ISO 3070-1:2007

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

ISO 3070-1-1:2007 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 fixed column and movable table. ISO 3070-1:2007 also specifies the applicable tolerances corresponding to these tests. ISO 3070-1:2007 concerns machines having have both longitudinal (Z axis) and transverse (X axis) movement of the table, a vertical movement of the spindle head (Y axis), movement of the boring spindle or ram (W axis) and, possibly, a feed movement of radial facing slide in the facing head (U axis), and that may include a rotary or indexing table. ISO 3070-1:2007 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 1: Machines à montant fixe et à table mobile

L'ISO 3070-1:2007 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 montant fixe et à table mobile, d'usage général et d'exactitude normale. L'ISO 3070-1:2007 spécifie également les tolérances applicables correspondant aux essais mentionnés ci-dessus. En outre, il faut tenir compte que l'ISO 3070-1:2007 concerne les machines possédant un déplacement longitudinal (axe Z) et un mouvement transversal (axe X) de la table, un mouvement vertical du chariot porte-broche (axe Y), un mouvement de la broche d'alésage ou du coulisseau (axe W) et éventuellement un mouvement d'avance du coulisseau à déplacement radial (axe U) et peut inclure une table pivotante ou à indexer. L'ISO 3070-1:2007 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, etc.) ni celui de ses caractéristiques (par exemple vitesses, avances, etc.). De telles vérifications sont, en général, effectuées avant le contrôle de l'exactitude.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 09-Dec-2007
• ICS: 25.080.20 - Boring and milling machines
• Technical Committee: ISO/TC 39/SC 2 - Test conditions for metal cutting machine tools
• Drafting Committee: ISO/TC 39/SC 2 - Test conditions for metal cutting machine tools
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 20-Sep-2019

Relations

• Revises: ISO 3070-0:1982 - Acceptance conditions for boring and milling machines with horizontal spindle — Testing of the accuracy — Part 0: General introduction
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Revises: ISO 3070-2:1997 - Test conditions for boring and milling machines with horizontal spindle — Testing of the accuracy — Part 2: Table-type machines
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 3070-1
Third edition
2007-12-15
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
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
Reference number
ISO 3070-1:2007(E)
ISO 2007
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ISO 3070-1:2007(E)
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© ISO 2007

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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 3070-1:2007(E)
Contents Page

Foreword............................................................................................................................................................ iv

Introduction ........................................................................................................................................................ v

1 Scope ......................................................................................................................................................1

2 Normative references ............................................................................................................................1

3 Terminology and designation of axes .................................................................................................2

4 Definition of the machining operations carried out on these machines..........................................3

4.1 Boring operations..................................................................................................................................3

4.2 Milling operations ..................................................................................................................................4

5 Special remarks concerning particular elements...............................................................................4

5.1 Spindle heads.........................................................................................................................................4

5.2 Tables......................................................................................................................................................5

5.3 Steady blocks.........................................................................................................................................5

6 Preliminary remarks ..............................................................................................................................5

6.1 Measuring units .....................................................................................................................................5

6.2 Reference to ISO 230-1..........................................................................................................................5

6.3 Testing sequence...................................................................................................................................5

6.4 Tests to be performed ...........................................................................................................................5

6.5 Measuring instruments .........................................................................................................................6

6.6 Machining tests......................................................................................................................................6

6.7 Software compensation ........................................................................................................................6

6.8 Minimum tolerance ................................................................................................................................6

7 Geometric tests......................................................................................................................................7

7.1 Straightness and angular deviations of coordinate axes..................................................................7

7.2 Squareness between coordinate axes...............................................................................................13

7.3 Table......................................................................................................................................................15

7.4 Indexing or rotary table.......................................................................................................................18

7.5 Boring spindle......................................................................................................................................21

7.6 Milling spindle......................................................................................................................................27

7.7 Ram .......................................................................................................................................................28

7.8 Integral facing head.............................................................................................................................31

7.9 Steady block.........................................................................................................................................35

8 Machining tests....................................................................................................................................36

9 Checking accuracy and repeatability of positioning by numerical control...................................43

10 Geometric accuracy of axes of rotation of tool-holding spindles ..................................................49

Bibliography ......................................................................................................................................................51

© ISO 2007 – All rights reserved iii
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ISO 3070-1:2007(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 3070-1 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 3070-2:1997, 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
iv © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 3070-1:2007(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.
© ISO 2007 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 3070-1:2007(E)
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
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 fixed

column and movable 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 both longitudinal (Z-axis) and transverse (X-axis) movement

of the table, a vertical movement of the spindle head (Y axis), movement of the boring spindle or ram (W axis)

and, possibly, a feed movement of radial facing slide in the facing head (U axis), and that may include a rotary

or indexing table.

