de mesurage passe aussi près que possible du centre de la table. Il convient d'indiquer
dans le rapport d'essai la ligne droite de référence utilisée.
Les méthodes basées sur des mesurages d'angles (ISO 230-1:2012, 12.1.3) ne doivent pas être appliquées, car
ces méthodes sont limitées aux mesurages des surfaces fonctionnelles.
Objet G5.3
Vérification de la rectitude du déplacement suivant l'axe Z:
a) dans le plan YZ (E ),
YZ
b) dans le plan ZX (E ).
XZ
Schéma
a) b)
Tolérance
Z ≤ 500 a) et b) 0,010
500 < Z ≤ 800 a) et b) 0,015
800 < Z ≤ 1 250 a) et b) 0,020
1 250 < Z ≤ 2 000 a) et b) 0,025
Tolérance locale: 0,007 pour toute étendue de mesure de 300
Erreur mesurée
Pour Z = ………….
a) b)
Écart local maximal:
a) b)
Instruments de mesure
Équerre cylindrique et comparateur ou instruments optiques.
Observations et références à l'ISO 230-1:2012, 8.2 et 8.2.2
Pour toutes les configurations de la machine, l'équerre, le fil tendu ou le réflecteur d'alignement doit être placé
au centre de la table. Si la broche peut être bloquée, le comparateur, le microscope ou l'interféromètre peut être
monté sur cette dernière; si la broche ne peut pas être bloquée, l'instrument de mesure doit être placé sur la
tête porte-broche de la machine.
La position de la ligne de mesurage sur la table et les décalages par rapport à la broche (C) doivent être indiqués
dans le rapport d'essai. Il convient d'indiquer dans le rapport d'essai la ligne droite de référence utilisée.
Les méthodes basées sur des mesurages d'angles (ISO 230-1:2012, 12.1.3) ne doivent pas être appliquées, car
ces méthodes sont limitées aux mesurages des surfaces fonctionnelles.
5.2 Erreurs angulaires des déplacements linéaires
Objet G5.4
Vérification des erreurs angulaires du déplacement suivant l'axe X:
a) dans le plan vertical ZX (tangage, E ),
BX
b) dans le plan horizontal XY (lacet, E ),
CX
c) dans le plan vertical YZ (roulis, E ).
AX
Schéma
a) b) c)
Légende
1 niveau de précision de la mesure 3 tête du laser 5 réflecteur angulaire
2 niveau de précision de référence 4 interféromètre angulaire
Tolérance
Pour a), b) et c)
X ≤ 2 000 0,060/1 000, soit 60 μrad ou 12”
2 000 < X ≤ 3 200 0,065/1 000, soit 65 μrad ou 13”
3 200 < X ≤ 5 000 0,070/1 000, soit 70 μrad ou 14”
Tolérance locale: 0,016/1 000, soit 16 μrad ou 3,2”, pour toute longueur mesurée de 300.
Erreur mesurée
Pour X = …………. a) b) c)
Écart local maximal: a) b) c)
Instruments de mesure
a) (tangage, E ) niveau de précision ou instruments de mesure optique de l'erreur angulaire
BX
b) (lacet, E ) instruments de mesure optique de l'erreur angulaire
CX
c) (roulis, E ) niveau de précision
AX
Observations et références à l'ISO 230-1:2012, 8.4 et 8.4.2
L'instrument de mesure doit être placé sur le composant mobile:
a) (tangage, E ): longitudinalement;
BX
b) (lacet, E ): horizontalement;
CX
c) (roulis, E ): transversalement.
AX
Les mesurages doivent être effectués au moins à cinq emplacements régulièrement espacés le long de la course,
dans les deux sens de déplacement et à chaque emplacement. La différence entre les indications maximale et
minimale est l'erreur à consigner dans le rapport.
Objet G5.5
Vérification des erreurs angulaires du déplacement suivant l'axe Y:
a) dans le plan vertical YZ (tangage, E ),
AY
b) dans le plan horizontal XY (lacet, E ),
CY
c) dans le plan vertical ZX (roulis, E ).
