ISO 3070-2:2007
(Main)Machine tools — Test conditions for testing the accuracy of boring and milling machines with horizontal spindle — Part 2: Machines with movable column and fixed table
Machine tools — Test conditions for testing the accuracy of boring and milling machines with horizontal spindle — Part 2: Machines with movable column and fixed table
ISO 3070-2:2007 specifies, with reference to ISO 230-1 and ISO 230-2, geometric tests, machining tests and tests for checking the accuracy and repeatability of positioning by numerical control of general purpose, normal accuracy, horizontal spindle boring and milling machines having a movable column and fixed table. ISO 3070‑2:2007 also specifies the applicable tolerances corresponding to these tests. ISO 3070-2:2007 concerns machines having movement of the column or column saddle on the bed (X axis), vertical movement of the spindle head (Y axis), movement of the boring spindle or ram (Z axis) and, possibly, a feed movement of radial facing slide in the facing head (U-axis). Some machines also have an intermediate saddle with slideway between column and bed to achieve additional movement of the column parallel to the spindle axis (W-axis). ISO 3070-2:2007 deals only with the verification of the accuracy of the machine. It does not apply to the operational testing of the machine (e.g. vibration, abnormal noise, stick-slip motion of components) nor to machine characteristics (e.g. speeds, feeds), as such checks are generally carried out before testing the accuracy.
Machines-outils — Conditions d'essai pour le contrôle de l'exactitude des machines à aléser et à fraiser à broche horizontale — Partie 2: Machines à montant mobile et à table fixe
L'ISO 3070-2:2007 spécifie les essais géométriques, les essais d'usinage et les essais pour la vérification de l'exactitude et de la répétabilité de positionnement par commande numérique des machines à aléser et à fraiser, à broche horizontale, à table fixe et à montant mobile, d'usage général et d'exactitude normale. L'ISO 3070-2:2007 spécifie également les tolérances applicables correspondant aux essais mentionnés ci-dessus. En outre, il convient de noter que l'ISO 3070-2:2007 concerne les machines possédant un déplacement du montant ou du traînard du montant sur le banc (axe X), un mouvement vertical du chariot porte-broche (axe Y), un mouvement de la broche d'alésage ou du coulisseau (axe Z) et, éventuellement, un mouvement d'avance du coulisseau à déplacement radial dans le plateau de surfaçage (axe U). Certaines machines possèdent également, disposé entre le banc et le montant, un traînard, muni de glissières de façon à obtenir un mouvement supplémentaire du montant parallèlement à l'axe de la broche (axe W). L'ISO 3070-2:2007 ne traite que du contrôle de l'exactitude de la machine. Elle ne concerne ni l'examen de son fonctionnement (par exemple vibrations, bruit anormal, points durs dans les déplacements d'organes) ni celui de ses caractéristiques (par exemple vitesses, avances). De telles vérifications sont, en général, effectuées avant le contrôle de l'exactitude.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 3070-2
Third edition
2007-12-15
Machine tools — Test conditions for
testing the accuracy of boring and milling
machines with horizontal spindle —
Part 2:
Machines with movable column and fixed
table
Machines-outils — Conditions d'essai pour le contrôle de l'exactitude
des machines à aléser et à fraiser à broche horizontale —
Partie 2: Machines à montant mobile et à table fixe
Reference number
ISO 3070-2:2007(E)
©
ISO 2007
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ISO 3070-2:2007(E)
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Published in Switzerland
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ISO 3070-2:2007(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terminology and designation of axes .2
3.1 General.2
3.2 Types of movement .2
4 Definition of the machining operations carried out on these machines.3
4.1 Boring operations.3
4.2 Milling operations .3
5 Special remarks concerning particular elements.4
5.1 Spindle heads.4
5.2 Steady blocks.4
6 Preliminary remarks.4
6.1 Measuring units.4
6.2 Reference to ISO 230.5
6.3 Testing sequence.5
6.4 Tests to be performed .5
6.5 Measuring instruments .5
6.6 Machining tests.5
6.7 Software compensation .5
6.8 Minimum tolerance .5
7 Geometric tests.6
7.1 Straightness and angular deviations of linear axes.6
7.2 Squareness between coordinate axes.17
7.3 Fixed table independent of the machine .19
7.4 Boring spindle.24
7.5 Milling spindle.30
7.6 Ram.31
7.7 Integral facing head.35
7.8 Radial facing slide movement (U axis) .38
8 Machining tests.40
9 Checking accuracy and repeatability of positioning by numerical control.45
10 Geometric accuracy of axes of rotation of tool-holding spindles .51
Bibliography .53
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ISO 3070-2:2007(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 3070-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 39, Machine tools, Subcommittee SC 2, Test
conditions for metal cutting machine tools.
This third edition cancels and replaces ISO 3070-0:1982 and ISO 3070-3:1997, of which it constitutes a
technical revision.
ISO 3070 consists of the following parts, under the general title Machine tools — Test conditions for testing
the accuracy of boring and milling machines with horizontal spindle:
⎯ Part 1: Machines with fixed column and movable table
⎯ Part 2: Machines with movable column and fixed table
⎯ Part 3: Machines with movable column and movable table
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ISO 3070-2:2007(E)
Introduction
It is generally accepted that horizontal spindle boring and milling machines fall into three categories
characterized by their particular configuration:
a) machines with fixed column and movable table;
b) machines with movable column and fixed table;
c) machines with movable column and movable table.