NOTE In other parts of ISO 3070 spindle ram movement is designated as the Z 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 3070-1:2007(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) longitudinal, transverse and possibly rotary movements of the table;
b) vertical movement of the spindle head;
c) axial movement of the spindle;
d) possible movement of radial facing slide in the facing head.

Table 1 provides the nomenclature for various structural components of machines shown in Figure 1. Figure 1

shows two possible configurations of boring and milling machines with fixed column and movable table: one

with a non-rotary movable table and the other with an integral rotary table.
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
4 table saddle traînard Bettschlitten
5 table table Aufspanntisch
6 rotary table table pivotante Drehtisch
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ISO 3070-1:2007(E)
a) Machine with non-rotary movable table
b) Machine slide with integral rotary table

NOTE 1 ISO 841 nomenclature was not used here in respect of the W axis in order to ensure consistency in this part of

ISO 3070 for machines with and without W axis.
NOTE 2 For components 1 to 6, see Table 1.
Figure 1 — Machines with movable table with and without integral rotary 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.

In the case of coaxial bores situated on opposite faces of the same workpiece, the operation may be carried

out using a boring bar, supported between the machine boring spindle and the steady stock located on the

other side of the table. Alternatively, if the machine has a rotary table, such an operation can be carried out by

rotating the table 180° to bore the opposite side of the workpiece with the same boring tool located on the

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ISO 3070-1:2007(E)

boring bar that is mounted on the boring spindle without any steady support (reverse boring). Although more

economical, this alternative method requires closer tolerances for table angular positioning as well as for the

axis of rotation errors.
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.

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
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ISO 3070-1:2007(E)
5.2 Tables

Tables may have various rectilinear and rotary movements for positioning and feed.

The two main rectilinear movements, the directions of which are perpendicular to each other, are used either

for positioning the table or giving specified work feeds.
The rotary movement of the table may be used
a) for angular positioning in the plane of the table rotation,
b) as a circular work feed for milling operations,
c) for circular cutting movements for turning operations.
5.3 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

or arcseconds may be used for clarification purposes. The equivalence of the following expressions should

always be kept in mind:
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 of 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.
© ISO 2007 – All rights reserved 5
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ISO 3070-1:2007(E)
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.
6 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 3070-1:2007(E)
7 Geometric tests
7.1 Straightness and angular deviations of linear axes
Object
Checking of the straightness of the table saddle movement (Z axis):
a) in the YZ plane (vertical plane) (EYZ);
b) in the ZX plane (horizontal plane) (EXZ).
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

Lock the table in the mid-travel position in the X-axis direction and lock the spindle head in mid-travel.

Set a straightedge on the table, parallel to the table saddle movement (Z 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, mount the linear displacement sensor 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 table saddle in the Z-axis direction and note the readings.
© ISO 2007 – All rights reserved 7
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ISO 3070-1:2007(E)
Object
Checking of the angular deviation of the table saddle movement (Z axis):
a) in the YZ plane (EAZ: pitch);
b) in the XY plane (ECZ: roll);
c) in the ZX plane (EBZ: 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
Observations and references to ISO 230-1:1996 5.231.3 and 5.232.2
The level or instrument shall be placed on the table:
a) (EAZ: pitch) in the Z-axis direction (set vertically for an autocollimator);
b) (ECZ: roll) in the X-axis direction
c) (EBZ: yaw) in the Z-axis direction (set horizontally for an autocollimator).

The reference level shall be located on the spindle head, and the spindle head shall be in mid-travel.

When Z-axis motion causes an angular movement of both spindle head and 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.
8 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 3070-1:2007(E)
Object
Checking of the straightness of the table movement (X axis):
a) in the XY plane (vertical plane) (EYX);
b) in the ZX plane (horizontal plane) (EZX).
Diagram
Tolerance Measured deviations
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

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

Lock the saddle in mid-travel in the Z-axis direction and lock the spindle head in mid-travel.

Set a straightedge at the middle position of the table, parallel to the table movement (X 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, mount the linear displacement sensor 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 table in the X-axis direction and note the readings.
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ISO 3070-1:2007(E)
Object
Checking of the angular deviation of the table 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 deviations
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
Observations and references to ISO 230-1:1996 5.231.3 and 5.232.2
The level or instrument shall be placed on the table:
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 spindle head, which shall be in mid-travel.

When X-axis motion causes an angular movement of both spindle head and work-holding 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 3070-1:2007(E)
Object
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
Tolerance Measured deviations
a) and b) a)
0,02 for any measuring length of 1 000 b)
Measuring instruments

Cylindrical square, surface plate, adjustable blocks and linear displacement sensor/support or optical methods

Observations and references to ISO 230-1:1996 5.232.11

Set a cylindrical square on the table so that the straightedge is parallel to the movement of the spindle head

(Y axis) (parallel means that the reading of the linear displacement sensor touching the straightedge at both

ends of the movement is the same value).
Lock the table and table saddle in mid-travel.

