ISO 230-3:2007

NORME ISO
INTERNATIONALE 230-3
Deuxième édition
2007-08-15
Code d'essai des machines-outils —
Partie 3:
Évaluation des effets thermiques
Test code for machine tools —
Part 3: Determination of thermal effects

Numéro de référence
©
ISO 2007
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Remarques préliminaires. 5
4.1 Unités de mesure. 5
4.2 Référence à l'ISO 230-1 . 5
4.3 Instruments et équipement d'essai recommandés . 5
4.4 État de la machine avant essai. 6
4.5 Ordre des essais. 6
4.6 Température de l'environnement d'essai . 7
5 Essai d'erreur de variation de température ambiante (ETVE). 7
5.1 Généralités . 7
5.2 Méthode d'essai . 10
5.3 Interprétation des résultats . 11
5.4 Présentation des résultats. 14
6 Déformation thermique due à la rotation de la broche. 15
6.1 Généralités . 15
6.2 Méthode d'essai . 15
6.3 Interprétation des résultats . 17
6.4 Présentation des résultats. 19
7 Déformation thermique due aux déplacements linéaires des composants . 19
7.1 Généralités . 19
7.2 Méthode d'essai . 20
7.3 Présentation des résultats. 26
Annexe A (informative) Informations sur les capteurs de déplacement . 30
Annexe B (informative) Lignes directrices sur le nombre nécessaire de capteurs de déplacement
linéaire . 35
Annexe C (informative) Lignes directrices sur l'environnement thermique des machines-outils . 38
Annexe D (informative) Autres dispositifs et installations de mesure . 41
Bibliographie . 45

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 230-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 39, Machines-outils, sous-comité SC 2,
Conditions de réception des machines travaillant par enlèvement de métal.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 230-3:2001), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 230 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Code d'essai des machines-outils:
⎯ Partie 1: Précision géométrique des machines fonctionnant à vide ou dans des conditions de finition
⎯ Partie 2: Détermination de l'exactitude et de la répétabilité de positionnement des axes en commande
numérique
⎯ Partie 3: Évaluation des effets thermiques
⎯ Partie 4: Essais de circularité des machines-outils à commande numérique
⎯ Partie 5: Détermination de l'émission sonore
⎯ Partie 6: Détermination de la précision de positionnement sur les diagonales principales et de face
(Essais de déplacement en diagonale)
⎯ Partie 7: Exactitude géométrique des axes de rotation
⎯ Partie 9: Estimation de l'incertitude de mesure pour les essais des machines-outils selon la série ISO 230,
équations de base [Rapport technique]
La partie suivante est en cours d’élaboration:
⎯ Partie 8: Détermination des niveaux de vibration [Rapport technique]
La détermination des performances de mesure d’une machine-outil fera l’objet d’une future partie 10.
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Introduction
L'ISO 230 a pour objet de normaliser des méthodes d'essai pour vérifier l'exactitude des machines-outils, à
l'exception des machines-outils électriques portatives.
La présente partie de l'ISO 230 spécifie les modes opératoires d’essai destinés à déterminer les effets
thermiques dus à divers apports de chaleur et engendrant une déformation de la structure d'une machine-outil
ou d'un système de positionnement. Il est admis que la déformation thermoélastique limite d'une machine-
outil est étroitement liée aux conditions d'utilisation. Les conditions d'essai décrites dans la présente partie de
l'ISO 230 ne sont pas destinées à simuler des conditions d'utilisation normales, mais elles ont pour but de
faciliter l'évaluation des performances et de déterminer les effets de l'environnement sur les performances de
la machine. Par exemple, l'utilisation de fluides de refroidissement peut considérablement affecter le
comportement thermique de la machine-outil. Ces essais doivent donc être considérés uniquement comme
des essais préalables à la détermination du comportement thermoélastique réel de la machine-outil, si une
telle détermination s'avère nécessaire dans le cadre de la caractérisation de la machine. Les essais sont
destinés à mesurer les déplacements relatifs entre le composant qui maintient l'outil et le composant qui
maintient la pièce à usiner, à la suite d'une dilatation ou d'une contraction thermique des principaux éléments
de la structure.
Les essais spécifiés dans la présente partie de l'ISO 230 peuvent servir à contrôler différents types de
machines-outils (essai de type) ou une machine-outil individuelle à des fins de réception. Lorsque des essais
de réception sont prescrits, il incombe à l'utilisateur, en concertation avec le fournisseur/le fabricant, de
sélectionner les essais relatifs aux caractéristiques des composants de la machine qui présentent un intérêt.
Pour les essais de réception, une simple référence à la présente partie du code d'essai, sans accord sur les
parties à appliquer et sur les charges appropriées, ne peut en aucun cas être considérée comme
contraignante pour l'une ou l'autre des parties contractantes. Une caractéristique importante de la présente
partie de l'ISO 230 est qu'elle souligne les effets thermiques environnementaux sur tous les essais de
performance relatifs aux mesures de déplacement linéaire décrits dans les autres parties de l'ISO 230 (telles
que l'exactitude du déplacement linéaire, la répétabilité et les essais de circularité). Les fournisseurs/les
fabricants sont tenus de fournir des spécifications sur l'environnement thermique dans lequel la machine doit
fonctionner avec l'exactitude spécifiée. L'utilisateur de la machine est tenu d’assurer un environnement adapté
aux essais en se conformant aux lignes directrices fournies par le fournisseur/le fabricant et relatives aux
conditions thermiques ou, dans le cas contraire, qu'il accepte une réduction des performances. Un exemple
de lignes directrices en matière d'environnement thermique est donné dans l'Annexe C.
En cas d'incertitude ou de variation excessive des performances de la machine-outil due à un environnement
thermique non conforme aux lignes directrices du fournisseur/du fabricant sur les conditions thermiques, il est
prescrit d'accepter un écart par rapport à l'exactitude attendue. En cas de non-conformité de la machine aux
spécifications de performance, l'analyse de l'incertitude thermique type combinée peut aider à identifier la
source du problème. L'incertitude thermique type combinée est définie en 3.6 de la présente partie de
l’ISO 230 ainsi que dans l'ISO/TR 16015.
NORME INTERNATIONALE ISO 230-3:2007(F)

