ISO 13041-2:2008
(Main)Test conditions for numerically controlled turning machines and turning centres — Part 2: Geometric tests for machines with a vertical workholding spindle
Test conditions for numerically controlled turning machines and turning centres — Part 2: Geometric tests for machines with a vertical workholding spindle
ISO 13041-2:2008 specifies, with reference to ISO 230-1 and ISO 230-7, the geometric tests on general purpose numerically controlled (NC) turning machines and tuning centres with vertical workholding spindles, as well as the corresponding applicable tolerances. ISO 13041-2:2008 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.
Conditions d'essai des tours à commande numérique et des centres de tournage — Partie 2: Essais géométriques pour les machines à broche verticale
L'ISO 13041-2:2008 spécifie, en faisant référence à l'ISO 230-1 et à l'ISO 230-7, les essais géométriques relatifs aux tours et à commande numérique aux centres de tournage à broche verticale d'usage général, ainsi que les les tolérances applicables aux essais mentionnés ci-dessus. L'ISO 13041-2:2008 précise différents concepts ou configurations ainsi que les caractéristiques communes des tours à commande numérique et des centres de tournage à broche verticale. Elle fournit également une terminologie et une désignation des axes commandés.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13041-2
First edition
2008-10-15
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 verticale
Reference number
ISO 13041-2:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 13041-2:2008(E)
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ISO 13041-2:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Preliminary remarks . 3
4.1 Units of measurement . 3
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 . 3
4.9 Minimum tolerance . 4
4.10 Machine classifications. 4
4.11 Linear motions . 4
4.12 Turrets — toolholding components (element). 4
4.13 Machine size category. 4
4.14 Machine configurations. 5
5 Geometric tests. 9
5.1 Workholding spindle . 9
5.2 Relationship between workholding spindle and linear axes of motion. 12
5.3 Angular deviations of linear axes of motion. 18
5.4 Straightness deviation of linear axes of motion. 22
5.5 Turret and workholding and toolholding spindle(s) . 25
6 Tests for checking the accuracy of axes of rotation. 30
6.1 Rotational accuracy of workholding spindle . 30
6.2 Rotational accuracy of toolholding spindle(s) . 32
Annex A (informative) Three point method. 34
Bibliography . 36
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ISO 13041-2:2008(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 13041-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 39, Machine tools, Subcommittee SC 2, Test
conditions for metal cutting machine tools.
ISO 13041 consists of the following parts, under the general title Test conditions for numerically controlled
turning machines and turning centres:
⎯ Part 1: Geometric tests for machines with horizontal workholding spindle
⎯ Part 2: Geometric tests for machines with vertical workholding spindle
⎯ Part 3: Geometric tests for machines with inverted vertical workholding spindles
⎯ Part 4: Accuracy and repeatability of positioning of linear and rotary axes
⎯ Part 5: Accuracy of feeds, speeds and interpolations
⎯ Part 6: Accuracy of a finished test piece
⎯ Part 7: Evaluation of contouring performance in the coordinate planes
⎯ Part 8: Evaluation of thermal distortions
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ISO 13041-2:2008(E)
Introduction
The object of ISO 13041 (all parts) is to supply 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.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13041-2:2008(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 part of ISO 13041 specifies, with reference to ISO 230-1 and ISO 230-7, the geometric tests on general
purpose numerically controlled (NC) turning machines and tuning centres with vertical workholding spindles,
as well as the corresponding applicable tolerances.
This part of ISO 13041 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 part of ISO 13041 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 230-7:2006, 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
© ISO 2008 – All rights reserved 1
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ISO 13041-2:2008(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
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
manual control
mode of operation where each movement of the machine is individually initiated and controlled by the operator
3.3
numerical control (NC)
computerized numerical control (CNC)
automatic control of a process performed by a device that makes use of numerical data introduced while the
operation is in progress
[ISO 2806:1994]
3.4
manually controlled turning machine
turning machine whose process steps for the machining are controlled or started by an operator without
support from a numerically controlled machining program
3.5
numerically controlled turning machine
NC turning machine
turning machine that operates under numerical control (NC, 3.3) or computerized numerical control
(CNC, 3.3)
3.6
numerically controlled vertical spindle-turning machine
numerically controlled turning machine 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 This machine is controlled by a numerical control (NC) providing automatic function.
NOTE 2 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.
3.7
vertical spindle-turning centre
numerically controlled vertical spindle-turning machine equipped with toolholding spindles and the capacity to
orientate the workholding spindle around its axis
NOTE 1 This machine may include additional features such as automatic toolchanging from a magazine or Y-axis
motion.
NOTE 2 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.
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ISO 13041-2:2008(E)
4 Preliminary remarks
4.1 Units of measurement
In this part of ISO 13041, all linear dimensions, deviation, 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 microradians 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″
4.2 Reference to ISO 230-1 and ISO 230-7
To apply this part of ISO 13041, reference shall be made to ISO 230-1, especially for installation of the
machine before testing, warming up of the spindle and over-moving components, description of measuring
methods and recommended measurement 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 or in ISO 230-7 in cases where the test concerned is in compliance
with their specifications. Tolerances are given for each test (see G1 to G21).
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 230-1:1996, 3.11).
4.4 Test sequence
The sequence in which tests are presented in this part of ISO 13041 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 part
of ISO 13041. 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 part of ISO 13041 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.
4.6 Measuring instruments
The measuring instruments indicated in the tests described in the following are examples only. Other
instruments measuring the same quantities and having at least the same measurement uncertainty may be
used. Linear displacement sensors shall have a resolution of 0,001 mm or better.
4.7 Diagrams
In this part of ISO 13041, for reasons of simplicity, the diagrams associated with geometric tests generally
illustrate only one type of machine.
4.8 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 an agreement between the user and the
supplier/manufacturer. When software compensation is used, this shall be stated in the test report.
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ISO 13041-2:2008(E)
4.9 Minimum tolerance
When the tolerance for a geometric test is established for a measuring length different from that given in this
part of ISO 13041 (see ISO 230-1:1996, 2.311), it shall be taken into consideration that the minimum value of
tolerance is 0,005 mm.
4.10 Machine classifications
The machines considered in this part of ISO 13041 are divided into the following basic configurations:
⎯ type A: single column machines (Figure 1);
⎯ type B: dual column machines (Figure 2).
Type B machine configurations are further classified into the following types:
⎯ fixed columns — portal type;
⎯ moving columns — gantry type.
4.11 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.
4.12 Turrets — toolholding components (element)
Depending on the machine configuration, cutting tools (stationary or power driven) can be 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, ISO 13041 (all parts) does not provide any test methods for automatic tool change operations.
4.13 Machine size category
The machines are classified into four size categories, on the basis of the criteria specified in Table 1.
Table 1 — Machine size range
Criteria Category 1 Category 2 Category 3 Category 4
Nominal diameter of chuck
d u 500 500 < d u 1 000 1 000 < d u 5 000
d > 5 000
d
Diameter of workholding
spindle/table D u 500 500 < D u 1 000 1 000 < D u 5 000
D > 5 000
D
NOTE 1 The choice of criteria is at the manufacturer's discretion.