If the spindle can be locked, mount the linear displacement sensor on it. If the spindle cannot be locked,

mount the linear displacement sensor on the spindle head.

a) Apply the stylus of the linear displacement sensor to the cylindrical square in the Z-axis direction and

move the head in the Y-axis direction through the measuring length.

b) Apply the stylus of the linear displacement sensor to the cylindrical square in the X-axis direction and

carry out the same procedure as specified above.
© ISO 2007 – All rights reserved 11
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ISO 3070-1:2007(E)
Object
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 deviations
a) and b) a)
Y u 4 000: 0,04/1 000 b)
Y > 4 000: 0,06/1 000
Measuring instruments

a) Precision level, laser interferometer or other optical angular deviation measuring instruments

b) Surface plate, cylindrical square, level and linear displacement sensors/support arm

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.

b) Mount a surface plate on the table and adjust it so that its face is levelled.

Place a cylindrical square on the surface plate so that it is touched 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.
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 3070-1
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 1:
Machines à montant fixe et à table mobile
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
Numéro de référence
ISO 3070-1:2007(F)
ISO 2007
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ISO 3070-1:2007(F)
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Publié en Suisse
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ISO 3070-1:2007(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 ..................................................................................................................................................4

5 Observations spéciales concernant des éléments particuliers........................................................4

5.1 Chariots porte-broche ...........................................................................................................................4

5.2 Tables......................................................................................................................................................5

5.3 Paliers de lunettes .................................................................................................................................5

6 Observations préliminaires ..................................................................................................................5

6.1 Unités de mesure...................................................................................................................................5

6.2 Référence à l'ISO 230-1 .........................................................................................................................5

6.3 Ordre des essais....................................................................................................................................5

6.4 Essais à réaliser.....................................................................................................................................5

6.5 Instruments de mesure .........................................................................................................................6

6.6 Essais d'usinage....................................................................................................................................6

6.7 Compensation du logiciel .....................................................................................................................6

6.8 Tolérance minimale ...............................................................................................................................6

7 Essais géométriques.............................................................................................................................7

7.1 Rectitude et écarts angulaires des axes de coordonnées ................................................................7

7.2 Perpendicularité entre les axes de coordonnées.............................................................................13

7.3 Table......................................................................................................................................................15

7.4 Indexation ou table rotative................................................................................................................18

7.5 Broche d’alésage .................................................................................................................................21

7.6 Broche de fraisage...............................................................................................................................27

7.7 Coulisseau............................................................................................................................................28

7.8 Plateau à surfacer intégral..................................................................................................................31

7.9 Palier de la lunette ...............................................................................................................................35

8 Essais d'usinage..................................................................................................................................36

9 Vérification de l’exactitude et de la répétabilité de positionnement par commande

numérique.............................................................................................................................................43

10 Exactitude géométrique des axes de rotation des broches porte-outil.........................................49

Bibliographie .....................................................................................................................................................51

© ISO 2007 – Tous droits réservés iii
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ISO 3070-1:2007(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 3070-1 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 l’ISO 3070-2:1997, 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 3070-1:2007(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 3070-1:2007(F)
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
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 montant fixe et à table 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 faut tenir compte que la présente partie de l'ISO 3070 concerne les machines possédant un

déplacement longitudinal (axe Z) et un mouvement transversal (axe X) de la table, un mouvement vertical du

chariot porte-broche (axe Y), un mouvement de la broche d’alésage ou du coulisseau (axe W) et

éventuellement un mouvement d’avance du coulisseau à déplacement radial (axe U) et peut inclure une table

pivotante ou à indexer.

NOTE Dans les autres parties de l'ISO 3070 le mouvement du coulisseur de broche est désigné comme l'axe Z.

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, etc.) ni celui de ses caractéristiques (par exemple vitesses, avances, etc.). 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 3070-1:2007(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.
3.2 Types de mouvements
Les mouvements d'avance sont les suivants:
a) mouvements longitudinal, transversal et, éventuellement, rotatif de la table;
b) mouvement vertical du porte-broche;
c) mouvement de coulissement axial de la broche;

d) éventuellement, mouvement du coulisseau à déplacement radial sur le plateau à surfacer.

Le Tableau 1 donne la nomenclature des différents composants de la structure des machines représentées à

la Figure 1. La Figure 1 illustre deux configurations possibles de machine à aléser et à fraiser à montant fixe

et à table mobile: l'une à table mobile non pivotante et l'autre à table pivotante incorporée.

