ISO/FDIS 13041-2

Test conditions for numerically controlled turning machines and turning centres — Part 2: Geometric tests for machines with a vertical workholding spindle

Conditions d'essai des tours à commande numérique et des centres de tournage — Partie 2: Essais géométriques pour les machines à broche porte-pièce verticale

General Information

• Status: Withdrawn
• ICS: 25.040.20 - Numerically controlled 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: 5098 - Project deleted
• Completion Date: 16-Mar-2017

Relations

• Revises: ISO 13041-2:2008 - Test conditions for numerically controlled turning machines and turning centres — Part 2: Geometric tests for machines with a vertical workholding spindle
• Effective Date: 20-Oct-2012

Standards Content (Sample)

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 13041-2
ISO/TC 39/SC 2
Test conditions for numerically
Secretariat: ASI
controlled turning machines and
Voting begins on:
2016-09-09 turning centres —
Voting terminates on:
Part 2:
2016-11-04
Geometric tests for machines with a
vertical workholding spindle
Conditions d’essai des tours à commande numérique et des centres de
tournage —
Partie 2: Essais géométriques pour les machines à broche porte-pièce
verticale
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO-
ISO/FDIS 13041-2:2016(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN-
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2016

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
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CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
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Fax [phone]
[e-mail]
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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Preliminary remarks . 2
4.1 Measurement units. 2
4.2 Reference to ISO 230-1 and ISO 230-7 . 3
4.3 Machine levelling . 3
4.4 Test sequence . 3
4.5 Test to be performed . 3
4.6 Measuring instruments . 3
4.7 Diagrams . 3
4.8 Software compensation . 4
4.9 Gravity influence for two railhead machines . 4
4.10 Tolerances . 4
4.11 Machine classifications . 4
4.12 Linear motions . 4
4.13 Turrets or toolholding components (element) . 4
4.14 Machine configurations and designation of axes . 5
5 Geometric tests . 9
5.1 Workholding spindle or table . . 9
5.2 Linear axes X and Z .11
5.3 Cross-rail movement .19
5.4 Test related to Y-axis .24
5.5 Tool holder(s) and turret(s) .29
5.6 Toolholding spindle(s) .31
Annex A (informative) Tests for checking the accuracy of axes of rotation .34
Annex B (informative) Terms in non-ISO languages .40
Bibliography .41
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ISO/FDIS 13041-2:2016(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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
The committee responsible for this document is ISO/TC 39, Machine tools, Subcommittee SC 2, Test
conditions for metal cutting machine tools.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 13041-2:2008), which has been
technically revised.
A list of all parts in the ISO series can be found on the ISO website.
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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

Introduction
A turning centre is a machine tool in which the principal movement is the rotation of the workpiece
against the stationary cutting tool(s). It is a numerically controlled machine tool capable of performing
multiple machining operations, including milling, turning, boring, drilling and tapping, as well as
automatic tool changing from a magazine or similar storage unit in accordance with a machining
program.
The objective of ISO 13041 (all parts) is to provide information as wide and comprehensive as possible
on geometric, positional, contouring, thermal and machining tests which can be carried out for
comparison, acceptance, maintenance or any other purpose.
ISO 13041 (all parts) specifies, with reference to ISO 230-1 and ISO 230-7, tests for turning centres
and numerically controlled turning machines with/without tailstocks standing alone or integrated
in flexible manufacturing systems. ISO 13041 (all parts) also establishes the tolerances or maximum
acceptable values for the test results corresponding to general-purpose and normal-accuracy turning
centres and numerically controlled turning machines.
© ISO 2016 – All rights reserved v

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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 13041-2:2016(E)
Test conditions for numerically controlled turning
machines and turning centres —
Part 2:
Geometric tests for machines with a vertical
workholding spindle
1 Scope
This document specifies, with reference to ISO 230-1 and ISO 230-7, the geometric tests for general
purpose numerically controlled (NC) turning machines and turning centres with vertical workholding
spindles, as well as the corresponding applicable tolerances.
This document explains different concepts or configurations and common features of NC turning
machines and turning centres with vertical workholding spindles. It also provides a terminology and
designation of controlled axes (see Figures 1, 2, 3, and 4).
This document 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). Test not concerning the pure geometric accuracy of the
machine are dealt with in other parts of ISO 13041.
NOTE In addition to terms used in the official ISO languages (English and French), this document gives
the equivalent terms in German, Italian and Persian languages in Annex B. These are published under the
responsibility of the member body/National Committee for Germany (DIN), Italy (UNI), and Iran (ISIRI) and are
given for information only. Only the terms and definitions given in the official languages can be considered as ISO
terms and definitions.
2 Normative references
The following documents are referred to in text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 230-1:2012, Test code for machine tools — Part 1: Geometric accuracy of machines operating under
no-load or quasi-static conditions
ISO 230-7:2015, Test code for machine tools — Part 7: Geometric accuracy of axes of rotation
ISO 841:2001, Industrial automation systems and integration — Numerical control of machines —
Coordinate system and motion nomenclature
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
• IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
• ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

3.1
turning machine
machine tool in which the principal movement is the rotation of the workpiece against the stationary
cutting tool(s)
3.2
numerical control
NC
computerized numerical
CNC
automatic control of a process performed by a device that makes use of numerical data introduced
while the operation is in progress
[SOURCE: ISO 2806:1994, 2.1.1 and 2.1.2, modified]
3.3
numerically controlled turning machine
NC turning machine
turning machine (3.1) that operates under numerical control or computerized numerical control (3.2)
3.4
numerically controlled vertical spindle-turning machine
numerically controlled turning machine (3.3) where the workpiece is mounted on a vertical workholding
spindle against the stationary cutting tool(s) and where cutting energy is brought by the workpiece and
not by the tool
Note 1 to entry: This machine is controlled by numerical control (NC) providing automatic function.
Note 2 to entry: For vertical spindle-turning machines with inverted workholding spindle, i.e. with workholding
device at the lower end of the spindle, see ISO 13041-3.
3.5
vertical spindle-turning centre
numerically controlled vertical spindle-turning machine (3.4) equipped with toolholding spindles and the
capacity to orientate the workholding spindle around its axis
Note 1 to entry: Such a machine can perform several operations such as milling, tapping, drilling, and others by
power driven tools nested in live spindles.
Note 2 to entry: This machine may include additional features such as automatic tool changing from a magazine
or Y-axis motion.
Note 3 to entry: For vertical spindle-turning machines with inverted workholding spindle, i.e. with workholding
device at the lower end of the spindle, see ISO 13041-3.
4 Preliminary remarks
4.1 Measurement units
In this document, all linear dimensions, deviations, and corresponding tolerances are expressed
in millimetres; angular dimensions are expressed in degrees, and angular deviations and the
corresponding tolerance are expressed in ratios; but in some cases, micro-radians or arc seconds 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 in
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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