NOTE 2 Nominal diameter of chuck (up to 800 mm) is defined in ISO 3442-1, ISO 3442-2, and ISO 3442-3.
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ISO 13041-2:2008(E)
4.14 Machine configurations
a) Compound head type b) Shared motion
(moving workholding spindle) type
c) Shared motion (moving head/saddle) type d) Compound workholding spindle type
Figure 1 — Examples of machine configurations: single column machines (type A)
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ISO 13041-2:2008(E)
a) Fixed column, moving cross-rail b) Fixed column, fixed cross-rail
c) Moving column (gantry type), d) Fixed column (portal type),
moving cross-rail moving workholding spindle (Y axis)
Figure 2 — Examples of machine configurations: dual column machines (type B)
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ISO 13041-2:2008(E)
Figure 3 — Machine with single column
Table 2 — Terminology corresponding to Figure 3
Designation
Item number
English German French
1 workholding spindle (turntable) Spannfutter broche porte-outils
2 base Maschinenbett base
3 column Maschinenständer montant
4 cross-rail Querführung traverse porte-chariot
5 railhead (saddle) Querschlitten chariot de traverse (traînard)
6 turret slide Revolverschlitten chariot de tourelle
7 turret Revolver tourelle
8 workholding spindle head Spindelkasten tête de broche porte-outils
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ISO 13041-2:2008(E)
Figure 4 — Machine with dual columns
Table 3 — Terminology corresponding to Figure 4
Designation
Item number
English German French
1 workholding spindle (turntable) Spannfutter broche porte-outils
2 base Maschinenbett base
3 right-hand column rechter Maschinenständer montant droit
4 left-hand column linker Maschinenständer montant gauche
5 cross-rail Querführung traverse porte-chariot
6 turret slide Revolverschlitten chariot de tourelle
7 railhead (saddle) Querschlitten chariot de traverse (traînard)
8 railhead ram Traghülse coulisseau du chariot de traverse
9 bridge Brücke/Traverse traverse
10 side head seitlicher Werkzeugträger chariot porte-outils latéral
11 side head ram seitliche Traghülse broche porte-outils
12 turret Revolver tourelle
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ISO 13041-2:2008(E)
5 Geometric tests
5.1 Workholding spindle
Object
G1
To check the flatness of the workholding spindle face (workholding table).
NOTE Table type only.
Diagram
Key
1 guide bar
2 isostatic 3-bearing support
Tolerance Measured deviation
Local tolerance 0,01 over any measuring length of 300.
Category 1 Category 2 Category 3 Category 4
0,02 0,03 0,07 0,07
NOTE Category 4 machines only — for each further 1 000 increase in diameter,
increase the tolerance by 0,01.
Spindle face shall not be convex.
Measuring instruments
Straightedge, gauge blocks and linear displacement sensor or optical instruments
For alternative method: Guide bar and support blocks, precision level and an isostatic 3-bearing support.
Observations and references to ISO 230-1:1996, 5.322, 5.324
Alternative method (checking with the aid of a precision level): 5.323
1) Circular checking
The precision level shall be placed on a support having three bearing points on the workholding
table.
The isostatic 3-bearing support shall be moved to positions equally spaced along the workholding
table.
2) Diametrical checking
The precision level shall be placed on the workholding table and along a diametrical direction with
the aid of a guide bar.
The precision level shall be moved at positions equally spaced along the guide bar.
The procedure shall be repeated, moving the guide bar according to the successive positions
occupied by the isostatic 3-bearing support or at maximum of 12 intervals (minimum of 30°).
Subject to agreement between manufacturer and user, it is permissible to carry out diametrical checking
only.
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ISO 13041-2:2008(E)
Object
G2
To check the face run-out of workholding spindle:
a) face run-out of the workholding table surface;
b) face run-out of the spindle face.
Diagram
Tolerance Measured deviation
Category 1 Category 2 Category 3 Category 4
a) 0,01 0,02 0,035 0,05 a)
NOTE Category 4 machines only — for each further 1 000 increase in
diameter, increase the tolerance by 0,01.
b) 0,01 0,015 0,02 0,02 b)
Measuring instruments
Linear displacement sensor
Observations and references to ISO 230-1:1996, 5.632
a) The linear displacement sensor shall be placed on a fixed part of the machine and shall be placed as
near as possible to the workholding table periphery and approximately 180° from the position occupied
by the tool when the workholding spindle was machined.
Cross-rail and railhead locked in position, where possible.
b) Measurements shall be taken on the maximum diameter.
NOTE If detaching the workholding table is difficult, this test need not be done.
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ISO 13041-2:2008(E)
Object
G3
To check run-out of
a) the workholding spindle bore;
b) the external cylindrical surface of the workholding spindle (in the case of a workholding
spindle not having a central bore);
c) centring diameter.
Diagram
Tolerance Measured deviation
Category 1 Category 2 Category 3 Category 4
a) and b) 0,01 0,02 0,035 0,05 a)
NOTE Category 4 machines only — for each further 1 000 increase in
b)
diameter, increase the tolerance by 0,01.
c) 0,01 0,015 0,02 0,02 c)
Measuring instruments
Linear displacement sensor
Observations and references to ISO 230-1:1996, 5.611.4 and 5.612.2
a) The linear displacement sensor shall be placed approximately 180° from the position occupied by the
tool when the workholding spindle was machined.
Cross-rail, railhead and slide locked in position, where possible.
The linear displacement sensor shall also be placed on a fixed part of the machine.
b) Subclauses 5.611.4 and 5.612.2.
c) Subclause 5.612.2. When the surface is conical, the stylus of the linear displacement sensor shall be
normal to the contacting surface.
© ISO 2008 – All rights reserved 11
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ISO 13041-2:2008(E)
5.2 Relationship between workholding spindle and linear axes of motion
Object
G4
To check the parallelism between the Z-axis motion (railhead ram or turret slide) and the
workholding spindle axis of rotation:
a) in the YZ plane;
b) in the XZ plane.
NOTE Also applicable for a second railhead ram and turret slides on the column.
Diagram
Tolerance Measured deviation
a) 0,015 for the measuring length of 300 a)
b) 0,01 for the measuring length of 300 b)
Measuring instruments
Test mandrel or cylindrical square and linear displacement sensors and adjustable blocks
Alternative method: Precision test ball and linear displacement sensors
Observations and references to ISO 230-1:1996, 5.412.1 and 5.422.3
Turn the workholding spindle to find the mean position of run-out and then move railhead ram successively
in the Z direction to the upper position (3), mid-travel (2), and in the lower position (1) and take the maximum
difference of the readings. The largest change of the difference gives the parallelism deviation in the XZ
plane. The test is then repeated for the YZ plane.
Alternative method
In this case, the test ball is positioned just using the Z-axis travel and the measurement repeated for each
position (1, 2 and 3). The readings at 0° and 180° are taken and the difference between these two readings
is noted for positions 1, 2 and 3. The largest change of the difference gives the parallelism deviation in the
YZ plane. The test is then repeated for the XZ plane.