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
4 table saddle traînard Bettschlitten
5 table table Aufspanntisch
6 rotary table table pivotante Drehtisch
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ISO 3070-1:2007(F)
a) Machine à table mobile non pivotante
b) Glissière de la machine à table pivotante incorporée

NOTE 1 La nomenclature de l'ISO 841 n'est pas utilisée en ce qui concerne l'axe W ici, de façon à assurer une

consistance dans la présente partie de l'ISO 3070 pour les machines avec ou sans axe W.

NOTE 2 Pour les composants de 1 à 6, voir Tableau 1.
Figure 1 — Machine à table mobile avec et sans table pivotante incorporée
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.

Dans le cas d’alésage coaxiaux situés sur deux faces opposées d’une même pièce, l’opération peut être

réalisée avec une barre d’alésage supportée entre la broche d’alésage de la machine et le palier de lunette

situé de l’autre côté de la table. En alternative, si la machine a une table pivotante, une telle opération peut

être réalisée par rotation de la table de 180° afin d’aléser le côté opposé de la pièce avec le même outil

d’alésage situé sur la barre d’alésage qui est monté sur la broche d’alésage sans palier de lunette (alésage à

la retourne). Bien que cette dernière méthode soit plus économique, elle impose des tolérances plus serrées

pour le positionnement angulaire de la table ainsi que pour les erreurs d’axe de rotation.

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ISO 3070-1:2007(F)
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.
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

4 spindle head with facing head tête de broche avec plateau à surfacer Spindelstock mit Planscheibe

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 — Types de chariots porte-broche
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ISO 3070-1:2007(F)
5.2 Tables

Les tables peuvent présenter divers mouvements rectilignes et circulaires lors de la mise en position et de

l'avance.

Les deux principaux mouvements rectilignes, dont les directions sont perpendiculaires, servent soit à la mise

en position de la table, soit à l'obtention des avances de travail déterminées.
Le mouvement de rotation de la table peut être utilisé

a) comme mise en position angulaire donnée par rotation de la table dans son plan,

b) comme avance circulaire de travail pour les opérations de fraisage,
c) comme mouvement circulaire de coupe pour les opérations de tournage.
5.3 Paliers de lunettes

En raison d’une utilisation décroissante des longues barres d’alésage, il y a une tendance croissante à traiter

les paliers de lunettes comme des parties optionnelles ou des équipements auxiliaires.

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 rapport (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:
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 de 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

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ISO 3070-1:2007(F)

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 quantités 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

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 de 0,005 mm.
6 © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 3070-1:2007(F)
7 Essais géométriques
7.1 Rectitude et écarts angulaires des axes linéaires
Objet
Vérification de la rectitude du déplacement du chariot porte-table (axe Z):
a) dans le plan YZ (plan vertical) (EYZ);
b) dans le plan ZX (plan horizontal) (EXZ).
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

La table doit être bloquée à mi-course dans l’axe X et le chariot porte-broche doit être bloqué à

mi-course.

Poser une règle sur la table, parallèlement au déplacement du chariot porte-table (axe Z), pour a)

verticalement et pour b) horizontalement (parallèlement signifie que les indications du comparateur en

contact avec la règle sont identiques au début et 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 chariot porte-table transversalement dans la direction (Z) et noter les indications.

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ISO 3070-1:2007(F)
Objet
Vérification de l'écart angulaire du déplacement du chariot porte-table (axe Z):
a) dans le plan YZ (EAZ: tangage);
b) dans le plan XY (ECZ: roulis);
c) dans le plan ZX (EBZ: 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
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 la table:

a) (EAZ: tangage) dans la direction de l'axe Z (placer verticalement; pour la lunette autocollimatrice);

b) (ECZ: roulis) dans la direction de l'axe X;

c) (EBZ: lacet) dans la direction de l'axe Z (placer horizontalement; pour la lunette autocollimatrice).

Le niveau de référence doit être situé sur le chariot porte-broche, celui-ci devant être au milieu de sa course.

Lorsque le mouvement suivant l'axe Z génère un déplacement angulaire du chariot porte-broche ainsi que

de la table, 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 3070-1:2007(F)
Objet
Vérification de la rectitude du déplacement de la table (axe X):
a) dans le plan XY (plan vertical) (EYX);
b) dans le plan ZX (plan horizontal) (EZX).
Schéma
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
Règle, comparateur/support et cales ou procédés optiques.
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.232.11 et 5.232.13

Le traînard doit être bloqué à mi-course dans la direction de l’axe X et le chariot porte-broche doit être

bloqué à mi-course.

Poser une règle sur la table, en position médiane, parallèlement au déplacement de la table

(axe X), 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 la table transversalement dans la direction X et noter les indications.
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ISO 3070-1:2007(F)
Objet
Vérification de l'écart angulaire du déplacement de la table (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 autocollimateur
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.
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 la table:

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:
...