Code d'essai des machines-outils —
Partie 3:
Évaluation des effets thermiques
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 230 définit trois essais qui sont
⎯ l'essai d'erreur de variation de température ambiante (ETVE);
⎯ l'essai pour la déformation thermique due à une broche en rotation;
⎯ l'essai pour la déformation thermique due au déplacement le long d'axes linéaires.
Les essais de déformation thermique due au déplacement le long des axes linéaires (voir Article 7)
s'appliquent uniquement aux machines à commande numérique (CN) et sont destinés à mesurer les effets de
dilatation et de contraction thermiques, ainsi que la déformation angulaire de la structure. Pour des raisons
pratiques, les méthodes d'essai décrites à l'Article 7 s'appliquent à des machines à axes linéaires ayant une
longueur inférieure ou égale à 2 000 mm. Si ces essais sont réalisés sur des machines dont les axes
dépassent 2 000 mm de long, il est recommandé de déterminer, pour les essais, une longueur représentative
de 2 000 mm dans la plage normale de chaque axe.
Ces essais correspondent aux essais de dérive tels que définis dans l'ISO/TR 16015 et définissent les modes
opératoires d'évaluation et d'essai détaillés de la machine-outil.
NOTE Il n'est pas prévu de fixer des valeurs de tolérance pour les essais spécifiés dans la présente partie de
l'ISO 230.
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 1:2002, Spécification géométrique des produits (GPS) — Température normale de référence pour la
spécification géométrique des produits et vérification
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/TR 16015:2003, Spécifications géométriques des produits (GPS) — Erreurs systématiques et
contributions à l'incertitude de mesure de la longueur, dues aux influences thermiques
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants ainsi que ceux donnés dans
l'ISO/TR 16015 s'appliquent.
3.1
échelle de machine
système de mesure intégré à la machine indiquant la position linéaire ou angulaire de l'axe de la machine
3.2
coefficient de dilatation thermique
α
rapport entre la variation partielle de longueur de l'objet mesuré, ou de l'échelle de l'équipement de mesure de
la longueur, et de la variation de température
NOTE Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 230, on considère une plage de température allant de 20°C à
T; l'équation suivante est utilisée:
LL−
T 20
α 20,T =
()
LT⋅− 20
()
où L est la longueur de l'objet mesuré ou d'une partie de l'échelle de l'équipement de mesure de la longueur.
3.3
coefficient de dilatation thermique nominal
α
n
valeur approximative de coefficient de dilatation thermique, pour une plage de température allant de 20°C à T
3.4
incertitude du coefficient de dilatation thermique
u
α
paramètre qui caractérise la dispersion des valeurs qui peuvent raisonnablement être attribuées au coefficient
de dilatation thermique
3.5
dilatation thermique
∆
E
variation de la longueur de l'objet mesuré, ou d'une partie de l'échelle de l'équipement de mesure de la
longueur, après une variation de température
3.6
dilatation thermique nominal
∆
NE
estimation de la dilatation thermique de l'objet mesuré, ou d'une partie de l'échelle de l'équipement de mesure
de la longueur, à partir de 20°C jusqu'à leurs températures moyennes au moment du mesurage
NOTE Cette estimation est basée sur des coefficients de dilatation thermique nominale:
∆=α⋅LT⋅ − 20
()
NE n
3.7
incertitude dans la dilatation thermique nominale due à l'incertitude de α
u
∆
NE
incertitude dans la dilatation thermique nominale provenant de l'incertitude du coefficient de dilatation
thermique
NOTE Cette incertitude peut-être calculée par
uL=⋅()T− 20⋅u
∆ α
NE
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3.8
incertitude de longueur due à la température de mesurage
u
TM
incertitude dans une mesure de longueur due à l'incertitude de la température à laquelle la longueur a été
mesurée
3.9
dilatation thermique différentielle nominale
NDE
différence de dilatation estimée entre un objet mesuré et l'équipement d'essai due au fait que leur température
est différente de 20 °C
3.10
incertitude due à la dilatation thermique différentielle nominale
u
NDE
incertitude combinée due aux incertitudes de dilatation thermique de l'objet mesuré et à celle de l'équipement
d'essai
NOTE 1 Elle est calculée en prenant la racine carrée de la somme des carrés des incertitudes sur la dilatation
nominale de l'objet mesuré et de l'équipement d'essai.
uu=+u
NDE EM ET
où
u est l’incertitude due à la dilatation nominale de l’objet mesuré;