If the machine under test has an adjustable cross-rail, the test should be repeated with the cross-rail in its
lower, mid, and upper positions. This test applies to all railheads.
12 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 13041-2:2008(E)
Object
G5
To check the squareness between the railhead motion (X axis) and the workholding
spindle axis of rotation (C axis).
Diagram
Tolerance Measured deviation
For a measuring length of 300 or full stroke up to 300:
categories 1 and 2: 0,020
categories 3 and 4: 0,030
Direction of deviation: α W 90°
Measuring instruments
Straightedge, adjustable blocks and linear displacement sensor
Observations and references to ISO 230-1:1996, 5.422.22, 5.522.2
A linear displacement sensor is fixed to the turret close to the tool position.
Block gauges are used to set the straightedge square to the workholding spindle rotation axis.
Checking shall be carried out by placing the stylus of the linear displacement sensor placed on the railhead
onto a straightedge laid square to the axis of rotation of the workholding spindle.
Or
Set straightedge approximately parallel to the work table surface. Measurements should be taken at several
positions of the X-axis motion, then rotate the spindle through 180° and take a second set of measurements
at the same X locations. The squareness deviation is the range of the mean of these two sets of
measurements. The surface generated shall be concave unless by special arrangement between the user
and supplier/manufacturer.
© ISO 2008 – All rights reserved 13
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ISO 13041-2:2008(E)
Object
G6
To check the parallelism between the side head (Z axis) motion and the workholding
spindle axis of rotation (C axis).
Diagram
Tolerance Measured deviation
0,02 over a measuring length of 300
Measuring instruments
Test mandrel or cylindrical square and linear displacement sensor
Observations and references to ISO 230-1:1996, 5.422.3
Turn the workholding spindle to find the mean position of run-out and then move the side head in the
Z direction and take maximum difference of the readings.
Or
Take readings at several positions of the Z axis and then rotate the workholding spindle by 180° and take the
second set of readings at the same Z positions. The parallelism deviation is the range of the mean of these
two sets of measurements.
This test applies to all side heads.
14 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 13041-2:2008(E)
Object
G7
To check the squareness between the side head ram (X axis) motion and the workholding
spindle axis of rotation.
Diagram
Tolerance Measured deviation
0,02 over a measuring length of 300
Direction of deviation: α W 90°
Measuring instruments
Straightedge, gauge blocks, and linear displacement sensor
Observations and references to ISO 230-1:1996, 5.522.2
The side head shall be locked in position.
Gauge blocks are used to set the straightedge perpendicular to the workholding spindle rotation axis.
Checking shall be carried out by placing the sty
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13041-2
Première édition
2008-10-15
Version corrigée
2009-07-01
Conditions d'essai des tours à
commande numérique et des centres de
tournage —
Partie 2:
Essais géométriques pour les machines
à broche verticale
Test conditions for numerically controlled turning machines and turning
centres —
Part 2: Geometric tests for machines with a vertical workholding spindle
Numéro de référence
ISO 13041-2:2008(F)
©
ISO 2008
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ISO 13041-2:2008(F)
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quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
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ISO 13041-2:2008(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions. 2
4 Observations préliminaires. 3
4.1 Unités de mesure. 3
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. 3
4.8 Compensation par logiciels. 4
4.9 Tolérance minimale. 4
4.10 Classifications de la machine. 4
4.11 Mouvements linéaires. 4
4.12 Tourelles — Éléments des porte-outils . 4
4.13 Catégories de tailles de la machine. 4
4.14 Configurations des machines . 5
5 Essais géométriques. 9
5.1 Broche porte-pièces . 9
5.2 Relation entre la ou les broches porte-outils et les axes de mouvement linéaire. 12
5.3 Écarts angulaires relatifs au mouvement des axes linéaires . 18
5.4 Écart de la rectitude du mouvement des axes linéaires. 22
5.5 Tourelle, broche et porte-outils. 25
5.5.1 Tourelle et broche. 25
5.5.2 Tourelle et porte-outils. 27
5.5.3 Exactitude et répétabilité de l'indexage de la tourelle . 28
6 Essais pour le contrôle de l’exactitude des axes de rotation . 30
6.1 Exactitude de rotation de la broche porte-pièce .30
6.2 Exactitude en rotation du porte-outils. 32
Annexe A (informative) Méthode de mesure des trois points . 35
Bibliographie . 37
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ISO 13041-2:2008(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 13041-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 39, Machines-outils, sous-comité SC 2,
Conditions de réception des machines travaillant par enlèvement de métal.
L'ISO 13041 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Conditions d'essai des tours à
commande numérique et des centres de tournage:
⎯ Partie 1: Essais géométriques pour les machines à broche horizontale
⎯ Partie 2: Essais géométriques pour les machines à broche verticale
⎯ Partie 3: Essais géométriques pour les machines à broches verticales inversées
⎯ Partie 4: Précision et répétabilité de positionnement des axes linéaires et rotatifs
⎯ Partie 5: Exactitude des vitesses, avances et interpolations
⎯ Partie 6: Exactitude d'une pièce d'essai usinée
⎯ Partie 7: Évaluation des performances en contournage dans les plans de coordonnées
⎯ Partie 8: Évaluation des effets thermiques
La présente version corrigée de l'ISO 13041-2:2008 inclut les corrections suivantes:
⎯ Le terme «broche porte-outils» a été remplacé dans tout le document par le terme «broche porte-pièces»;
et le terme «surface de la machine à broche» a été remplacé par «surface de la broche porte-pièces»;
⎯ En 5.2, «plan YZ» a été remplacé par «plan XZ»;
⎯ En 6.2, effacer les tolérances, relatives à 10 %, 50 % et 100 %, sous l'encadré «tolérance».
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ISO 13041-2:2008(F)
Introduction
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 pouvant
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, Code d'essai des
machines-outils, les essais relatifs aux centres de tournage et aux tours à commande numérique avec/sans
contre-poupées indépendantes ou intégrées dans des systèmes flexibles d'usinage. L'ISO 13041 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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NORME INTERNATIONALE ISO 13041-2:2008(F)
Conditions d'essai des tours à commande numérique et des
centres de tournage —
Partie 2:
Essais géométriques pour les machines à broche verticale
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 13041 spécifie, en faisant référence à l'ISO 230-1 et à l'ISO 230-7, les essais
géométriques relatifs aux tours à commande numérique et aux centres de tournage à broche verticale
d'usage général, tels que décrits en 4.10, ainsi que les tolérances applicables aux essais mentionnés ci-
dessus.
La présente partie de l'ISO 13041 précise différents concepts ou configurations ainsi que les caractéristiques
communes des tours à commande numérique et des centres de tournage à broche verticale. Elle fournit
également une terminologie et une désignation des axes commandés (voir Figures 1, 2, 3 et 4).