BY
Schéma
a) b) c)
Légende
1 niveau de précision de la mesure 3 tête du laser 5 réflecteur angulaire
2 niveau de précision de référence 4 interféromètre angulaire
Tolérance
Pour a), b) et c): Y ≤ 2 000 0,060/1 000, soit 60 μrad ou 12”
Tolérance locale: 0,016/1 000, soit 16 μrad ou 3,2”, pour toute longueur mesurée de 300
Erreur mesurée
Pour Y = …………. a) b) c)
Écart local maximal: a) b) c)
Instruments de mesure
a) (tangage, E ) niveau de précision ou instruments de mesure optique de l'erreur angulaire
AY
b) (lacet, E ) instruments de mesure optique de l'erreur angulaire
CY
c) (roulis, E ) niveau de précision
BY
Observations et références à l'ISO 230-1:2012, 8.4 et 8.4.2
L'instrument de mesure doit être placé sur le composant mobile:
a) (tangage, E ): longitudinalement;
AY
b) (lacet, E ): horizontalement;
CY
c) (roulis, E ): transversalement.
BY
Les mesurages doivent être effectués au moins à cinq emplacements régulièrement espacés le long de la course,
dans les deux sens de déplacement et à chaque emplacement. La différence entre les indications maximale et
minimale est l'erreur à consigner dans le rapport.
Objet G5.6
Vérification des erreurs angulaires du déplacement vertical suivant l'axe Z:
a) dans le plan vertical YZ (E ),
AZ
b) dans le plan vertical ZX (E ),
BZ
c) dans le plan horizontal XY (roulis, E ).
CZ
Schéma
a) b) c)
Légende
1 niveau de précision de la mesure 3 règle l distance de mesurage
2 niveau de précision de référence 4 équerre cylindrique
Tolérance
Pour a), b) et c): Z ≤ 2 000 0,060/1 000, soit 60 μrad ou 12”
Tolérance locale: pour a) et b) 0,016/1 000, soit 16 μrad ou 3,2”, pour toute longueur mesurée de 300
pour c) 0,024/1 000, soit 24 μrad ou 4,8”, pour toute longueur mesurée de 300
Erreur mesurée
Pour Z = …………. a) b) c)
Écart local maximal: a) b) c)
Instruments de mesure
a) et b): Niveau de précision ou instruments de mesure optique de l'erreur angulaire
c) (roulis, E ): Équerre cylindrique et comparateur, ou cale de précision et comparateurs, ou laser d'aligne-
CZ
ment à balayage
Observations et références à l'ISO 230-1:2012, 8.4 et 8.4.2
Les mesurages doivent être effectués au moins à cinq emplacements régulièrement espacés le long de la course,
dans les deux sens de déplacement et à chaque emplacement.
La différence entre les indications maximale et minimale est l'erreur à consigner dans le rapport.
Pour c) (roulis, E ), lorsqu'un laser d'alignement à balayage n'est pas utilisé, placer une équerre cylindrique (ou
CZ
une cale de précision) sur la table, approximativement parallèle à l'axe Z, puis régler contre l'équerre le stylet
d'un comparateur monté sur un bras spécial.
Noter les valeurs relevées et marquer les hauteurs correspondantes sur l'équerre cylindrique.
Déplacer l'axe X et déplacer le comparateur de l'autre côté de la tête porte-broche de manière à ce que le stylet
du comparateur palpe de nouveau l'équerre suivant le même axe.
L'éventuelle erreur de déplacement suivant l'axe X, due au roulis, doit être mesurée et prise en compte (si une
cale de précision est utilisée, aucun déplacement suivant l'axe X n'est exigé).
Le comparateur doit être remis à zéro et les nouveaux mesurages doivent être effectués à la même hauteur que
les précédents, puis relevés.
Pour chaque hauteur de mesurage, calculer la différence Δ entre les deux relevés.
Le maximum et le minimum algébriques de ces différences doivent être choisis et le résultat de (Δmax – Δmin)/l
est l'e
...
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