4.2 Reference to ISO 230-1 and ISO 230-7
To apply this document, reference shall be made to ISO 230-1, especially for installation of the machine
before testing, warming up of the spindle and moving components, description of measuring methods
and recommended instrument uncertainty of testing equipment.
In the “Observation” block of the tests described in Clause 5, the instructions are preceded by a reference
to the corresponding clause in ISO 230-1:2012 or in ISO 230-7:2015 in cases where the test concerned
is in compliance with their specifications. Tolerances are given for each test (see G1 to G20, R1 and R2).
4.3 Machine levelling
Prior to conducting tests on a machine, the machine should be levelled according to the recommendations
of the supplier/manufacturer (see ISO 230-1:2012, 6.1.2).
4.4 Test sequence
The sequence in which tests are presented in this document in no way defines the practical order of
testing. In order to make the mounting of instruments or gauging easier, tests may be performed in
any order.
4.5 Test to be performed
When testing a machine, it is not always necessary or possible to carry out all the tests described in
this document. When the tests are required for acceptance purposes, it is up to the user to choose,
in agreement with the 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. Mere reference to this document for the acceptance tests, without specifying the tests to be
carried out, and without agreement on the relevant expenses, cannot be considered as binding for any
contracting party (see also ISO 230-1:2012, Annex A).
4.6 Measuring instruments
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,
measurement uncertainty may be used. Reference shall be made to ISO 230-1:2012, Clause 5, that
indicates the relationship between measurement uncertainties and the tolerances.
When a “dial gauge” is referred to, it can mean not only dial test indicators (DTI) but any type of linear
displacement sensor such as analogue or digital dial gauges, linear variable differential transformer
(LVDTs), linear scale displacement gauges, or non-contact sensors, when applicable to the test concerned
(see ISO 230-1:2012, Clause 4).
Similarly, when a ”straightedge” is referred to, it can mean any type of straightness reference artefact,
such as a granite or ceramic or steel or cast iron straightedge, one arm of a square, one generating line on
a cylinder square, any straight path on a reference cube, or a special, dedicated artefact manufactured
to fit in the T-slots or other references.
In the same way, when a “square” is mentioned, it can mean any type of squareness reference artefact,
such as a granite or ceramic or steel or cast iron square, a cylinder square, a reference cube, or, again, a
special, dedicated artefact.
4.7 Diagrams
In this document, for reasons of simplicity, the diagrams associated with geometric tests generally
illustrate only one type of machine.
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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

4.8 Software compensation
When built-in software facilities are available for compensating certain geometric deviations, their
use during these tests for acceptance purposes shall be based on an agreement between the user and
the manufacturer/supplier, with due consideration of the machine tool intended use. When software
compensation is used, this shall be stated in the test report. It shall be noted that when software
compensation is used, axes shall not be locked for test purposes (see ISO/TR 16907).
4.9 Gravity influence for two railhead machines
For machine tools provided with two slides on the cross rail [see Figures 2 a) and b) and Figure 4],
the railhead not under test shall be in a defined park position according to the manufacturer’s
recommendation. If both railheads are used, the deviations may change due to gravity influences.
4.10 Tolerances
In this document, all tolerance values (see in ISO 230-1:2012, 4.1) are guidelines. When they are used for
acceptance purposes, other values can be agreed upon between the user and the manufacturer/supplier.
The required/agreed tolerance values are to be clearly stated when ordering the machine.
When the tolerance for a geometric test is established for a measuring length different from that given
in this document (see ISO 230-1:2012, 4.1), it shall be taken into consideration that the minimum value
of tolerance is 0,005 mm.
4.11 Machine classifications
The machines considered in this document are divided into the following basic configurations:
— Type A: single-column machines (Figure 1); related nomenclature is given in Table 1 and Figure 3.
— Type B: double-column machines (Figure 2); related nomenclature is given in Table 2 and Figure 4.
Type B machine configurations are further classified into the following types:
— fixed columns — portal type;
— moving columns — gantry type.
4.12 Linear motions
For simplicity, all the machine examples shown in Figures 1 and 2 use the axis designation of a letter
and a number (e.g. X, X1, X2,…) as defined in ISO 841:2001, 6.1. In all examples, the use of the letters U,
V, or W could be substituted.
4.13 Turrets or toolholding components (element)
Depending on the machine configuration, cutting tools (stationary or power driven) can be clamped
in a tool holder or in a turret located on the railhead ram and/or the side head ram and/or the turret.
An automatic tool change device can also be used. However, this document does not provide any test
methods for automatic tool change operations.
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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

4.14 Machine configurations and designation of axes
a)  Compound head type b)  Shared motion
[t Z X b C’ w] (moving workholding spindle) type
[t Z b X’ C’ w]
c)  Shared motion d)  Compound workholding
(moving head/saddle) type spindle type
[t X b Z’ C’ w] [t b X’ Z’ C’ w]
Figure 1 — Examples of machine configurations: Single-column machines (Type A)
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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)


a)  Fixed column, moving cross-rail b) Fixed column, fixed cross-rail
[t Z1 X1 Z b C’ w] [t Z1 X1 b C’ w]
1 1
[t Z2 X2 Z b C’ w] [t Z2 X2 b C’ w]
2 2
c)  Moving column (gantry type), d)  Fixed column (portal type),
moving cross-rail moving workholding spindle (Y-axis)
[t Z1 X Z Y b C’ w] [t Z X b Y’ C’ w]
Figure 2 — Examples of machine configurations: Double-column machines (Type B)
6 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

NOTE See Table 1 for the key.
Figure 3 — Single-column machines [t Z X b C’ w]
Table 1 — Terminologies corresponding to Figure 3
Description of item
Item
Designation
number
English French
1 C’ workholding spindle (turntable) plateau tournant
2 base base
3 column montant
4 cross-rail traverse porte-chariot
5 X railhead (saddle) coulant du chariot de traverse (traînard)
6 Z tool holder slide chariot de tourelle
7 tool holder porte-outils
NOTE For languages other than official ISO languages, see Table B.1.
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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)


NOTE See Table 2 for the key.
Figure 4 — Double-column machines [t Z1 X1 Z b C’w]/[t2 Z2 X2 Z b C’ w]
1
Table 2 — Terminologies corresponding to Figure 4
Description of item
Item
Designation
number
English French
1 C’ workholding spindle (turntable) Brouche (plateau) tournant
2 base base
3 right-hand column montant droit
4 left-hand column montant gauche
5 Z(W) cross-rail traverse
6 Z1 railhead ram coulisseau du chariot de traverse
7 X1, X2 railhead (saddle) chariot de traverse (traînard)
8 Z2 railhead ram coulisseau du chariot de traverse
9 bridge entretoise
10 tool holder porte-outil
NOTE For languages other than official ISO languages, see Table B.2.
8 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

5 Geometric tests
5.1 Workholding spindle or table
Object G1
Checking of the face run-out of workholding table or spindle
a)  face run-out of the workholding table surface;
b)  face run-out of the spindle face.
Diagram
Tolerance Measured deviation
a)  For diameters up to 1 000 mm:                        0,010 a)
   For every further increase of up to 1 000 mm diameter: +0,010
b)  For all diameters:                                     0,010 b)
Measuring instruments
a) and b)  Linear displacement sensor
Observations and references to ISO 230-1:2012, 9.1
a)  The dial gauge shall be placed on a component of the machine tool carrying the tool and shall be
placed as near as possible to the workholding table periphery and approximately 180° from the posi-
tion occupied by the tool when the workholding table was machined in situ (see also Test R1).
Cross-rail and railhead locked in position, where possible.
b)  The dial gauge measurements shall be taken on the maximum diameter of the spindle face.