La présente partie de l'ISO 13041 traite uniquement de la vérification de l'exactitude de la machine. Elle ne
traite ni de l'examen du fonctionnement de la machine (par exemple vibrations, bruit anormal, broutage dans
les déplacements d'organes) ni des caractéristiques de cette dernière (par exemple vitesses, avances), dans
la mesure où ces examens précèdent généralement celui 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 230-7:2006, 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
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ISO 13041-2:2008(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
machine de tournage
tour
machine-outil dont le mouvement principal est la rotation de la pièce par rapport à un outil de coupe fixe
3.2
commande manuelle
mode de fonctionnement dans lequel tous les mouvements de la machine sont commandés par l'opérateur
3.3
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
[ISO 2806:1994]
3.4
tour à commande manuelle
tour pour lequel chaque étape d'usinage est contrôlée ou démarrée par un opérateur sans programme
machine à CN
3.5
tour à commande numérique
tour commandé numériquement (CN) ou commandé numériquement par ordinateur (CNC)
3.6
tour à commande numérique à broche verticale
tour à commande numérique dans laquelle la pièce est montée sur la machine à broche 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 Cette machine est contrôlée par une commande numérique (CN) pourvue d'une fonction automatique.
NOTE 2 Pour les tours à broche verticale inversée, c'est-à-dire avec un dispositif porte-pièce situé à l'extrémité
inférieure de la broche, voir l'ISO 13041-3.
3.7
centre de tournage à broche verticale
tour à commande numérique à broche verticale, équipé d'un ou de plusieurs outils motorisés ayant la capacité
d'orienter la broche autour de son axe
NOTE 1 Cette machine peut intégrer des caractéristiques additionnelles telles que le changement automatique de
l'outil à l'aide d'un magasin d'outils ou le mouvement suivant l'axe Y.
NOTE 2 Pour les tours à broche verticale inversée, c'est-à-dire avec un dispositif porte-pièce situé à l'extrémité
inférieure de la broche, voir l'ISO 13041-3.
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ISO 13041-2:2008(F)
4 Observations préliminaires
4.1 Unités de mesure
Dans la présente partie de l'ISO 13041, toutes les dimensions linéaires, tous les écarts et 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 exprimés sous forme de
rapports, mais, dans certains cas, les microradians ou les secondes d'arc peuvent être utilisés pour plus de
clarté. Il convient de garder toujours à l'esprit l'équivalence des expressions suivantes:
−6
0,010/1 000 = 10 × 10 = 10 µrad ≈ 2″
4.2 Référence à l'ISO 230-1 et à l'ISO 230-7
Pour l'application de la présente partie de l'ISO 13041, il faut se reporter à l'ISO 230-1, notamment en ce qui
concerne l'installation de la machine avant les essais, la mise en température de la broche et des autres
organes mobiles, la description des méthodes de mesure et l'exactitude recommandée pour les instruments
de contrôle.
Dans la rubrique «Observations» des essais décrits dans l'Article 5, les instructions sont précédées d'une
référence à l'article correspondant de l'ISO 230-1 ou de l'ISO 230-7 lorsque l'essai concerné est conforme aux
spécifications de ces normes. Les tolérances sont données pour chaque essai (voir de G1 à G21).
4.3 Nivellement de la machine
Avant de soumettre la machine aux essais, il convient de procéder à son nivellement selon les
recommandations du fournisseur/du constructeur (voir l'ISO 230-1:1996, 3.11).
4.4 Ordre des essais
La séquence de présentation des essais dans la présente Norme internationale ne définit nullement l'ordre
pratique de succession des opérations de mesure. On peut procéder aux contrôles, notamment pour des
questions de facilité de contrôle ou de montage des appareils de vérification, dans un ordre entièrement
différent.
4.5 Essais à réaliser
Il n'est pas toujours possible, ni nécessaire, lors de l'examen d'une machine, d'effectuer la totalité des essais
figurant dans la présente partie de l'ISO 13041. Lorsque les essais sont requis à des fins de réception, il
appartient à l'utilisateur de choisir, en accord avec le fournisseur/le constructeur, les seuls essais
correspondant aux éléments et/ou aux propriétés de la machine qui l'intéressent. Ces essais doivent être
clairement précisés lors de la commande d'une machine. On considère que la simple référence à la présente
partie de l'ISO 13041 pour les essais de réception n'engage aucun des contractants, s'il n'y a pas accord sur
les essais à réaliser et sur les frais correspondants.
4.6 Instruments de mesure
Les instruments de mesure indiqués dans les essais suivants ne sont donnés qu'à titre d'exemple. D'autres
instruments mesurant les mêmes quantités et présentant au moins la même incertitude de mesure peuvent
être utilisés. Les capteurs de déplacement linéaire doivent avoir une résolution de 0,001 mm ou mieux.
4.7 Schémas
Pour des raisons de simplicité, les schémas de la présente partie de l'ISO 13041 associés aux essais
géométriques sont fondés généralement sur un seul type de machine.
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4.8 Compensation par logiciels
Si des logiciels intégrés permettent de compenser les écarts géométriques, de positionnement, de
contournage et les écarts thermiques, il convient que leur utilisation pendant ces essais soit fondée sur un
accord entre l'utilisateur et le fournisseur/le constructeur. Lorsqu'une compensation par logiciel est utilisée,
cela doit être indiqué dans le rapport d'essai.
4.9 Tolérance minimale
Lorsque la tolérance d'un essai géométrique est déterminée pour une étendue de mesure différente de celle
de la présente partie de l'ISO 13041 (voir l'ISO 230-1:1996, 2.311), il faut prendre en compte le fait que la
valeur minimale de la tolérance est de 0,005 mm.
4.10 Classifications de la machine
Les machines considérées dans la présente partie de l'ISO 13041 sont divisées en familles de configurations
suivante:
⎯ Type A: machines à montant unique [Figure 1];
⎯ Type B: machines à deux montants [Figure 2].
Les configurations de la machine de Type B sont en outre classées comme suit:
⎯ montants fixes — type portique;
⎯ montants mobiles — type portique mobile.
4.11 Mouvements linéaires
Pour simplifier, tous les exemples de machines illustrés aux Figures 1 et 2 utilisent pour la désignation des
axes une lettre et un nombre (par exemple X, X1, X2 …), comme défini dans l'ISO 841:2001, 6.1. Dans tous
les exemples, les lettres U, V ou W pourraient aussi être utilisées.
4.12 Tourelles — Éléments des porte-outils
Selon la configuration de la machine, les outils de coupe (fixes ou mécanisés) peuvent être placés sur le
coulisseau du chariot de traverse et/ou sur le coulisseau du chariot porte-outils latéral et/ou sur la tourelle. Un
dispositif de changement d'outil automatique peut être également utilisé. Cependant, la série de l'ISO 13041
ne donne aucune méthode d'essai pour les opérations de changement d'outil automatique.
4.13 Catégories de tailles de la machine
Les machines sont classées en quatre catégories de tailles, sur la base des critères spécifiés dans le
Tableau 1.
Tableau 1 — Étendue de tailles des machines
Critères Catégorie 1 Catégorie 2 Catégorie 3 Catégorie 4
d u 500 500 < d u 1 000 1 000 < d u 5 000
Diamètre nominal du mandrin, d d > 5 000
Diamètre de la machine à
D u 500 500 < D u 1 000 1 000 < D u 5 000
D > 5 000
broche/la table, D
NOTE 1 Le choix des critères est laissé à la discrétion du constructeur.