In the past, all these types of machines and associated terminology were described in ISO 3070-0:1982. The
relevant accuracy tests were described in ISO 3070-2:1997, ISO 3070-3:1997, and ISO 3070-4:1998
respectively. However, ISO/TC 39/SC 2 decided to integrate the descriptions and the terminology of these
machines into appropriate parts of ISO 3070 describing the accuracy tests and to renumber the parts of this
series accordingly.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 3070-2:2007(E)
Machine tools — Test conditions for testing the accuracy of
boring and milling machines with horizontal spindle —
Part 2:
Machines with movable column and fixed table
1 Scope
This part of ISO 3070 specifies, with reference to ISO 230-1, ISO 230-2 and ISO 230-7 geometric tests,
machining tests, spindle tests and tests for checking the accuracy and repeatability of positioning by numerical
control of general purpose, normal accuracy, horizontal spindle boring and milling machines having a movable
column and fixed table. This part of ISO 3070 also specifies the applicable tolerances corresponding to these
tests.
This type of machine can be provided with spindle heads of different types, such as those with sliding boring
spindle and milling spindle, sliding boring spindle and facing head, or ram or milling ram.
This part of ISO 3070 concerns machines having movement of the column or column saddle on the bed
(X axis), vertical movement of the spindle head (Y axis), movement of the boring spindle or ram (Z axis) and,
possibly, a feed movement of radial facing slide in the facing head (U axis). Some machines also have an
intermediate saddle with slideways between column and bed to achieve additional movement of the column
parallel to the spindle axis (W axis).
NOTE In ISO 3070-1, spindle ram movement is designated as the W axis.
This part of ISO 3070 deals only with the verification of the accuracy of the machine. It does not apply to the
operational testing of the machine (e.g. vibration, abnormal noise, stick-slip motion of components) nor to
machine characteristics (e.g. speeds, feeds), as such checks are generally carried out before testing the
accuracy.
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 230-1:1996, Test code for machine tools — Part 1: Geometric accuracy of machines operating under no-
load or finishing conditions
ISO 230-2:2006, Test code for machine tools — Part 2: Determination of accuracy and repeatability of
positioning numerically controlled axes
ISO 230-7:2006, Test code for machine tools — Part 7: Geometric accuracy of axes of rotation
ISO 1101:2004, Geometrical Product Specifications (GPS) — Geometrical tolerancing — Tolerances of form,
orientation, location and run-out
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ISO 3070-2:2007(E)
3 Terminology and designation of axes
3.1 General
A boring and milling machine is a machine tool in which the principal cutting motion is the rotation of the
cutting tool against the non-rotating workpiece and where the cutting energy is brought by the cutting tool
rotation.
The cutting movement is generated by the rotation of the spindle(s) and, possibly, of the facing head.
3.2 Types of movement
The feed movements are as follows:
a) transverse movements of the column on the bed;
b) vertical movement of the spindle head;
c) axial movement of the spindle;
d) possible movement of radial facing slide in the facing head.
It should be noted that the column may be mounted on slideways to achieve a small additional longitudinal
feed movement of the column parallel with the spindle axis.
Table 1 provides the nomenclature for various structural components of machines shown in Figure 1. Figure 1
shows a typical configuration of such machines.
Table 1 — Nomenclature (see Figure 1)
Figure 1
English French German
ref.
1 bed banc Maschinenbett
2 column montant du chariot porte-broche Maschinenständer
3 spindle head chariot porte-broche Spindelstock
Zwischenschlitten
4 column saddle traînard du montant
(für den Spindelstock)
5 fixed table table fixe Aufspanntisch
6 spindle broche Spindel
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ISO 3070-2:2007(E)
NOTE For components 1 to 6, see Table 1.
Figure 1 — Machine with movable column and fixed table
4 Definition of the machining operations carried out on these machines
4.1 Boring operations
Boring is a machining operation for generating holes of various sizes and geometries in which the principal
cutting motion is the rotation of a single-point cutting tool against the non-rotating workpiece and where the
cutting energy is brought by the cutting tool rotation.
Boring the diameter of cylindrical, conical, blind or through holes to the required size is achieved by using a
boring bar to locate the cutting edge of the boring tool in a well defined position with respect to the axis
average line of the boring spindle.
4.2 Milling operations
Milling is a machining operation to generate non-axisymmetrical (non-rotational) surfaces of various
geometries in which the principal cutting motion is the rotation of a cutting tool with multiple cutting edges
against the non-rotating workpiece, and where the cutting energy is brought by the cutting tool rotation.
Milling operations mostly involve face milling or end milling. The tools are mounted either in the boring spindle
taper (see Figure 2) or, as for face milling cutters, on the milling spindle nose.
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ISO 3070-2:2007(E)
5 Special remarks concerning particular elements
5.1 Spindle heads
Reference should be made to Figure 2 for examples of the various types of head. Related nomenclature is
given in Table 2.
Facing heads generally have a radial facing slide and are either integral or removable; the latter is considered
an accessory.
It should be noted that the integral facing head may not always be mounted onto the milling spindle and may
have its own bearing independent from the main spindle bearings.
Table 2 — Nomenclature (see Figure 2)
Figure 2
English French German
ref.
1 boring spindle broche à aléser Bohrspindel
2 milling spindle broche à fraiser Frässpindel
3 facing head plateau à surfacer Planscheibe
4 spindle head with facing head tête de broche avec plateau à surfacer Spindelstock mit Planscheibe
5 ram coulisseau Traghülse
a) Spindle head for boring b) Spindle head with facing head c) Spindle head with ram
and milling
NOTE For elements 1 to 5, see Table 2.