© ISO 2016 – All rights reserved 9

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

Object G2
Checking of run-out of
a)  the workholding table bore;
b)  the external cylindrical surface of the workholding table (in the case of a workhold-
ing table not having a central bore);
c)  centring diameter of the workholding spindle.
Diagram
Tolerance Measured deviation
a)  For workholding spindle diameter up to 1 000 mm:          0,010 a)
   For workholding spindle diameter greater than 1 000 mm:    max 0,020
b)  For diameter up to 1 000 mm:                              0,010 b)
   For every further increase of up to 1 000 mm diameter:      +0010
c)  For all centering diameter sizes:                             0,010 c)
Measuring instruments
Linear displacement sensor
Observations and references to ISO 230-1:2012, 12.5
a) and b)  The dial gauge shall be placed approximately 180° from the position occupied by the tool
when the workholding table was machined.
Cross-rail, railhead and slide locked in position, where possible.
The dial gauge should be placed on the tool holder close to the tool position.
c)  See ISO 230-1:2012, 12.5.2. When the surface is conical, the stylus of the dial gauge shall be nor-
mal to the contacting surface.
10 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

5.2 Linear axes X and Z
Object G3
Checking of the straightness of the railhead (X-axis) motion on the cross-rail
a)  in the vertical ZX plane (E );
ZX
b)  in the horizontal XY plane (E ).
YX
NOTE  Test setup shown in b) is for turning centres only.
Diagram
Tolerance Measured deviation
For a) and b) a)
0,020 for measuring length of 1 000 mm b)
Add 0,010 for each additional length of 500 mm
Local tolerance: 0,010 for any measuring length of 500 mm
Measuring instruments
a)  Straightness reference artefact, adjustable blocks and linear displacement sensor or optical
equipment
b)  Straightness reference artefact, adjustable blocks and linear displacement sensor or optical equip-
ment or taut wire and microscope
Observations and references to ISO 230-1:2012, 8.2
If the column or workholding spindle (table) is movable in the Y-axis direction, it shall be positioned
such that the measuring line should be close to the workholding spindle axis of rotation.
Position the railhead ram in the middle position of its travel. The straightedge shall be placed on the
work holding spindle or table perpendicular to the C-axis, or the lack of squareness shall be consid-
ered in the measurement.
The dial gauge, the interferometer, the target or the microscope shall be mounted on the railhead
near the position of a tool.
Alternatively, when the straightedge is not aligned mechanically, the results can be evaluated accord-
ing to ISO 230-1:2012, 3.4.8.
© ISO 2016 – All rights reserved 11

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

Object G4
Checking of the angular deviations of the railhead motion on the cross-rail (X-axis)
a)  in the ZX plane E (pitch);
BX
b)  in the YZ plane E (roll);
AX
c)  in the XY plane E (yaw).
CX
Diagram
Key
1  measuring level     3  autocollimator
2  reference level      4  mirror
Tolerance Measured deviation
For a), b), and c). a)
For measuring length up to 1 600 mm:  0,040/1 000 (40 µrad) b)
For measuring length over 1 600 mm:  0,060/1 000 (60 µrad) c)
Measuring instruments
a)  Precision level, or optical angular deviation measuring instrument
b)  Precision level
c)  Optical angular deviation measuring instrument
Observations and references to ISO 230-1:2012, 3.4.16, 8.4
The measuring level or instrument shall be placed on the tool holder.
a)  (E : pitch) level, or optical instrument oriented in the ZX plane (set vertically);
BX
b)  (
...

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Preliminary remarks . 2
4.1 Measurement units. 2
4.2 Reference to ISO 230-1 and ISO 230-7 . 3
4.3 Machine levelling . 3
4.4 Test sequence . 3
4.5 Test to be performed . 3
4.6 Measuring instruments . 3
4.7 Diagrams . 3
4.8 Software compensation . 4
4.9 Gravity influence for two railhead machines . 4
4.10 Tolerances . 4
4.11 Machine classifications . 4
4.12 Linear motions . 4
4.13 Turrets or toolholding components (element) . 4
4.14 Machine configurations and designation of axes . 5
5 Geometric tests . 9
5.1 Workholding spindle or table . . 9
5.2 Linear axes X and Z .11
5.3 Cross-rail movement .19
5.4 Test related to Y-axis .24
5.5 Tool holder(s) and turret(s) .29
5.6 Toolholding spindle(s) .31
Annex A (informative) Tests for checking the accuracy of axes of rotation .34
Annex B (informative) Terms in non-ISO languages .40
Bibliography .41
© ISO 2016 – All rights reserved iii

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ISO/FDIS 13041-2:2016(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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
The committee responsible for this document is ISO/TC 39, Machine tools, Subcommittee SC 2, Test
conditions for metal cutting machine tools.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 13041-2:2008), which has been
technically revised.
A list of all parts in the ISO series can be found on the ISO website.
iv © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

Introduction
A turning centre is a machine tool in which the principal movement is the rotation of the workpiece
against the stationary cutting tool(s). It is a numerically controlled machine tool capable of performing
multiple machining operations, including milling, turning, boring, drilling and tapping, as well as
automatic tool changing from a magazine or similar storage unit in accordance with a machining
program.
The objective of ISO 13041 (all parts) is to provide information as wide and comprehensive as possible
on geometric, positional, contouring, thermal and machining tests which can be carried out for
comparison, acceptance, maintenance or any other purpose.
ISO 13041 (all parts) specifies, with reference to ISO 230-1 and ISO 230-7, tests for turning centres
and numerically controlled turning machines with/without tailstocks standing alone or integrated
in flexible manufacturing systems. ISO 13041 (all parts) also establishes the tolerances or maximum
acceptable values for the test results corresponding to general-purpose and normal-accuracy turning
centres and numerically controlled turning machines.
© ISO 2016 – All rights reserved v