NOTE 2 Le diamètre nominal du mandrin (jusqu'à 800 mm) est défini dans l'ISO 3442-1, dans l'ISO 3442-2 et dans l'ISO 3442-3.
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4.14 Configurations des machines
a) Type de tête à mouvements croisés b) Type de mouvements partagés
(machine à broche en mouvement)
c) Type de mouvements partagés d) Type de machine à broche
(traînard de tête en mouvement) à mouvements croisés
Figure 1 — Exemples de configurations de la machine: machines à montant unique (Type A)
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a) Montant fixe (type portique) b) Montant fixe (type portique)
Traverse porte-chariot en mouvement Traverse porte-chariot fixe
c) Montant mobile (type portique mobile) d) Montant fixe (type portique)
Traverse porte-chariot en mouvement Machine à broche en mouvement (axe Y)
Figure 2 — Machine à montant vertical unique, machines à deux montants (Type B)
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ISO 13041-2:2008(F)
Figure 3 — Machine à montant vertical unique: machines à deux montants (Type B)
Tableau 2 — Terminologie
Numéro de
Français Anglais Allemand
pièce
1 broche porte-pièces workholding spindle (turntable) Spannfutter
2 base base Maschinenbett
3 montant column Maschinenständer
4 traverse porte-chariot cross rail Querführung
5 chariot de traverse (traînard) railhead (saddle) Querschlitten
6 chariot de tourelle turret slide Revolverschlitten
7 tourelle turret Revolver
8 tête de broche porte-pièces workholding spindle head Spindelkasten
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Figure 4 — Machine à deux montants verticaux
Tableau 3 — Terminologie
Numéro de
Français Anglais Allemand
pièce
1 broche porte-pièces workholding spindle (turntable) Spannfutter
2 base base Maschinenbett
3 montant droit right-hand column rechter Maschinenständer
4 montant gauche left-hand column linker Maschinenständer
5 traverse porte-chariot cross-rail Querführung
6 chariot de tourelle turret slide Revolverschlitten
7 chariot de traverse (traînard) railhead (saddle) Querschlitten
8 coulisseau du chariot de traverse railhead ram Traghülse
9 traverse bridge Brücke/Traverse
10 chariot porte-outils latéral side head seitlicher Werkzeugträger
11 coulisseau du porte-outils latéral side head ram seitliche Traghülse
12 tourelle turret Revolver
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5 Essais géométriques
5.1 Broche porte-pièces
Objet
G1
Vérification de la planéité de la surface de la broche porte-pièces (table porte-pièces).
NOTE Concerne le type table uniquement.
Schéma
Légende
1 règle
2 support d'appui à 3 points
Tolérance Écart constaté
Tolérance locale de 0,01 pour toute longueur mesurée de 300.
Catégorie 1 Catégorie 2 Catégorie 3 Catégorie 4
0,02 0,03 0,07 0,07
NOTE Machines de la Catégorie 4 uniquement — pour chaque nouvel ajout de
1 000 au diamètre, majorer la tolérance de 0,01.
La face de la broche ne doit pas être convexe.
Instruments de mesure
Règle, cales et comparateur
Pour une méthode alternative: Règle et cales, niveau d'exactitude et un support d'appui à 3 points
isostatiques.
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.322, 5.324
Méthode alternative (vérification à l'aide du niveau): 5.323
1) Vérification circulaire
Le niveau doit être placé sur le support avec trois points d'appui sur la surface de la machine à
broche.
Le support avec trois points d'appui doit être déplacé à des emplacements également espacés le
long de la surface de la machine à broche.
2) Vérification diamétrale
Le niveau doit être placé sur la machine à broche et le long d'un sens diamétral à l'aide d'une
règle B.
Le niveau doit être déplacé à des emplacements également espacés le long de la règle.
Le mode opératoire doit être répété en plaçant la règle aux emplacements successifs occupés par le support
avec trois points d'appui ou à un maximum de 12 intervalles (minimum de 30°).
Suivant un accord entre le constructeur et l'utilisateur, il est possible de réaliser uniquement une vérification
diamétrale.
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Objet
G2
Vérification du faux-rond frontal de la broche porte-pièce:
a) faux-rond de la table de surface;
b) faux-rond de la face de la broche.
Schéma
Tolérance Écart constaté
Catégorie 1 Catégorie 2 Catégorie 3 Catégorie 4
a) 0,01 0,02 0,035 0,05 a)
NOTE Machines de la Catégorie 4 uniquement — pour chaque nouvel
ajout de 1 000 au diamètre, majorer la tolérance de 0,01.
b) 0,01 0,015 0,02 0,02 b)
Instruments de mesure
Comparateur
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.632
a) Le comparateur doit être placé sur une partie fixe de la machine et doit être placé aussi près que
possible de la périphérie de la machine à broche et à environ 180° de l'emplacement occupé par l'outil
lors de l'usinage de la machine à broche.
Traverse porte-chariot, chariot porte-outils de traverse bloqués, si possible.
b) Des mesurages doivent être réalisés sur le diamètre maximal.
NOTE S'il est difficile de détacher la table, le présent essai n'a pas besoin d'être réalisé.
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Objet
G3
Vérification du faux-rond de
a) l'alésage de la machine à broche,
b) de la surface cylindrique externe de la machine à broche (dans le cas où la machine à
broche n'a pas d'alésage central),
c) du diamètre de centrage.
Schéma
Tolérance Écart constaté
Catégorie 1 Catégorie 2 Catégorie 3 Catégorie 4
a) et b) 0,01 0,02 0,035 0,05 a)
NOTE Machines de la Catégorie 4 uniquement — pour chaque nouvel ajout
b)
de 1 000 au diamètre, majorer la tolérance de 0,01.
c) 0,01 0,015 0,02 0,02 c)
Instruments de mesure
Comparateur
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.611.4 et 5.612.2
a) Le comparateur doit être placé à environ 180° de l'emplacement occupé par l'outil lors de l'usinage de la
machine à broche.
Traverse porte-chariot, chariot porte-outils de traverse et coulisseau bloqués, si possible.
Le comparateur doit également être placé sur une partie fixe de la machine.
b) Paragraphes 5.611.4 et 5.612.2.
c) Lorsque la surface est conique, la touche du comparateur doit être placée perpendiculairement à la
surface de contact.
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5.2 Relation entre la ou les broches porte-outils et les axes de mouvement linéaire
Objet
G4
Vérification du parallélisme du mouvement vertical (axe Z – chariot de traverse coulisseau ou
tête porte-outils) par rapport à la ligne moyenne de l'axe de rotation de la broche:
a) dans le plan YZ;
b) dans le plan XZ.
NOTE Également applicable pour les traverses porte-chariots, les coulisseaux secondaires et les
glissières sur les montants.