Figure 2 — Types of spindle head
5.2 Steady blocks
Due to the decreasing use of long boring bars, there is an increasing tendency to treat steady blocks as
optional parts or auxiliary equipment.
6 Preliminary remarks
6.1 Measuring units
In this part of ISO 3070, all linear dimensions, deviations and corresponding tolerances are expressed in
millimetres; angular dimensions are expressed in degrees, and angular deviations and the corresponding
tolerances are expressed in ratios (e.g. 0,00x/1 000) as the primary method; but in some cases microradians
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ISO 3070-2:2007(E)
or arcseconds may be used for clarification purposes. The equivalence of the following expressions should
always be kept in mind:
−6
0,010/1 000 = 10 × 10 = 10 µrad ≈ 2 arcsec
6.2 Reference to ISO 230
In applying this part of ISO 3070, reference shall be made to ISO 230-1, especially for the installation of the
machine before testing, warming up of the spindle and other moving components, description of the
measuring methods and recommended accuracy of the test equipment.
In the “Observations” block of the tests described in the following sections, the instructions are to be followed
by reference to the corresponding clause or subclause in ISO 230-1, ISO 230-2 or ISO 230-7, in cases where
the test concerned is in compliance with the specifications of one or another of those parts of ISO 230.
6.3 Testing sequence
The sequence in which the tests are presented in this part of ISO 3070 in no way defines the practical order of
testing. In order to make the mounting of instruments or gauging easier, tests may be performed in any order.
6.4 Tests to be performed
When testing a machine, it is not always necessary or possible to carry out all the tests described in this part
of ISO 3070. When the tests are required for acceptance purposes, it is for the user to choose, in agreement
with the supplier/manufacturer, those tests relating to the components and/or the properties of the machine
which are of interest. These tests are to be clearly stated when ordering a machine. The mere reference to
this part of ISO 3070 for the acceptance tests, without specifying the tests carried out or without agreement on
the relevant expenses, cannot be considered binding for any contracting party.
6.5 Measuring instruments
The measuring instruments indicated in the tests described in the following sections are examples only.
Other instruments capable of measuring the same quantities and having the same, or a smaller, measuring
uncertainty may be used. Linear displacement sensors shall have a resolution of 0,001 mm or better.
6.6 Machining tests
Machining tests shall be made with finishing cuts only, not with roughing cuts, which are liable to generate
appreciable cutting forces.
6.7 Software compensation
When built-in software facilities are available for compensating geometric, positioning, contouring and thermal
deviations, their use during these tests should be based on agreement between the user and the
supplier/manufacturer. When the software compensation is used, this shall be stated in the test report.
6.8 Minimum tolerance
When the tolerance for a geometric test is established for a measuring length different from that given in this
part of ISO 3070 (see ISO 230-1:1996, 2.311), it shall be taken into consideration that the minimum value of
tolerance is 0,005 mm.
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ISO 3070-2:2007(E)
7 Geometric tests
7.1 Straightness and angular deviations of linear axes
Object
G1
Checking of the straightness of the column movement (W axis):
a) in the YZ plane (vertical plane) (EYW);
b) in the ZX plane (horizontal plane) (EXW).
NOTE In the case of column saddle provoked for movement of the column.
Diagram
Tolerance Measured deviation
a) and b) a)
0,02 for measuring lengths up to 1 000 b)
0,03 for measuring lengths above 1 000
Local tolerance: 0,006 for any measuring length of 300
Measuring instruments
Straightedge, linear displacement sensor/support and gauge blocks or optical methods
Observations and references to ISO 230-1:1996 5.232.11 and 5.232.13
Set a straightedge on the table, parallel to the column movement (W axis) for a) vertically and b) horizontally
(parallel means that the reading of the linear displacement sensor touching the straightedge at both ends of
the movement is the same value).
If the spindle can be locked, the linear displacement sensor may be mounted on it. If the spindle cannot be
locked, mount the linear displacement sensor on the spindle head.
The stylus shall be normal to the reference face of the straightedge.
Traverse the column in the W-axis direction and note the readings.
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ISO 3070-2:2007(E)
Object
G2
Checking of the angular deviation of the column movement (W axis):
a) in the YZ plane (EAW: pitch);
b) in the XY plane (ECW: roll);
c) in the ZX plane (EBW: yaw).
Diagram
Key
1 reference level
2 autocollimator
3 mirror
Tolerance Measured deviation
a), b) and c) a)
0,04/1 000 b)
Local tolerance: 0,02/1 000 for any measuring length of 300 c)
Measuring instruments
a) Precision level, laser interferometer or other optical angular deviation measuring instruments
b) Precision level
c) Laser interferometer or other optical angular deviation measuring instruments
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ISO 3070-2:2007(E)
Observations and references to ISO 230-1:1996 5.231.3 and 5.232.2
The level or instrument shall be placed on the spindle head:
a) (EAW: pitch) in the Z-axis direction (set vertically for an autocollimator);
b) (ECW: roll) in the X-axis direction;
c) (EBW: yaw) in the Z-axis direction (set horizontally for an autocollimator).
The reference level shall be located on the fixed table and the spindle head shall be in mid-travel.
When W-axis motion causes an angular movement of both spindle head and fixed table, differential
measurements of the two angular movements shall be made and this shall be stated.
Measurements shall be carried out at a minimum of five positions equally spaced along the travel in both
directions of the movement.