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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 13041-2:2016(E)
Test conditions for numerically controlled turning
machines and turning centres —
Part 2:
Geometric tests for machines with a vertical
workholding spindle
1 Scope
This document specifies, with reference to ISO 230-1 and ISO 230-7, the geometric tests for general
purpose numerically controlled (NC) turning machines and turning centres with vertical workholding
spindles, as well as the corresponding applicable tolerances.
This document explains different concepts or configurations and common features of NC turning
machines and turning centres with vertical workholding spindles. It also provides a terminology and
designation of controlled axes (see Figures 1, 2, 3, and 4).
This document 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). Test not concerning the pure geometric accuracy of the
machine are dealt with in other parts of ISO 13041.
NOTE In addition to terms used in the official ISO languages (English and French), this document gives
the equivalent terms in German, Italian and Persian languages in Annex B. These are published under the
responsibility of the member body/National Committee for Germany (DIN), Italy (UNI), and Iran (ISIRI) and are
given for information only. Only the terms and definitions given in the official languages can be considered as ISO
terms and definitions.
2 Normative references
The following documents are referred to in text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 230-1:2012, Test code for machine tools — Part 1: Geometric accuracy of machines operating under
no-load or quasi-static conditions
ISO 230-7:2015, Test code for machine tools — Part 7: Geometric accuracy of axes of rotation
ISO 841:2001, Industrial automation systems and integration — Numerical control of machines —
Coordinate system and motion nomenclature
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
• IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
• ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
© ISO 2016 – All rights reserved 1

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

3.1
turning machine
machine tool in which the principal movement is the rotation of the workpiece against the stationary
cutting tool(s)
3.2
numerical control
NC
computerized numerical
CNC
automatic control of a process performed by a device that makes use of numerical data introduced
while the operation is in progress
[SOURCE: ISO 2806:1994, 2.1.1 and 2.1.2, modified]
3.3
numerically controlled turning machine
NC turning machine
turning machine (3.1) that operates under numerical control or computerized numerical control (3.2)
3.4
numerically controlled vertical spindle-turning machine
numerically controlled turning machine (3.3) where the workpiece is mounted on a vertical workholding
spindle against the stationary cutting tool(s) and where cutting energy is brought by the workpiece and
not by the tool
Note 1 to entry: This machine is controlled by numerical control (NC) providing automatic function.
Note 2 to entry: For vertical spindle-turning machines with inverted workholding spindle, i.e. with workholding
device at the lower end of the spindle, see ISO 13041-3.
3.5
vertical spindle-turning centre
numerically controlled vertical spindle-turning machine (3.4) equipped with toolholding spindles and the
capacity to orientate the workholding spindle around its axis
Note 1 to entry: Such a machine can perform several operations such as milling, tapping, drilling, and others by
power driven tools nested in live spindles.
Note 2 to entry: This machine may include additional features such as automatic tool changing from a magazine
or Y-axis motion.
Note 3 to entry: For vertical spindle-turning machines with inverted workholding spindle, i.e. with workholding
device at the lower end of the spindle, see ISO 13041-3.
4 Preliminary remarks
4.1 Measurement units
In this document, all linear dimensions, deviations, and corresponding tolerances are expressed
in millimetres; angular dimensions are expressed in degrees, and angular deviations and the
corresponding tolerance are expressed in ratios; but in some cases, micro-radians or arc seconds 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 in
2 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

4.2 Reference to ISO 230-1 and ISO 230-7
To apply this document, reference shall be made to ISO 230-1, especially for installation of the machine
before testing, warming up of the spindle and moving components, description of measuring methods
and recommended instrument uncertainty of testing equipment.
In the “Observation” block of the tests described in Clause 5, the instructions are preceded by a reference
to the corresponding clause in ISO 230-1:2012 or in ISO 230-7:2015 in cases where the test concerned
is in compliance with their specifications. Tolerances are given for each test (see G1 to G20, R1 and R2).
4.3 Machine levelling
Prior to conducting tests on a machine, the machine should be levelled according to the recommendations
of the supplier/manufacturer (see ISO 230-1:2012, 6.1.2).
4.4 Test sequence
The sequence in which tests are presented in this document in no way defines the practical order of
testing. In order to make the mounting of instruments or gauging easier, tests may be performed in
any order.
4.5 Test to be performed
When testing a machine, it is not always necessary or possible to carry out all the tests described in
this document. When the tests are required for acceptance purposes, it is up to the user to choose,
in agreement with the 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. Mere reference to this document for the acceptance tests, without specifying the tests to be
carried out, and without agreement on the relevant expenses, cannot be considered as binding for any
contracting party (see also ISO 230-1:2012, Annex A).
4.6 Measuring instruments
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,
measurement uncertainty may be used. Reference shall be made to ISO 230-1:2012, Clause 5, that
indicates the relationship between measurement uncertainties and the tolerances.
When a “dial gauge” is referred to, it can mean not only dial test indicators (DTI) but any type of linear
displacement sensor such as analogue or digital dial gauges, linear variable differential transformer
(LVDTs), linear scale displacement gauges, or non-contact sensors, when applicable to the test concerned
(see ISO 230-1:2012, Clause 4).
Similarly, when a ”straightedge” is referred to, it can mean any type of straightness reference artefact,
such as a granite or ceramic or steel or cast iron straightedge, one arm of a square, one generating line on
a cylinder square, any straight path on a reference cube, or a special, dedicated artefact manufactured
to fit in the T-slots or other references.
In the same way, when a “square” is mentioned, it can mean any type of squareness reference artefact,
such as a granite or ceramic or steel or cast iron square, a cylinder square, a reference cube, or, again, a
special, dedicated artefact.
4.7 Diagrams
In this document, for reasons of simplicity, the diagrams associated with geometric tests generally
illustrate only one type of machine.
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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

4.8 Software compensation
When built-in software facilities are available for compensating certain geometric deviations, their
use during these tests for acceptance purposes shall be based on an agreement between the user and
the manufacturer/supplier, with due consideration of the machine tool intended use. When software
compensation is used, this shall be stated in the test report. It shall be noted that when software
compensation is used, axes shall not be locked for test purposes (see ISO/TR 16907).
4.9 Gravity influence for two railhead machines
For machine tools provided with two slides on the cross rail [see Figures 2 a) and b) and Figure 4],
the railhead not under test shall be in a defined park position according to the manufacturer’s
recommendation. If both railheads are used, the deviations may change due to gravity influences.
4.10 Tolerances
In this document, all tolerance values (see in ISO 230-1:2012, 4.1) are guidelines. When they are used for
acceptance purposes, other values can be agreed upon between the user and the manufacturer/supplier.
The required/agreed tolerance values are to be clearly stated when ordering the machine.
When the tolerance for a geometric test is established for a measuring length different from that given
in this document (see ISO 230-1:2012, 4.1), it shall be taken into consideration that the minimum value
of tolerance is 0,005 mm.
4.11 Machine classifications
The machines considered in this document are divided into the following basic configurations:
— Type A: single-column machines (Figure 1); related nomenclature is given in Table 1 and Figure 3.
— Type B: double-column machines (Figure 2); related nomenclature is given in Table 2 and Figure 4.
Type B machine configurations are further classified into the following types:
— fixed columns — portal type;
— moving columns — gantry type.
4.12 Linear motions
For simplicity, all the machine examples shown in Figures 1 and 2 use the axis designation of a letter
and a number (e.g. X, X1, X2,…) as defined in ISO 841:2001, 6.1. In all examples, the use of the letters U,
V, or W could be substituted.
4.13 Turrets or toolholding components (element)
Depending on the machine configuration, cutting tools (stationary or power driven) can be clamped
in a tool holder or in a turret located on the railhead ram and/or the side head ram and/or the turret.
An automatic tool change device can also be used. However, this document does not provide any test
methods for automatic tool change operations.
4 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