Schéma
Tolérance Écart constaté
a) 0,015 pour une longueur mesurée de 300 a)
b) 0,01 pour une longueur mesurée de 300 b)
Instruments de mesure
Mandrin d'essai ou équerre cylindrique et comparateur et cales réglables
Méthode alternative: Bille d'essai de précision et comparateurs
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.412.1 et 5.422.3
Faire tourner la broche pour trouver la position moyenne du faux-rond, puis déplacer le coulant du chariot de
traverse dans la direction Z, respectivement aux positions supérieure (3), à mi-course (2) et inférieure (1).
Prendre la différence maximale des indications. La variation la plus grande donne l'écart de parallélisme
dans le plan XZ. L'essai est alors répété pour le plan YZ.
Méthode alternative
Dans ce cas, la bille d'essai est placée en utilisant seulement l'axe de mouvement Z et les mesurages
répétés de chaque position (1, 2 et 3). Les indications à 0° et à 180° sont relevées, puis la différence entre
ces deux indications est notée pour les emplacements 1, 2 et 3. La variation la plus grande donne l'écart de
parallélisme dans le plan YZ. L'essai est alors répété pour le plan XZ.
Si la machine soumise à essai possède une traverse porte-chariot réglable, il convient de répéter l'essai
avec la traverse porte-chariot dans ses positions inférieure, à mi-course et supérieure. Le présent essai
s'applique à toutes les broches porte-pièces.
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Objet
G5
Vér
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13041-2
Première édition
2008-10-15
Conditions d'essai des tours à
commande numérique et des centres de
tournage —
Partie 2:
Essais géométriques pour les machines
à broche verticale
Test conditions for numerically controlled turning machines and turning
centres —
Part 2: Geometric tests for machines with a vertical workholding spindle
Numéro de référence
ISO 13041-2:2008(F)
©
ISO 2008
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Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions. 2
4 Observations préliminaires. 3
4.1 Unités de mesure. 3
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. 3
4.8 Compensation par logiciels. 4
4.9 Tolérance minimale. 4
4.10 Classifications de la machine. 4
4.11 Mouvements linéaires. 4
4.12 Tourelles — Éléments des porte-outils . 4
4.13 Catégories de tailles de la machine. 4
4.14 Configurations des machines . 5
5 Essais géométriques. 9
5.1 Broche porte-outils. 9
5.2 Relation entre la ou les broches porte-outils et les axes de mouvement linéaire. 12
5.3 Écarts angulaires relatifs au mouvement des axes linéaires . 18
5.4 Écart de la rectitude du mouvement des axes linéaires. 22
5.5 Tourelle, broche et porte-outils. 25
5.5.1 Tourelle et broche. 25
5.5.2 Tourelle et porte-outils. 27
5.5.3 Exactitude et répétabilité de l'indexage de la tourelle . 28
6 Essais pour le contrôle de l’exactitude des axes de rotation . 30
6.1 Exactitude de rotation de la broche porte-pièce .30
6.2 Exactitude en rotation du porte-outils. 32
Annexe A (informative) Méthode de mesure des trois points . 35
Bibliographie . 37
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ISO 13041-2:2008(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 13041-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 39, Machines-outils, sous-comité SC 2,
Conditions de réception des machines travaillant par enlèvement de métal.
L'ISO 13041 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Conditions d'essai des tours à
commande numérique et des centres de tournage:
⎯ Partie 1: Essais géométriques pour les machines à broche horizontale
⎯ Partie 2: Essais géométriques pour les machines à broche verticale
⎯ Partie 3: Essais géométriques pour les machines à broches verticales inversées
⎯ Partie 4: Précision et répétabilité de positionnement des axes linéaires et rotatifs
⎯ Partie 5: Exactitude des vitesses, avances et interpolations
⎯ Partie 6: Exactitude d'une pièce d'essai usinée
⎯ Partie 7: Évaluation des performances en contournage dans les plans de coordonnées
⎯ Partie 8: Évaluation des effets thermiques
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ISO 13041-2:2008(F)
Introduction
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 pouvant
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, Code d'essai des
machines-outils, les essais relatifs aux centres de tournage et aux tours à commande numérique avec/sans
contre-poupées indépendantes ou intégrées dans des systèmes flexibles d'usinage. L'ISO 13041 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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NORME INTERNATIONALE ISO 13041-2:2008(F)
Conditions d'essai des tours à commande numérique et des
centres de tournage —
Partie 2:
Essais géométriques pour les machines à broche verticale
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 13041 spécifie, en faisant référence à l'ISO 230-1 et à l'ISO 230-7, les essais
géométriques relatifs aux tours à commande numérique et aux centres de tournage à broche verticale
d'usage général, tels que décrits en 4.10, ainsi que les tolérances applicables aux essais mentionnés ci-
dessus.
La présente partie de l'ISO 13041 précise différents concepts ou configurations ainsi que les caractéristiques
communes des tours à commande numérique et des centres de tournage à broche verticale. Elle fournit
également une terminologie et une désignation des axes commandés (voir Figures 1, 2, 3 et 4).
La présente partie de l'ISO 13041 traite uniquement de la vérification de l'exactitude de la machine. Elle ne
traite ni de l'examen du fonctionnement de la machine (par exemple vibrations, bruit anormal, broutage dans
les déplacements d'organes) ni des caractéristiques de cette dernière (par exemple vitesses, avances), dans
la mesure où ces examens précèdent généralement celui 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 230-7:2006, 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
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ISO 13041-2:2008(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
machine de tournage
tour
machine-outil dont le mouvement principal est la rotation de la pièce par rapport à un outil de coupe fixe
3.2
commande manuelle
mode de fonctionnement dans lequel tous les mouvements de la machine sont commandés par l'opérateur
3.3
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
[ISO 2806:1994]
3.4
tour à commande manuelle
tour pour lequel chaque étape d'usinage est contrôlée ou démarrée par un opérateur sans programme
machine à CN
3.5
tour à commande numérique
tour commandé numériquement (CN) ou commandé numériquement par ordinateur (CNC)
3.6
tour à commande numérique à broche verticale
tour à commande numérique dans laquelle la pièce est montée sur la machine à broche 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 Cette machine est contrôlée par une commande numérique (CN) pourvue d'une fonction automatique.
NOTE 2 Pour les tours à broche verticale inversée, c'est-à-dire avec un dispositif porte-pièce situé à l'extrémité
inférieure de la broche, voir l'ISO 13041-3.
3.7
centre de tournage à broche verticale
tour à commande numérique à broche verticale, équipé d'un ou de plusieurs outils motorisés ayant la capacité
d'orienter la broche autour de son axe
NOTE 1 Cette machine peut intégrer des caractéristiques additionnelles telles que le changement automatique de
l'outil à l'aide d'un magasin d'outils ou le mouvement suivant l'axe Y.
NOTE 2 Pour les tours à broche verticale inversée, c'est-à-dire avec un dispositif porte-pièce situé à l'extrémité
inférieure de la broche, voir l'ISO 13041-3.