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ISO 3070-2:2007(E)
Object
G3
Checking of the straightness of the column saddle movement (X axis):
a) in the XY plane (vertical plane) (EYX);
b) in the ZX plane (horizontal plane) (EZX);
Diagram
a) and b)
b) only
Key
1 target
2 taut wire
3 telescope
4 microscope
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ISO 3070-2:2007(E)
Tolerance Measured deviation
a) and b) a)
0,02 for measuring lengths up to 1 000 b)
Add 0,01 to the preceding tolerance for each 1 000 increase
in length beyond 1 000.
Maximum tolerance: 0,05
Local tolerance: 0,006 for any measuring length of 300
Measuring instruments
Optical method, microscope and taut wire
Observations and references to ISO 230-1:1996 5.232.11 and 5.232.13
a) Taut wire is not recommended because of the sag of the wire. The alignment telescope may be fixed
vertically on the work-holding table such that the optical beam is parallel to the X-axis movement of the
column saddle movement (parallel means that displacement measurement readings at both ends of the
movement are the same value.
If the spindle can be locked, the target mirror may be mounted on it. If the spindle cannot be locked,
mount the target mirror on the spindle head.
Traverse the column saddle in the X-axis direction and note the readings.
b) When taut wire is used, the microscope shall be fixed on the spindle or spindle head. When the optical
method is used, the telescope shall be set horizontally.
10 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 3070-2:2007(E)
Object
G4
Checking of the angular deviation of the column saddle movement (X axis):
a) in the XY plane (ECX: pitch);
b) in the YZ plane (EAX: roll);
c) in the ZX plane (EBX: yaw).
Diagram
Key
1 reference level
2 autocollimator
3 mirror
Tolerance Measured deviation
a), b) and c) a)
X u 4 000: 0,04/1 000 b)
c)
X > 4 000: 0,06/1 000
Local tolerance: 0,02/1 000 for any measuring length of 300
Measuring instruments
a) Precision level, laser interferometer or other optical angular deviation measuring instruments
b) Precision level
c) Laser interferometer or other optical angular deviation measuring instruments
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ISO 3070-2:2007(E)
Observations and references to ISO 230-1:1996 5.231.3 and 5.232.2
The level or instrument shall be placed on the spindle head:
a) (ECX: pitch) in the X-axis direction (set vertically for an autocollimator);
b) (EAX: roll) in the Z-axis direction;
c) (EBX: yaw) in the X-axis direction (set horizontally for an autocollimator).
The reference level shall be located on the fixed table and the spindle head shall be in mid-travel.
When X-axis motion causes an angular movement of both spindle head and fixed table, differential
measurements of the two angular movements shall be made and this shall be stated.
Measurements shall be carried out at a minimum of five positions equally spaced along the travel in both
directions of the movement.
12 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 3070-2:2007(E)
Object
G5
Checking of the straightness of the spindle head movement (Y axis):
a) in the YZ plane (vertical plane parallel to spindle axis) (EZY);
b) in the XY plane (vertical plane square to the spindle axis) (EXY).
Diagram
Key
1 taut wire
2 microscope
Tolerance Measured deviation
a) and b)
a)
0,02 for any measuring length up to 1 000
b)
Add 0,01 to the preceding tolerance for each 1 000 increase in length up
to 4 000.
Add 0,02 for each 1 000 increase in length over 4 000.
© ISO 2007 – All rights reserved 13
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ISO 3070-2:2007(E)
Measuring instruments
Microscope and taut wire or optical methods
Observations and references to ISO 230-1:1996 5.232.1, 5.232.12 or 5.232.13
The column saddle shall be locked and the column shall be locked in mid-travel.
The taut wire shall be tightened between the fixed table and another fixed part on the machine as near as
possible to the vertical slideways of the column.
If the spindle can be locked, the microscope or the alignment telescope may be mounted on it. If the spindle
cannot be locked, mount the microscope on the spindle head of the machine.
14 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 3070-2:2007(E)
Object
G6
Checking of the angular deviations of the spindle head movement(Y axis):
a) in the YZ plane (EAY);
b) in the ZX plane (EBY: roll).
Diagram
Key
1 reference level
Tolerance Measured deviation
a) and b) a)
b)
Y u 4 000: 0,04/1 000
Y > 4 000: 0,06/1 000
Measuring instruments
a) Precision level or optical angular deviation measuring instruments;
b) Surface plate, cylindrical square, level and linear displacement sensors/support arm.
© ISO 2007 – All rights reserved 15
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ISO 3070-2:2007(E)
Observations and references to ISO 230-1:1996 5.231.3 and 5.232.2
a) Place a level on the spindle head in the Z-axis direction. The reference level shall be located on the
work-holding table in the same direction.
When Y-axis motion causes an angular movement of both spindle head and fixed table, differential
measurements of the two angular movements shall be made and this shall be stated.
b) Mount a surface plate on the fixed table and adjust it so that its face is levelled.
Place a cylindrical square on the surface plate so that it is touched it by the stylus of the linear
displacement sensor mounted on a special arm fixed to the spindle head.
Place a level also on the surface plate in the Z-axis direction.
Note the readings at the measuring positions of the spindle head travel (Y axis).
Move the surface plate with cylindrical square by the amount of distance, d, and adjust the level of the
surface plate to that of the first position. Reset the linear displacement sensor, without moving the X
axis, so that the stylus touches the cylindrical square again, then note the readings at the same
measuring positions of spindle head travel.