4.14 Machine configurations and designation of axes
a)  Compound head type b)  Shared motion
[t Z X b C’ w] (moving workholding spindle) type
[t Z b X’ C’ w]
c)  Shared motion d)  Compound workholding
(moving head/saddle) type spindle type
[t X b Z’ C’ w] [t b X’ Z’ C’ w]
Figure 1 — Examples of machine configurations: Single-column machines (Type A)
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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)


a)  Fixed column, moving cross-rail b) Fixed column, fixed cross-rail
[t Z1 X1 Z b C’ w] [t Z1 X1 b C’ w]
1 1
[t Z2 X2 Z b C’ w] [t Z2 X2 b C’ w]
2 2
c)  Moving column (gantry type), d)  Fixed column (portal type),
moving cross-rail moving workholding spindle (Y-axis)
[t Z1 X Z Y b C’ w] [t Z X b Y’ C’ w]
Figure 2 — Examples of machine configurations: Double-column machines (Type B)
6 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

NOTE See Table 1 for the key.
Figure 3 — Single-column machines [t Z X b C’ w]
Table 1 — Terminologies corresponding to Figure 3
Description of item
Item
Designation
number
English French
1 C’ workholding spindle (turntable) plateau tournant
2 base base
3 column montant
4 cross-rail traverse porte-chariot
5 X railhead (saddle) coulant du chariot de traverse (traînard)
6 Z tool holder slide chariot de tourelle
7 tool holder porte-outils
NOTE For languages other than official ISO languages, see Table B.1.
© ISO 2016 – All rights reserved 7

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)


NOTE See Table 2 for the key.
Figure 4 — Double-column machines [t Z1 X1 Z b C’w]/[t2 Z2 X2 Z b C’ w]
1
Table 2 — Terminologies corresponding to Figure 4
Description of item
Item
Designation
number
English French
1 C’ workholding spindle (turntable) Brouche (plateau) tournant
2 base base
3 right-hand column montant droit
4 left-hand column montant gauche
5 Z(W) cross-rail traverse
6 Z1 railhead ram coulisseau du chariot de traverse
7 X1, X2 railhead (saddle) chariot de traverse (traînard)
8 Z2 railhead ram coulisseau du chariot de traverse
9 bridge entretoise
10 tool holder porte-outil
NOTE For languages other than official ISO languages, see Table B.2.
8 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

5 Geometric tests
5.1 Workholding spindle or table
Object G1
Checking of the face run-out of workholding table or spindle
a)  face run-out of the workholding table surface;
b)  face run-out of the spindle face.
Diagram
Tolerance Measured deviation
a)  For diameters up to 1 000 mm:                        0,010 a)
   For every further increase of up to 1 000 mm diameter: +0,010
b)  For all diameters:                                     0,010 b)
Measuring instruments
a) and b)  Linear displacement sensor
Observations and references to ISO 230-1:2012, 9.1
a)  The dial gauge shall be placed on a component of the machine tool carrying the tool and shall be
placed as near as possible to the workholding table periphery and approximately 180° from the posi-
tion occupied by the tool when the workholding table was machined in situ (see also Test R1).
Cross-rail and railhead locked in position, where possible.
b)  The dial gauge measurements shall be taken on the maximum diameter of the spindle face.

© ISO 2016 – All rights reserved 9

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

Object G2
Checking of run-out of
a)  the workholding table bore;
b)  the external cylindrical surface of the workholding table (in the case of a workhold-
ing table not having a central bore);
c)  centring diameter of the workholding spindle.
Diagram
Tolerance Measured deviation
a)  For workholding spindle diameter up to 1 000 mm:          0,010 a)
   For workholding spindle diameter greater than 1 000 mm:    max 0,020
b)  For diameter up to 1 000 mm:                              0,010 b)
   For every further increase of up to 1 000 mm diameter:      +0010
c)  For all centering diameter sizes:                             0,010 c)
Measuring instruments
Linear displacement sensor
Observations and references to ISO 230-1:2012, 12.5
a) and b)  The dial gauge shall be placed approximately 180° from the position occupied by the tool
when the workholding table was machined.
Cross-rail, railhead and slide locked in position, where possible.
The dial gauge should be placed on the tool holder close to the tool position.
c)  See ISO 230-1:2012, 12.5.2. When the surface is conical, the stylus of the dial gauge shall be nor-
mal to the contacting surface.
10 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

5.2 Linear axes X and Z
Object G3
Checking of the straightness of the railhead (X-axis) motion on the cross-rail
a)  in the vertical ZX plane (E );
ZX
b)  in the horizontal XY plane (E ).
YX
NOTE  Test setup shown in b) is for turning centres only.
Diagram
Tolerance Measured deviation
For a) and b) a)
0,020 for measuring length of 1 000 mm b)
Add 0,010 for each additional length of 500 mm
Local tolerance: 0,010 for any measuring length of 500 mm
Measuring instruments
a)  Straightness reference artefact, adjustable blocks and linear displacement sensor or optical
equipment
b)  Straightness reference artefact, adjustable blocks and linear displacement sensor or optical equip-
ment or taut wire and microscope
Observations and references to ISO 230-1:2012, 8.2
If the column or workholding spindle (table) is movable in the Y-axis direction, it shall be positioned
such that the measuring line should be close to the workholding spindle axis of rotation.
Position the railhead ram in the middle position of its travel. The straightedge shall be placed on the
work holding spindle or table perpendicular to the C-axis, or the lack of squareness shall be consid-
ered in the measurement.
The dial gauge, the interferometer, the target or the microscope shall be mounted on the railhead
near the position of a tool.
Alternatively, when the straightedge is not aligned mechanically, the results can be evaluated accord-
ing to ISO 230-1:2012, 3.4.8.
© ISO 2016 – All rights reserved 11

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ISO/FDIS 13041-2:2016(E)

Object G4
Checking of the angular deviations of the railhead motion on the cross-rail (X-axis)
a)  in the ZX plane E (pitch);
BX
b)  in the YZ plane E (roll);
AX
c)  in the XY plane E (yaw).
CX
Diagram
Key
1  measuring level     3  autocollimator
2  reference level      4  mirror
Tolerance Measured deviation
For a), b), and c). a)
For measuring length up to 1 600 mm:  0,040/1 000 (40 µrad) b)
For measuring length over 1 600 mm:  0,060/1 000 (60 µrad) c)
Measuring instruments
a)  Precision level, or optical angular deviation measuring instrument
b)  Precision level
c)  Optical angular deviation measuring instrument
Observations and references to ISO 230-1:2012, 3.4.16, 8.4
The measuring level or instrument shall be placed on the tool holder.
a)  (E : pitch) level, or optical instrument oriented in the ZX plane (set vertically);
BX
b)  (E : roll) leve
...

PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 13041-2
ISO/TC 39/SC 2
Conditions d’essai des tours à
Secrétariat: ASI
commande numérique et des centres
Début de vote:
2016-09-09 de tournage —
Vote clos le:
Partie 2:
2016-11-04
Essais géométriques pour les
machines à broche porte-pièce
verticale
Test conditions for numerically controlled turning machines and
turning centres —
Part 2: Geometric tests for machines with a vertical workholding
spindle
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 13041-2:2016(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2016

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ISO/FDIS 13041-2:2016(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2016, Publié en Suisse
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
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Fax [phone]
[e-mail]
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ii © ISO 2016 – Tous droits réservés

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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Observations préliminaires . 2
4.1 Unités de mesurage . 2
4.2 Référence à l’ISO 230-1 et à l’ISO 230-7 . 3
4.3 Nivellement de la machine . 3
4.4 Ordre des essais . 3
4.5 Essais à réaliser . 3
4.6 Instruments de mesure . 3
4.7 Schémas . 4
4.8 Compensation par logiciel. 4
4.9 Influence de la gravité pour les machines guidées par deux chariots de traverse . 4
4.10 Tolérances . 4
4.11 Classifications de la machine . 4
4.12 Mouvements linéaires . 4
4.13 Tourelles ou composants porte-outils (élément) . 4
4.14 Configurations de la machine et désignation des axes . 5
5 Essais géométriques .10
5.1 Broche porte-pièce ou table .10
5.2 Axes linéaires X et Z .12
5.3 Mouvement de traverse porte-chariot.21
5.4 Essai relatif à l’axe Y .26
5.5 Porte-outil(s) et tourelle(s) .31
5.6 Broche(s) porte-outil .33
Annexe A (informative) Essai pour le contrôle de l’exactitude des axes de rotation .36
Annexe B (informative) Termes dans des langues non-ISO .42
Bibliographie .43
© ISO 2016 – Tous droits réservés iii

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ISO/FDIS 13041-2:2016(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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC) voir le lien
suivant: www.iso.org/iso/fr/foreword.html.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 39, Machines-outils, sous-comité
SC 2, Conditions de réception des machines travaillant par enlèvement de métal.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 13041-2:2008) qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Une liste de toutes les parties de la série de normes ISO peut être trouvée sur le site de l’ISO.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés

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ISO/FDIS 13041-2:2016(F)

Introduction
Un centre de tournage est une machine-outil dont le mouvement principal est la rotation de la pièce par
rapport à un ou plusieurs outils de coupe fixes. C’est une machine-outil à commande numérique capable
d’effectuer plusieurs opérations d’usinage comprenant le fraisage, le tournage, l’alésage, le perçage
et le taraudage, ainsi que le changement automatique d’outil à partir d’un magasin ou d’une unité de
stockage similaire, conformément à un programme d’usinage.
L’objet de l’ISO 13041 (toutes les parties) est de fournir des informations aussi larges et compréhensibles
que possible sur les essais géométriques, de positionnement, de contournage, thermiques et d’usinage
qui peuvent être réalisés à des fins de comparaison, de réception, de maintenance ou tout autre objet.
L’ISO 13041 (toutes les parties) spécifie, en faisant référence à l’ISO 230-1 et à l’ISO 230-7, les essais
relatifs aux centres de tournage et aux tours à commande numérique avec/sans contre-poupées
indépendantes ou intégrées dans des systèmes flexibles de fabrication. L’ISO 13041 (toutes les
parties) établit également les tolérances ou les valeurs acceptables maximales pour les résultats
d’essai correspondant aux centres de tournage et aux tours à commande numérique d’usage général et
d’exactitude normale.
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 13041-2:2016(F)
Conditions d’essai des tours à commande numérique et des
centres de tournage —
Partie 2:
Essais géométriques pour les machines à broche porte-
pièce verticale
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie, en faisant référence à l’ISO 230-1 et à l’ISO 230-7, les essais géométriques
relatifs aux tours à commande numérique (CN) et aux centres de tournage à broche porte-pièce verticale
d’usage général, ainsi que les tolérances applicables correspondantes.
Le présent document explique différents concepts ou configurations ainsi que les caractéristiques
communes des tours à commande numérique (CN) et des centres de tournage à broches porte-
pièce verticales. Il fournit également une terminologie et une désignation des axes commandés (voir
Figures 1, 2, 3 et 4).
Le présent document ne traite que du contrôle de l’exactitude de la machine. Il ne s’applique ni à l’examen
de son fonctionnement (par exemple vibrations, bruit anormal, points durs dans les déplacements
d’organes) ni à celui des caractéristiques de la machine (par exemple vitesses, avances). Les essais
ne concernant pas l’exactitude géométrique pure de la machine sont traités dans d’autres parties de
l’ISO 13041.
NOTE En complément des termes utilisés dans les langues officielles de l’ISO (anglais et français), le présent
document donne les termes équivalents dans les langues allemande, italienne et perse dans l’Annexe B. Ceux-ci
sont publiés sous la responsabilité du Comité membre/Comité national pour l’Allemagne (DIN), l’Italie (UNI) et
l’Iran (ISIRI) et sont donnés à titre informatif seulement. Seuls les termes et définitions donnés dans les langues
officielles peuvent être considérés comme termes et définitions ISO.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 230-1:2012, Code d’essai des machines-outils — Partie 1: Exactitude géométrique des machines
fonctionnant à vide ou dans des conditions quasi-statiques
ISO 230-7:2015, Code d’essai des machines-outils — Partie 7: Exactitude géométrique des axes de rotation
ISO 841:2001, Systèmes d’automatisation industrielle et intégration — Commande numérique des
machines — Système de coordonnées et nomenclature du mouvement
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
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ISO/FDIS 13041-2:2016(F)