2 © ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 13041-2:2008(F)
4 Observations préliminaires
4.1 Unités de mesure
Dans la présente partie de l'ISO 13041, toutes les dimensions linéaires, tous les écarts et 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 exprimés sous forme de
rapports, mais, dans certains cas, les microradians ou les secondes d'arc peuvent être utilisés pour plus de
clarté. Il convient de garder toujours à l'esprit l'équivalence des expressions suivantes:
−6
0,010/1 000 = 10 × 10 = 10 µrad ≈ 2″
4.2 Référence à l'ISO 230-1 et à l'ISO 230-7
Pour l'application de la présente partie de l'ISO 13041, il faut se reporter à l'ISO 230-1, notamment en ce qui
concerne l'installation de la machine avant les essais, la mise en température de la broche et des autres
organes mobiles, la description des méthodes de mesure et l'exactitude recommandée pour les instruments
de contrôle.
Dans la rubrique «Observations» des essais décrits dans l'Article 5, les instructions sont précédées d'une
référence à l'article correspondant de l'ISO 230-1 ou de l'ISO 230-7 lorsque l'essai concerné est conforme aux
spécifications de ces normes. Les tolérances sont données pour chaque essai (voir de G1 à G21).
4.3 Nivellement de la machine
Avant de soumettre la machine aux essais, il convient de procéder à son nivellement selon les
recommandations du fournisseur/du constructeur (voir l'ISO 230-1:1996, 3.11).
4.4 Ordre des essais
La séquence de présentation des essais dans la présente Norme internationale ne définit nullement l'ordre
pratique de succession des opérations de mesure. On peut procéder aux contrôles, notamment pour des
questions de facilité de contrôle ou de montage des appareils de vérification, dans un ordre entièrement
différent.
4.5 Essais à réaliser
Il n'est pas toujours possible, ni nécessaire, lors de l'examen d'une machine, d'effectuer la totalité des essais
figurant dans la présente partie de l'ISO 13041. Lorsque les essais sont requis à des fins de réception, il
appartient à l'utilisateur de choisir, en accord avec le fournisseur/le constructeur, les seuls essais
correspondant aux éléments et/ou aux propriétés de la machine qui l'intéressent. Ces essais doivent être
clairement précisés lors de la commande d'une machine. On considère que la simple référence à la présente
partie de l'ISO 13041 pour les essais de réception n'engage aucun des contractants, s'il n'y a pas accord sur
les essais à réaliser et sur les frais correspondants.
4.6 Instruments de mesure
Les instruments de mesure indiqués dans les essais suivants ne sont donnés qu'à titre d'exemple. D'autres
instruments mesurant les mêmes quantités et présentant au moins la même incertitude de mesure peuvent
être utilisés. Les capteurs de déplacement linéaire doivent avoir une résolution de 0,001 mm ou mieux.
4.7 Schémas
Pour des raisons de simplicité, les schémas de la présente partie de l'ISO 13041 associés aux essais
géométriques sont fondés généralement sur un seul type de machine.
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ISO 13041-2:2008(F)
4.8 Compensation par logiciels
Si des logiciels intégrés permettent de compenser les écarts géométriques, de positionnement, de
contournage et les écarts thermiques, il convient que leur utilisation pendant ces essais soit fondée sur un
accord entre l'utilisateur et le fournisseur/le constructeur. Lorsqu'une compensation par logiciel est utilisée,
cela doit être indiqué dans le rapport d'essai.
4.9 Tolérance minimale
Lorsque la tolérance d'un essai géométrique est déterminée pour une étendue de mesure différente de celle
de la présente partie de l'ISO 13041 (voir l'ISO 230-1:1996, 2.311), il faut prendre en compte le fait que la
valeur minimale de la tolérance est de 0,005 mm.
4.10 Classifications de la machine
Les machines considérées dans la présente partie de l'ISO 13041 sont divisées en familles de configurations
suivante:
⎯ Type A: machines à montant unique [Figure 1];
⎯ Type B: machines à deux montants [Figure 2].
Les configurations de la machine de Type B sont en outre classées comme suit:
⎯ montants fixes — type portique;
⎯ montants mobiles — type portique mobile.
4.11 Mouvements linéaires
Pour simplifier, tous les exemples de machines illustrés aux Figures 1 et 2 utilisent pour la désignation des
axes une lettre et un nombre (par exemple X, X1, X2 …), comme défini dans l'ISO 841:2001, 6.1. Dans tous
les exemples, les lettres U, V ou W pourraient aussi être utilisées.
4.12 Tourelles — Éléments des porte-outils
Selon la configuration de la machine, les outils de coupe (fixes ou mécanisés) peuvent être placés sur le
coulisseau du chariot de traverse et/ou sur le coulisseau du chariot porte-outils latéral et/ou sur la tourelle. Un
dispositif de changement d'outil automatique peut être également utilisé. Cependant, la série de l'ISO 13041
ne donne aucune méthode d'essai pour les opérations de changement d'outil automatique.
4.13 Catégories de tailles de la machine
Les machines sont classées en quatre catégories de tailles, sur la base des critères spécifiés dans le
Tableau 1.
Tableau 1 — Étendue de tailles des machines
Critères Catégorie 1 Catégorie 2 Catégorie 3 Catégorie 4
d u 500 500 < d u 1 000 1 000 < d u 5 000
Diamètre nominal du mandrin, d d > 5 000
Diamètre de la machine à
D u 500 500 < D u 1 000 1 000 < D u 5 000
D > 5 000
broche/la table, D
NOTE 1 Le choix des critères est laissé à la discrétion du constructeur.
NOTE 2 Le diamètre nominal du mandrin (jusqu'à 800 mm) est défini dans l'ISO 3442-1, dans l'ISO 3442-2 et dans l'ISO 3442-3.
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4.14 Configurations des machines
a) Type de tête à mouvements croisés b) Type de mouvements partagés
(machine à broche en mouvement)
c) Type de mouvements partagés d) Type de machine à broche
(traînard de tête en mouvement) à mouvements croisés
Figure 1 — Exemples de configurations de la machine: machines à montant unique (Type A)
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a) Montant fixe (type portique) b) Montant fixe (type portique)
Traverse porte-chariot en mouvement Traverse porte-chariot fixe
c) Montant mobile (type portique mobile) d) Montant fixe (type portique)
Traverse porte-chariot en mouvement Machine à broche en mouvement (axe Y)
Figure 2 — Machine à montant vertical unique, machines à deux montants (Type B)
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ISO 13041-2:2008(F)
Figure 3 — Machine à montant vertical unique: machines à deux montants (Type B)
Tableau 2 — Terminologie
Numéro de
Français Anglais Allemand
pièce
1 broche porte-outils workholding spindle (turntable) Spannfutter
2 base base Maschinenbett
3 montant column Maschinenständer
4 traverse porte-chariot cross rail Querführung
5 chariot de traverse (traînard) railhead (saddle) Querschlitten
6 chariot de tourelle turret slide Revolverschlitten
7 tourelle turret Revolver
8 tête de broche porte-outils workholding spindle head Spindelkasten
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Figure 4 — Machine à deux montants verticaux
Tableau 3 — Terminologie
Numéro de
Français Anglais Allemand
pièce
1 broche porte-outils workholding spindle (turntable) Spannfutter
2 base base Maschinenbett
3 montant droit right-hand column rechter Maschinenständer
4 montant gauche left-hand column linker Maschinenständer
5 traverse porte-chariot cross-rail Querführung
6 chariot de tourelle turret slide Revolverschlitten
7 chariot de traverse (traînard) railhead (saddle) Querschlitten
8 coulisseau du chariot de traverse railhead ram Traghülse
9 traverse bridge Brücke/Traverse
10 chariot porte-outils latéral side head seitlicher Werkzeugträger
11 coulisseau du porte-outils latéral side head ram seitliche Traghülse
12 tourelle turret Revolver
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5 Essais géométriques
5.1 Broche porte-outils
Objet
G1
Vérification de la planéité de la surface de la machine à broche.