For each measuring position, calculate the differences between two readings, then the difference
between maximum and minimum divided by distance, d, to give the angular deviation.
Measurements shall be carried out at a minimum of five positions equally spaced along the travel in both
directions of up and down movements.
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...
NORME ISO
INTERNATIONALE 3070-2
Troisième édition
2007-12-15
Machines-outils — Conditions d'essai
pour le contrôle de l'exactitude des
machines à aléser et à fraiser à broche
horizontale —
Partie 2:
Machines à montant mobile et à table fixe
Machine tools — Test conditions for testing the accuracy of boring and
milling machines with horizontal spindle —
Part 2: Machines with movable column and fixed table
Numéro de référence
ISO 3070-2:2007(F)
©
ISO 2007
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ISO 3070-2:2007(F)
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ISO 3070-2:2007(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .1
3 Terminologie et désignation des axes .2
3.1 Généralités .2
3.2 Types de mouvements .2
4 Définition des opérations d'usinage réalisées sur les machines.3
4.1 Alésage .3
4.2 Fraisage .3
5 Observations spéciales concernant des éléments particuliers.4
5.1 Chariots porte-broche .4
5.2 Paliers de lunette .4
6 Observations préliminaires .5
6.1 Unités de mesure.5
6.2 Référence à l'ISO 230 .5
6.3 Ordre des essais.5
6.4 Essais à réaliser.5
6.5 Instruments de mesure .5
6.6 Essais d'usinage.5
6.7 Compensation du logiciel .5
6.8 Tolérance minimale .6
7 Essais géométriques.7
7.1 Rectitude et écarts angulaires des axes linéaires.7
7.2 Perpendicularité entre les axes de coordonnées.18
7.3 Table fixe indépendante de la machine.20
7.4 Broche d’alésage .25
7.5 Broche de fraisage.31
7.6 Coulisseau.32
7.7 Plateau à surfacer intégral.36
7.8 Déplacement du coulisseau radial (axe U).39
8 Essais d'usinage.41
9 Vérification de l’exactitude et de la répétabilité de positionnement par commande
numérique.46
10 Exactitude géométrique des axes de rotation des broches porte-outils.52
Bibliographie .54
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ISO 3070-2:2007(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 3070-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 39, Machines-outils, sous-comité SC 2,
Conditions de réception des machines travaillant par enlèvement de métal.
Cette troisième édition annule et remplace l’ISO 3070-0:1982 et ISO 3070-3:1997, qui ont fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 3070 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Machines-outils — Conditions
d'essai pour le contrôle de l'exactitude des machines à aléser et à fraiser à broche horizontale:
⎯ Partie 1: Machines à montant fixe et à table mobile
⎯ Partie 2: Machines à montant mobile et à table fixe
⎯ Partie 3: Machines à montant mobile et à table mobile
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ISO 3070-2:2007(F)
Introduction
D'une façon générale, il est admis de classer les machines à aléser et à fraiser à broche horizontale en trois
groupes bien caractérisés par leur configuration particulière:
a) machines à montant fixe et à table mobile;
b) machines à montant mobile et à table fixe;
c) machines à montant mobile et à table mobile.
Ces machines ainsi que leur terminologie étaient précédemment décrites dans l'ISO 3070-0:1982. Les essais
appropriés pour le contrôle de l’exactitude étaient respectivement décrits dans l'ISO 3070-2:1997,
l'ISO 3070-3:1997 et l'ISO 3070-4:1998. L'ISO/TC 39/SC 2 a cependant décidé d'intégrer les descriptions et la
terminologie de ces machines aux parties correspondantes de l'ISO 3070 relatives aux essais pour le contrôle
de l’exactitude et de renuméroter les parties de cette série en conséquence.
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NORME INTERNATIONALE ISO 3070-2:2007(F)
Machines-outils — Conditions d'essai pour le contrôle de
l'exactitude des machines à aléser et à fraiser à broche
horizontale —
Partie 2:
Machines à montant mobile et à table fixe
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 3070 spécifie, par référence à l'ISO 230-1, à l'ISO 230-2 et à l'ISO 230-7, les
essais géométriques, les essais d’usinage, les essais de la broche et les essais pour la vérification de
l’exactitude et de la répétabilité de positionnement par commande numérique des machines à aléser et à
fraiser, à broche horizontale, à table fixe et à montant mobile, d'usage général et d’exactitude normale. La
présente partie de l’ISO 3070 spécifie également les tolérances applicables correspondant aux essais
mentionnés ci-dessus.
Ce type de machines peut être équipé de chariots porte-broche de différents types tels que chariot porte-
broche à broche d'alésage coulissante et broche de fraisage, chariot porte-broche à broche d'alésage
coulissante et plateau à surfacer et chariot porte-broche à coulisseau ou à coulisseau de fraisage.
En outre, il convient de noter que la présente partie de l’ISO 3070 concerne les machines possédant un
déplacement du montant ou du traînard du montant sur le banc (axe X), un mouvement vertical du chariot
porte-broche (axe Y), un mouvement de la broche d'alésage ou du coulisseau (axe Z) et, éventuellement, un
mouvement d'avance du coulisseau à déplacement radial dans le plateau de surfaçage (axe U). Certaines
machines possèdent également, disposé entre le banc et le montant, un traînard, muni de glissières de façon
à obtenir un mouvement supplémentaire du montant parallèlement à l'axe de la broche (axe W).