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http://www.iso.org/obp
3.1
machine de tournage tour
machine-outil dont le mouvement principal est la rotation de la pièce par rapport à un ou plusieurs
outils de coupe fixes
3.2
commande numérique
CN
commande numérique par ordinateur
CNC
commande automatique d’un processus réalisé par un équipement qui utilise des données numériques
introduites pendant que l’opération est en cours
[SOURCE: ISO 2806:1994, 2.1.1 et 2.1.2, modifiés]
3.3
tour à commande numérique
tour CN
tour (3.1) qui fonctionne sous commande numérique (CN) ou sous commande numérique par ordinateur
(CNC) (3.2)
3.4
tour à commande numérique à broche verticale
tour à commande numérique (3.3) dans lequel la pièce est montée sur une broche porte-pièce verticale,
par rapport à un ou à plusieurs outils de coupe fixes et dont l’énergie de coupe vient de la pièce et non
de l’outil
Note 1 à l’article: Cette machine est commandée par une commande numérique (CN) pourvue d’une fonction
automatique.
Note 2 à l’article: Pour les tours à broche porte-pièce verticale inversée, c’est-à-dire avec un dispositif porte-pièce
situé à l’extrémité inférieure de la broche, voir l’ISO 13041-3.
3.5
centre de tournage à broche verticale
tour à commande numérique à broche verticale (3.4), équipé de broches porte-outil et ayant la capacité
d’orienter la broche porte-pièce autour de son axe
Note 1 à l’article: Une telle machine peut effectuer plusieurs opérations telles que fraisage, taraudage, perçage, et
d’autres au moyen d’outils à entrainement motorisé directement situés dans les broches.
Note 2 à l’article: Cette machine peut intégrer des caractéristiques additionnelles telles que le changement
automatique de l’outil à l’aide d’un magasin ou le mouvement suivant l’axe Y.
Note 3 à l’article: Pour les tours à broche porte-pièce verticale inversée, c’est-à-dire avec un dispositif porte-pièce
situé à l’extrémité inférieure de la broche, voir l’ISO 13041-33.
4 Observations préliminaires
4.1 Unités de mesurage
Dans le présent document, toutes les dimensions linéaires, les écarts ainsi que les tolérances
correspondantes sont exprimés en millimètres; les dimensions angulaires sont exprimées en degrés,
et les écarts angulaires ainsi que la tolérance correspondante sont exprimés sous forme de rapports,
mais, dans certains cas, les microradians ou les secondes d’arc peuvent être utilisés pour des besoins de
clarification. Il convient de garder toujours à l’esprit l’équivalence des expressions suivantes.
−6
0,010/1 000 = 10 × 10 = 10 µrad ≈ 2 in
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4.2 Référence à l’ISO 230-1 et à l’ISO 230-7
Pour appliquer le présent document, la référence à l’ISO 230-1 doit être faite, notamment en ce qui
concerne l’installation de la machine avant essais, la mise en température de la broche et des organes
mobiles, la description des méthodes de mesure et l’exactitude recommandée de l’instrument pour
l’équipement de contrôle.
Dans la case «Observations» des essais décrits dans l’Article 5, les instructions sont précédées d’une
référence à l’Article correspondant de l’ISO 230-1:2012 ou de l’ISO 230-7:2015 dans les cas où l’essai
concerné est conforme à leurs spécifications. Les tolérances sont données pour chaque essai (voir de G1
à G20, R1 et R2).
4.3 Nivellement de la machine
Avant de réaliser les essais sur une machine, il convient de mettre à niveau la machine conformément
aux recommandations du fournisseur/fabricant (voir l’ISO 230-1:2012, 6.1.2).
4.4 Ordre des essais
L’ordre dans lequel les essais sont présentés dans le présent document ne définit nullement l’ordre
pratique des essais. Pour faciliter le montage des instruments ou le contrôle, les essais peuvent être
réalisés dans n’importe quel ordre.
4.5 Essais à réaliser
Lors de l’essai d’une machine, il n’est pas toujours nécessaire ni possible d’effectuer la totalité des essais
décrits dans le présent document. Lorsque les essais sont requis à des fins de réception, il appartient à
l’utilisateur de choisir, en accord avec le fournisseur/fabricant, les essais relatifs aux composants et/ou
aux propriétés de la machine qui l’intéressent. Ces essais doivent être clairement précisés lors de la
passation de la commande d’une machine. Une simple référence au présent document pour les essais
de réception, sans spécification des essais à effectuer et sans accord sur les dépenses correspondantes,
ne peut être considérée comme un engagement pour aucun des contractants (voir également
l’ISO 230-1:2012, Annexe A).
4.6 Instruments de mesure
Les instruments de mesure indiqués dans les essais décrits dans les sections suivantes ne sont que des
exemples. D’autres instruments capables de mesurer les mêmes grandeurs et possédant une incertitude
de mesure identique ou inférieure peuvent être utilisés. Il doit être fait référence à l’ISO 230-1:2012,
Article 5, qui indique la relation entre les incertitudes de mesure et les tolérances.
Lorsqu’il est fait référence à un «comparateur», cela peut signifier qu’il ne s’agit pas seulement
d’indicateurs d’essai (DTI), mais de tout type de capteur de déplacement linéaire comme des
comparateurs analogiques ou numériques, des transformateurs différentiels linéaires variables
(LVDTs), des capteurs de déplacement à échelle linéaire ou des capteurs sans contact lorsqu’ils sont
applicables à l’essai concerné (voir l’ISO 230-1:2012, Article 4).
De même, quand une «règle» est référencée, cela peut signifier n’importe quel type de gabarit de
référence de rectitude, tels qu’une règle en granit, en céramique, en acier ou en fonte, une branche
d’équerre, une génératrice sur un cylindre-équerre, tout segment droit sur un cube de référence, ou un
gabarit spécial dédié fabriqué pour s’adapter dans les rainures en T ou d’autres références.
De la même manière, quand une «équerre» est mentionnée, cela peut signifier n’importe quel type de
gabarit de référence de perpendicularité, comme une équerre en granit, ou en céramique, ou en acier ou
en fonte, un cylindre-équerre, un cube de référence, ou, encore, un gabarit spécial dédié.
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4.7 Schémas
Dans le présent document, pour des raisons de simplicité, les schémas associés aux essais géométriques
illustrent généralement un seul type de machine.
4.8 Compensation par logiciel
Lorsque des logiciels intégrés permettent de compenser certains écarts géométriques, leur
utilisation pendant ces essais à des fins de réception doit être basée sur un accord entre l’utilisateur
et le fabricant/fournisseur, en tenant compte de l’utilisation prévue de la machine-outil. Lorsqu’une
compensation par logiciel est utilisée, ceci doit être indiqué dans le rapport d’essai. Il doit être noté que
lorsque la compensation par logiciel est utilisée, les axes ne doivent pas être bloqués à des fins d’essai
(voir l’ISO/TR 16907).
4.9 Influence de la gravité pour les machines guidées par deux chariots de traverse
Pour les machines-outils fournies avec deux glissières sur la traverse porte-chariot [voir Figures 2 a)