NOTE Concerne le type table uniquement.
Schéma
Légende
1 règle
2 support d'appui à 3 points
Tolérance Écart constaté
Tolérance locale de 0,01 pour toute longueur mesurée de 300.
Catégorie 1 Catégorie 2 Catégorie 3 Catégorie 4
0,02 0,03 0,07 0,07
NOTE Machines de la Catégorie 4 uniquement — pour chaque nouvel ajout de
1 000 au diamètre, majorer la tolérance de 0,01.
La face de la broche ne doit pas être convexe.
Instruments de mesure
Règle, cales et comparateur
Pour une méthode alternative: Règle et cales, niveau d'exactitude et un support d'appui à 3 points
isostatiques.
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.322, 5.324
Méthode alternative (vérification à l'aide du niveau): 5.323
1) Vérification circulaire
Le niveau doit être placé sur le support avec trois points d'appui sur la surface de la machine à
broche.
Le support avec trois points d'appui doit être déplacé à des emplacements également espacés le
long de la surface de la machine à broche.
2) Vérification diamétrale
Le niveau doit être placé sur la machine à broche et le long d'un sens diamétral à l'aide d'une
règle B.
Le niveau doit être déplacé à des emplacements également espacés le long de la règle.
Le mode opératoire doit être répété en plaçant la règle aux emplacements successifs occupés par le support
avec trois points d'appui ou à un maximum de 12 intervalles (minimum de 30°).
Suivant un accord entre le constructeur et l'utilisateur, il est possible de réaliser uniquement une vérification
diamétrale.
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ISO 13041-2:2008(F)
Objet
G2
Vérification du faux-rond frontal de la broche porte-pièce:
a) faux-rond de la table de surface;
b) faux-rond de la face de la broche.
Schéma
Tolérance Écart constaté
Catégorie 1 Catégorie 2 Catégorie 3 Catégorie 4
a) 0,01 0,02 0,035 0,05 a)
NOTE Machines de la Catégorie 4 uniquement — pour chaque nouvel
ajout de 1 000 au diamètre, majorer la tolérance de 0,01.
b) 0,01 0,015 0,02 0,02 b)
Instruments de mesure
Comparateur
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.632
a) Le comparateur doit être placé sur une partie fixe de la machine et doit être placé aussi près que
possible de la périphérie de la machine à broche et à environ 180° de l'emplacement occupé par l'outil
lors de l'usinage de la machine à broche.
Traverse porte-chariot, chariot porte-outils de traverse bloqués, si possible.
b) Des mesurages doivent être réalisés sur le diamètre maximal.
NOTE S'il est difficile de détacher la table, le présent essai n'a pas besoin d'être réalisé.
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ISO 13041-2:2008(F)
Objet
G3
Vérification du faux-rond de
a) l'alésage de la machine à broche,
b) de la surface cylindrique externe de la machine à broche (dans le cas où la machine à
broche n'a pas d'alésage central),
c) du diamètre de centrage.
Schéma
Tolérance Écart constaté
Catégorie 1 Catégorie 2 Catégorie 3 Catégorie 4
a) et b) 0,01 0,02 0,035 0,05 a)
NOTE Machines de la Catégorie 4 uniquement — pour chaque nouvel ajout
b)
de 1 000 au diamètre, majorer la tolérance de 0,01.
c) 0,01 0,015 0,02 0,02 c)
Instruments de mesure
Comparateur
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.611.4 et 5.612.2
a) Le comparateur doit être placé à environ 180° de l'emplacement occupé par l'outil lors de l'usinage de la
machine à broche.
Traverse porte-chariot, chariot porte-outils de traverse et coulisseau bloqués, si possible.
Le comparateur doit également être placé sur une partie fixe de la machine.
b) Paragraphes 5.611.4 et 5.612.2.
c) Lorsque la surface est conique, la touche du comparateur doit être placée perpendiculairement à la
surface de contact.
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ISO 13041-2:2008(F)
5.2 Relation entre la ou les broches porte-outils et les axes de mouvement linéaire
Objet
G4
Vérification du parallélisme du mouvement vertical (axe Z – chariot de traverse coulisseau ou
tête porte-outils) par rapport à la ligne moyenne de l'axe de rotation de la broche:
a) dans le plan YZ;
b) dans le plan XZ.
NOTE Également applicable pour les traverses porte-chariots, les coulisseaux secondaires et les
glissières sur les montants.
Schéma
Tolérance Écart constaté
a) 0,015 pour une longueur mesurée de 300 a)
b) 0,01 pour une longueur mesurée de 300 b)
Instruments de mesure
Mandrin d'essai ou équerre cylindrique et comparateur et cales réglables
Méthode alternative: Bille d'essai de précision et comparateurs
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.412.1 et 5.422.3
Faire tourner la broche pour trouver la position moyenne du faux-rond, puis déplacer le coulant du chariot de
traverse dans la direction Z, respectivement aux positions supérieure (3), à mi-course (2) et inférieure (1).
Prendre la différence maximale des indications. La variation la plus grande donne l'écart de parallélisme
dans le plan XZ. L'essai est alors répété pour le plan YZ.
Méthode alternative
Dans ce cas, la bille d'essai est placée en utilisant seulement l'axe de mouvement Z et les mesurages
répétés de chaque position (1, 2 et 3). Les indications à 0° et à 180° sont relevées, puis la différence entre
ces deux indications est notée pour les emplacements 1, 2 et 3. La variation la plus grande donne l'écart de
parallélisme dans le plan YZ. L'essai est alors répété pour le plan YZ.
Si la machine soumise à essai possède une traverse porte-chariot réglable, il convient de répéter l'essai
avec la traverse porte-chariot dans ses positions inférieure, à mi-course et supérieure. Le présent essai
s'applique à toutes les broches porte-pièces.
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ISO 13041-2:2008(F)
Objet
G5
Vérification de la perpendicularité du mouvement du chariot de la tourelle (axe X) par
rapport à l'axe de rotation de la broche (axe C).
Schéma
Tolérance Écart constaté
Pour une longueur de mesure de 300 ou une course complète jusqu'à
300:
catégories 1 et 2: 0,020
catégories 3 et 4: 0,030
Sens de l'écart α W 90°
Instruments de mesure
Règle, cales réglables et comparateur
Observations et références à l'ISO 230-1:1996 5.422.22 et 5.522.2
Un comparateur est fixé sur l
...
Questions, Comments and Discussion
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