NOTE Dans l'ISO 3070-1, le mouvement du coulisseau de broche est désigné comme l'axe W.
La présente partie de l’ISO 3070 ne traite que du contrôle de l’exactitude de la machine. Elle ne concerne ni
l'examen de son fonctionnement (par exemple vibrations, bruit anormal, points durs dans les déplacements
d'organes) ni celui de ses caractéristiques (par exemple vitesses, avances). De telles vérifications sont, en
général, effectuées avant le contrôle de l’exactitude.
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 230-1:1996, Code d'essai des machines-outils — Partie 1: Précision géométrique des machines
fonctionnant à vide ou dans des conditions de finition
ISO 230-2:2006, Code d'essai des machines-outils — Partie 2: Détermination de l'exactitude et de la
répétabilité de positionnement des axes en commande numérique
ISO 230-7:2006, Code d'essai des machines-outils — Partie 7: Exactitude géométrique des axes de rotation
ISO 1101:2004, Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement géométrique —
Tolérancement de forme, orientation, position et battement
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ISO 3070-2:2007(F)
3 Terminologie et désignation des axes
3.1 Généralités
Une machine à aléser et à fraiser est une machine-outil dont le principal mouvement de coupe est réalisé par
la rotation de l'outil de coupe contre la pièce qui n’est pas en rotation et dont l'énergie de coupe est transmise
par la rotation de l'outil de coupe.
Le mouvement de coupe est engendré par le mouvement de la ou des broches et, éventuellement, par le
plateau.
NOTE Les deux expressions «aléseuses-fraiseuses» et «fraiseuses-aléseuses» sont utilisées. Toutefois, la dernière
dénomination est de préférence utilisée lorsque la broche est montée dans un manchon, un fourreau de broche ou un
coulisseau.
3.2 Types de mouvements
Les mouvements d'avance sont les suivants:
a) mouvement transversal du montant sur le banc;
b) mouvement vertical du chariot porte-broche;
c) mouvement de coulissement axial de la broche;
d) éventuellement, mouvement du coulisseau à déplacement radial sur le plateau à surfacer.
Il convient de noter que le montant du chariot porte-broche peut être monté sur glissières, de manière à
obtenir un petit mouvement d'avance longitudinal supplémentaire du montant, parallèlement à l'axe de la
broche.
La Figure 1 illustre une configuration type de quelques machines. Le Tableau 1 donne la nomenclature des
différents composants de la structure des machines représentées à la Figure 1.
Tableau 1 — Nomenclature (voir Figure 1)
Figure 1
Anglais Français Allemand
réf.
1 bed banc Maschinenbett
2 column montant du chariot porte-broche Maschinenständer
3 spindle head chariot porte-broche Spindelstock
Zwischenschlitten
4 column saddle traînard du montant
(für den Spindelstock)
5 fixed table table fixe Aufspannplatte
6 spindle broche Spindel
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NOTE Pour les composants de 1 à 6, voir Tableau 1.
Figure 1 — Machine à montant mobile et à table fixe
4 Définition des opérations d'usinage réalisées sur les machines
4.1 Alésage
L’alésage est une opération d’usinage engendrant des trous de tailles variées et géométriques dans laquelle
le principal mouvement de coupe est la rotation de l’outil de coupe en un seul point contre la pièce qui n’est
pas en rotation, où l’énergie de coupe est transmise par la rotation de l’outil de coupe.
L’alésage du diamètre de trous cylindriques, coniques, borgnes ou débouchant à une taille requise est réalisé
par une barre d’alésage afin de déterminer l’angle de coupe de l’outil d’alésage dans une bonne position,
définie avec le respect de la ligne d’axe moyenne de la broche d’alésage.
4.2 Fraisage
Le fraisage est une opération d’usinage engendrant des surfaces non asymétriques (pas de révolution) de
géométrie variable dans lequel le principal mouvement de coupe est la rotation de l’outil de coupe avec des
angles de coupe multiples contre une pièce qui n’est pas en rotation, où l’énergie de coupe est transmise par
la rotation de l’outil de coupe.
Ce sont essentiellement des opérations de fraisage frontal ou de fraisage en bout. Les outils sont montés soit
dans le cône de la broche d'alésage (voir Figure 2) soit, comme pour une fraise à surfacer, sur le nez de la
broche de fraisage.
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ISO 3070-2:2007(F)
5 Observations spéciales concernant des éléments particuliers
5.1 Chariots porte-broche
Il convient de faire référence à la Figure 2 pour les exemples des divers types de chariots porte-broche. La
nomenclature y afférente est donnée dans le Tableau 2.
Les plateaux à surfacer sont généralement munis d'un coulisseau à déplacement radial et sont soit
incorporés, soit amovibles. Les plateaux amovibles sont considérés comme des accessoires.
Il convient de noter que le plateau à surfacer incorporé peut ne pas être toujours monté sur la broche de
fraisage et qu'il peut posséder son propre palier indépendant des principaux paliers de broche.
Tableau 2 — Nomenclature (voir Figure 2)
Figure 2
Anglais Français Allemand
réf.
1 boring spindle broche à aléser Bohrspindel
2 milling spindle broche à fraiser Frässpindel
3 facing head plateau à surfacer Planscheibe
spindle head with tête de broche avec
4 Spindelstock mit Planscheibe
facing head plateau à surfacer
5 ram coulisseau Traghülse
a) Chariot porte-broche pour b) Chariot porte-broche avec c) Chariot porte-broche avec
alésage et fraisage plateau à surfacer coulisseau
NOTE Pour les éléments de 1 à 5, voir Tableau 2.