et b) et Figure 4], le chariot de traverse non soumis à essai doit être dans une position de repos définie
conformément à la recommandation du fabricant. Si les deux chariots de traverse sont utilisés, les
écarts peuvent varier en raison des influences de la gravité.
4.10 Tolérances
Dans le présent document, toutes les valeurs de tolérance (voir l’ISO 230-1:2012, 4.1) sont des lignes
directrices. Quand elles sont utilisées à des fins de réception, d’autres valeurs peuvent être convenues
entre l’utilisateur et le fabricant/fournisseur. Les valeurs de tolérance requises/convenues sont à
indiquer clairement lors de la passation de commande de la machine.
Lorsque la tolérance pour un essai géométrique est établie pour une étendue de mesurage différente
de celle donnée dans le présent document (voir l’ISO 230-1:2012, 4.1), il doit être pris en compte que la
valeur minimale de tolérance est 0,005 mm.
4.11 Classifications de la machine
Les machines considérées dans le présent document sont divisées dans les deux configurations de base
suivante:
— Type A: machines à montant unique (Figure 1); la nomenclature correspondante est donnée au
Tableau 1 et à la Figure 3;
— Type B: machines à deux montants (Figure 2); la nomenclature correspondante est donnée au
Tableau 2 et à la Figure 4.
Les configurations de la machine de type B sont en outre classées selon les types suivants:
— montants fixes — type portique;
— montants mobiles — type portique mobile.
4.12 Mouvements linéaires
Pour simplifier, tous les exemples de machines illustrés aux Figures 1 et 2 utilisent pour la désignation
de l’axe une lettre et un nombre (par exemple X, X1, X2, …), comme défini dans l’ISO 841:2001, 6.1. Dans
tous les exemples, l’utilisation des lettres U, V ou W pourrait être substituée.
4.13 Tourelles ou composants porte-outils (élément)
Selon la configuration de la machine, les outils de coupe (fixes ou à entraînement motorisé) peuvent
être bridées sur un porte-outil ou une tourelle situés sur le coulant du chariot de traverse et/ou sur le
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coulant du chariot latéral et/ou sur la tourelle. Un dispositif de changement d’outil automatique peut
être également utilisé. Cependant, le présent document ne donne aucune méthode d’essai pour les
opérations automatiques de changement d’outil.
4.14 Configurations de la machine et désignation des axes
a)  Type chariot à mouvement composé b)  Type mouvement partagé
[t Z X b C’ w] (broche porte-pièce en mouvement)
[t Z b X’ C’ w]
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c)  Type mouvement partagé d)  Type broche porte-pièce
(traînard/chariot en mouvement) à mouvement composé
[t X b Z’ C’ w] [t b X’ Z’ C’ w]
Figure 1 — Exemples de configurations de la machine: machines à montant unique (Type A)
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a) Montant fixe, traverse porte-chariot en b) Montant fixe, traverse porte-chariot fixe
mouvement [t Z1 X1 b C’ w]
1
[t Z1 X1 Z b C’ w] [t Z2 X2 b C’ w]
1 2
[t Z2 X2 Z b C’ w]
2
c) Montant mobile (type portique mobile), d) Montant fixe (type portique),
traverse porte-chariot en mouvement broche porte-pièce en mouvement (axe Y)
[t Z1 X Z Y b C’ w] [t Z X b Y’ C’ w]
Figure 2 — Exemples de configurations de la machine: machines à deux montants (Type B)
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NOTE Voir le Tableau 1 pour la légende.
Figure 3 — Machines à montant unique [t Z X b C’ w]
Tableau 1 — Terminologies correspondant à la Figure 3
Description de la pièce
Numéro
Désignation
de pièce
Anglais Français
1 C’ workholding spindle (turntable) broche porte-pièce (plateau tournant)
2 base base
3 column montant
4 cross-rail traverse porte-chariot
5 X railhead (saddle) chariot de traverse (traînard)
6 Z tool holder slide chariot de tourelle
7 tool holder porte-outil
NOTE Pour les langues autres que les langues officielles de l’ISO, voir le Tableau B.1.
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NOTE Voir le Tableau 2 pour la légende.
Figure 4 — Machines à deux montants [t Z1 X1 Z b C’w]/[t2 Z2 X2 Z b C’ w]
1
Tableau 2 — Terminologie correspondant à la Figure 4
Description de la pièce
Numéro
Désignation
de pièce
Anglais Français
1 C’ workholding spindle (turntable) broche porte-pièce (plateau tournant)
2 base base
3 right-hand column montant droit
4 left-hand column montant gauche
5 Z(W) cross-rail traverse porte-chariot
6 Z1 railhead ram coulant du chariot de traverse
7 X1, X2 railhead (saddle) chariot de traverse (traînard)
8 Z2 railhead ram coulant du chariot de traverse
9 bridge traverse
10 tool holder porte-outil
NOTE Pour les langues autres que les langues officielles de l’ISO, voir le Tableau B.2.
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5 Essais géométriques
5.1 Broche porte-pièce ou table
Objet G1
Vérification du battement radial facial de la table ou de la broche porte-pièce.
a)  battement radial facial de la surface de la table porte-pièce;
b)  battement radial facial de la face de la broche.
Schéma
Tolérance Écart mesuré
a)  Pour des diamètres jusqu’à 1 000 mm: 0,010 a)
    Pour chaque augmentation supplémentaire
    du diamètre jusqu’à 1 000 mm: + 0,010
b)  Pour tous les diamètres: 0,010 b)
Instruments de mesure
a) et b)  Capteur de déplacement linéaire
Observations et références à l’ISO 230-1:2012, 9.1
a)  Le comparateur doit être placé sur un composant de la machine-outil portant l’outil et doit être
placé aussi près que possible de la périphérie de la table porte-pièce et à environ 180° de l’emplace-
ment occupé par l’outil lors de la mise en marche in situ de la table porte-pièce (voir aussi Essai R1).
Traverse et chariot de traverse bloqués en place, si possible.
b)  Les mesurages par comparateur doivent être effectués sur le diamètre maximal de la face de
la broche.
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Objet G2
Vérification du battement radial de:
a)  l’alésage de la table porte-pièce;
b)  la surface cylindrique externe de la table porte-pièce (dans le cas d’une table porte-
pièce n’ayant pas d’alésage central);
c)  diamètre de centrage de la broche porte-pièce.
Schéma
Tolérance Écart mesuré
a)  Pour un diamètre de broche porte-pièce jusqu’à 1 000 mm: 0, 010   a)
   Pour un diamètre de broche porte-pièce supérieur
   à 1 000 mm: m a x 0, 020
b)  Pour un diamètre jusqu’à 1 000 mm: 0, 010   b)
   Pour chaque augmentation supplémentaire
   du diamètre jusqu’à 1 000 mm: + 0, 010
c)  Pour tous les diamètres de centrage: 0, 010   c)
Instruments de mesure
Capteur de déplacement linéaire
Observations et références à l’ISO 230-1:2012, 12.5
a) et b)  Le comparateur doit être placé à environ 180° de l’emplacement occupé par l’outil lors de la
mise en marche de la table porte-pièce.
Traverse porte-chariot, chariot de traverse et glissière en place, si possible.
Il convient de placer le comparateur sur le porte-outil à proximité de la position de l’outil.
c)  Voir l’ISO 230-1:2012, 12.5.2. Lorsque la surface est conique, le stylet du comparateur doit être
normal à la surface de contac
...