Figure 2 — Type de chariots porte-broche
5.2 Paliers de lunette
En raison d’une utilisation décroissante des longues barres d’alésage, il y a une tendance croissante à traiter
les paliers de lunette comme des parties optionnelles ou des équipements auxiliaires.
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ISO 3070-2:2007(F)
6 Observations préliminaires
6.1 Unités de mesure
Dans la présente partie de l'ISO 3070, toutes les dimensions linéaires, les écarts ainsi que toutes les
tolérances correspondantes sont exprimés en millimètres; les dimensions angulaires sont exprimées en
degrés et les écarts angulaires ainsi que les tolérances correspondantes sont principalement exprimés sous
forme de rapports (par exemple 0,00x /1 000) comme dans la méthode de base mais, dans certains cas, pour
plus de clarté, ils peuvent être exprimés en microradians ou en secondes d'arc. Il convient de toujours se
rappeler l'équivalence des expressions suivantes:
−6
0,010/1 000 = 10 × 10 = 10 µrad ≈ 2 arcsec
6.2 Référence à l'ISO 230
Pour l'application de la présente partie de l’ISO 3070, il est nécessaire de se reporter à l'ISO 230-1,
notamment en ce qui concerne l'installation de la machine avant essais, la mise en température de la broche
et des autres organes en mouvement, la description des méthodes de mesure, ainsi que l’exactitude
recommandée pour les appareils de contrôle.
Dans la case «Observations» des essais décrits dans les articles suivants, les instructions doivent être suivies
par une référence au paragraphe correspondant de l'ISO 230-1, de l'ISO 230-2 ou de l'ISO 230-7, lorsque
l’essai concerné est conforme aux spécifications de l'une ou l'autre des parties de l'ISO 230.
6.3 Ordre des essais
L'ordre dans lequel les essais sont présentés dans la présente partie de l’ISO 3070 ne définit nullement l'ordre
pratique des essais. Pour des questions de facilité de contrôle ou de montage des appareils de vérification,
les essais peuvent être réalisés dans un tout autre ordre.
6.4 Essais à réaliser
II n’est pas toujours nécessaire, ni possible, lors de l’examen d’une machine d’un type déterminé, d’effectuer
la totalité des essais figurant dans la présente partie de l’ISO 3070. Lorsque les essais sont requis à des fins
de réception, il appartient à l’utilisateur de choisir, en accord avec le fournisseur/constructeur, les seuls essais
correspondant aux composants et/ou aux propriétés de la machine qui l’intéressent. Ces essais doivent
clairement être précisés lors de la commande de la machine. On considère que la simple référence à la
présente partie de l’ISO 3070 pour les essais de réception, sans spécification des essais à effectuer,
n’engage aucun des contractants, s’il n’y a pas accord sur les frais correspondants.
6.5 Instruments de mesure
Les instruments de mesure indiqués dans les essais décrits dans les articles suivants ne le sont qu'à titre
d'exemple.
D'autres instruments mesurant les mêmes grandeurs et ayant au moins la même exactitude peuvent être
utilisés. Les comparateurs doivent avoir une résolution de 0,001 mm ou plus.
6.6 Essais d'usinage
Les essais d'usinage ne doivent être réalisés qu'avec des passes de finition et non des passes de
dégauchissage qui provoquent des efforts de coupe importants.
6.7 Compensation du logiciel
Lorsque des dispositions intégrées au logiciel sont disponibles pour la compensation des écarts
géométriques, de positionnement, de contournage et des écarts thermiques, il convient que leur utilisation
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ISO 3070-2:2007(F)
pendant ces essais soit basée sur un accord entre l’utilisateur et le fournisseur/constructeur. Lorsque la
compensation du logiciel est utilisée, celle-ci doit être indiquée dans les résultats d’essais.
6.8 Tolérance minimale
Lorsque la tolérance pour un essai géométrique est déterminée pour une étendue de mesure différente de
celle indiquée dans la présente partie de l’ISO 3070 (voir l'ISO 230-1:1996, 2.311), il faut prendre en compte
le fait que la valeur minimale de la tolérance à retenir est 0,005 mm.
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ISO 3070-2:2007(F)
7 Essais géométriques
7.1 Rectitude et écarts angulaires des axes linéaires
Objet
G1
Vérification de la rectitude du déplacement du montant (axe W):
a) dans le plan YZ (plan vertical) (EYW);
b) dans le plan ZX (plan horizontal) (EXW).
NOTE Dans le cas où un traînard du montant est prévu pour le déplacement du montant.
Schéma
Tolérance Écart constaté
a) et b) a)
0,02 pour des longueurs mesurées jusqu'à 1 000 b)
0,03 pour des longueurs mesurées au-dessus de 1 000
Tolérance locale: 0,006 pour toute longueur mesurée de 300
Instruments de mesure
Règle, comparateur/support et cales ou procédés optiques
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.232.11 et 5.232.13
Poser une règle sur la table, parallèlement au déplacement du montant (axe W), pour a) verticalement et
pour b) horizontalement. (Parallèlement signifie que les indications du comparateur en contact avec la règle
sont identiques du début à la fin du déplacement.)
Lorsque la broche peut être bloquée, un comparateur peut être monté sur celle-ci; sinon, il doit être fixé sur
le chariot porte-broche. Sa touche doit être perpendiculaire à la face de référence de la règle.
Déplacer le montant transversalement dans la direction W et noter les indications.
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ISO 3070-2:2007(F)
Objet
G2
Vérification de l'écart angulaire du déplacement du montant (axe W):
a) dans le plan YZ (EAW: tangage);
b) dans le plan XY (ECW: roulis);
c) dans le plan ZX (EBW: lacet).
Schéma
Légende
1 niveau de référence
2 lunette autocollimatrice
3 miroir
Tolérance Écart constaté
a), b) et c) a)
0,04/1 000 b)
Tolérance locale: 0,02/1 000 pour toute longueur mesurée de 300 c)
Instruments de mesure
a) Niveau de précision, interféromètre laser ou instruments de mesure optique de l'écart angulaire;
b) niveau de précision;
c) interféromètre laser, instruments de mesure optique de l'écart angulaire.
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ISO 3070-2:2007(F)
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.231.3 et 5.232.2
Le niveau ou l'instrument de mesure doit être placé sur le chariot porte-broche:
a) (EAW: tangage) dans la direction de l'axe Z (placer verticalement; pour la lunette autocollimatrice);
b) (ECW: roulis) dans la direction de l'axe X;
c) (EBW: lacet) dans la direction de l'axe Z (placer horizontalement; pour la lunette autocollimatrice).
Le niveau de référence doit être situé sur la table fixe, et le chariot porte-broche doit être au milieu de sa
course.
Lorsque le mouvement suivant l'axe W génère un déplacement angulaire du chariot porte-broche ainsi que
de la table fixe, des mesurages séparés des deux déplacements angulaires doivent être effectués et cela
doit être spécifié.
Les mesurages doivent être effectués au minimum à cinq emplacements régulièrement espacés le long de
la course, dans les deux sens de déplacement.
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ISO 3070-2:2007(F)
Objet
G3
Vérification de la rectitude du déplacement du traînard du montant (axe X):
a) dans le plan XY (plan vertical) (EYX);
b) dans le plan ZX (plan horizontal) (EZX).
Schéma
a) et b)
b) seulement
Légende
1 cible
2 fil tendu
3 lunette de visée
4 microscope
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ISO 3070-2:2007(F)
Tolérance Écart constaté
a) et b) a)
0,02 pour des longueurs mesurées jusqu'à 1 000 b)
Pour chaque 1 000 supplémentaire au-delà de 1 000,
majorer la tolérance précédente de 0,01
Tolérance maximale: 0,05
Tolérance locale: 0,006 pour toute longueur mesurée de 300
Instruments de mesure
Procédés optiques, microscope et fil tendu
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.232.11 et 5.232.13
a) Le fil tendu est déconseillé à cause de son fléchissement. La lunette de visée peut être fixée
verticalement sur la table porte-pièce de façon que le faisceau optique soit parallèle au déplacement du
traînard du montant sur l'axe X. (Parallèlement signifie que les lectures du mesurage du déplacement
aux deux extrémités du mouvement ont la même valeur.)
Lorsque la broche peut être bloquée, le miroir de visée peut être monté sur celle-ci; sinon il doit être fixé
sur le chariot porte-broche.
Déplacer le traînard du montant transversalement sur l'axe X et noter les indications.
b) Si l'on utilise le fil tendu, le microscope doit être fixé sur la broche ou le chariot porte-broche. Si l'on
utilise la méthode optique, le télescope doit être placé horizontalement.
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ISO 3070-2:2007(F)
Objet
G4
Vérification de l'écart angulaire du déplacement du traînard du montant (axe X):
a) dans le plan XY (ECX: tangage);
b) dans le plan YZ (EAX: roulis);
c) dans le plan ZX (EBX: lacet).
Schéma
Légende
1 niveau de référence
2 lunette autocollimatrice
3 miroir
Tolérance Écart constaté
a), b) et c) a)
X u 4 000: 0,04/1 000 b)
c)
X > 4 000: 0,06/1 000
Tolérance locale: 0,02/1 000 pour toute longueur mesurée de 300
Instruments de mesure
a) Niveau de précision, interféromètre laser ou instruments de mesure optique de l'écart angulaire;
b) niveau de précision;
c) interféromètre laser, instruments de mesure optique de l'écart angulaire.
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ISO 3070-2:2007(F)
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.231.3 et 5.232.2
Le niveau ou l'instrument de mesure doit être placé sur le chariot porte-broche:
a) (ECX: tangage) dans la direction de l'axe X (placer verticalement; pour la lunette autocollimatrice);
b) (EAX: roulis) dans la direction de l'axe Z;
c) (EBX: lacet) dans la direction de l'axe X (placer horizontalement; pour la lunette autocollimatrice).
Le niveau de référence doit être situé sur la table fixe et le chariot porte-broche doit être situé au milieu de
sa course.
Lorsque le mouvement suivant l'axe X génère un déplacement angulaire du chariot porte-broche ainsi que
de la table fixe, des mesurages séparés des deux déplacements angulaires doivent être effectués et cela
doit être spécifié.
Les mesurages doivent être effectués au minimum à cinq emplacements régulièrement espacés le long de
la course, dans les deux sens de déplacement.
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ISO 3070-2:2007(F)
Objet
G5
Vérification de la rectitude du déplacement du chariot porte-broche (axe Y):
a) dans le plan YZ (plan vertical passant par l'axe de la broche) (EZY);
b) dans le plan XY (plan vertical perpendiculaire à l'axe de la broche) (EXY).
Schéma
Légende
1 fil tendu
2 micro
...
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