EM
u est l’incertitude due à la dilatation nominale de l’équipement d’essai.

ET
NOTE 2 Pour l'évaluation de l'incertitude, voir l'ISO/TR 16015:2003, 5.3.4.
3.11
erreur de variation de température ambiante
ETVE
estimation de l'éventuelle variation de mesure maximale uniquement due aux variations de la température
ambiante pendant une période quelconque pendant laquelle une mesure de performances est réalisée sur
une machine-outil
EXEMPLE La notation ETVE(Z, 8 °C) indique que la valeur ETVE est obtenue le long de l'axe Z et que la valeur
correspond à une variation de température ambiante de 8 °C.
NOTE Il est reconnu que la terminologie ISO impose l’utilisation du terme «écart/deviation» au lieu de «erreur/error».
Toutefois, en raison de l'ancienneté du terme ETVE, le comité technique a accepté de garder le terme comme une
exception à la terminologie ISO susmentionnée.
3.12
incertitude due à l'erreur de variation de température ambiante
u
ETVE
contribution de l'incertitude de mesure type des mesurages de performances menés sur une machine-outil,
due aux effets des variations de température ambiante
NOTE 1 Elle est calculée en prenant la racine carrée du carré de l'ETVE divisée par 12 (voir l’ISO/TR 230-9):
ETVE
u =
ETVE
NOTE 2 L'essai d'environnement conformément à l'Article 5 constitue la base de l'estimation de cette incertitude pour
une machine-outil.
3.13
incertitude thermique type combinée
u
CT
incertitude combinée des mesures de longueur due à un environnement ayant une température différente
de 20 °C constants et uniformes
NOTE 1 Une description détaillée de l'estimation de l'incertitude thermique type combinée est fournie dans
l'ISO/TR 16015.
NOTE 2 Il s'agit de la racine carrée de la somme des carrés de l'incertitude due à l'erreur de variation de température
ambiante (u ), de l'incertitude de longueur due aux mesurages de température (u ) et de l'incertitude due à la
ETVE TM
dilatation thermique différentielle nominale (u ):
NDE
22 2
uu=+u+u
CT ETVE TM NDE
3.14
déport d αOβ
()
xx,60
étendue du déplacement linéaire ou angulaire de la ligne moyenne de l’axe β de la broche dans la direction
de α pendant les premières 60 min de l’essai de déformation thermique, due à la broche en rotation
EXEMPLE La notation d(XOC) indique que le déport de la ligne moyenne de l’axe C de la broche dans la

P1,60
direction X au point P1 (éloigné du nez de la broche) est référencée.

NOTE 1 Les notations possibles pour α sont X, Y, Z, A, B. Les notations possibles pour β sont C, C1, A, B ou
n’importe quel axe de broche. Les notations possibles pour xx sont: P1 (point P éloigné du nez de la broche) et P2 (point

P2 proche du nez de broche); le point de référence xx est omis pour les valeurs d’un déplacement linéaire dans la

direction Z et de déplacements angulaires (A et B).
NOTE 2 Pour information, voir l’ISO 230-7.
3.15
déport d(α Oβ )
xx,t
étendue du déplacement linéaire ou angulaire de la ligne moyenne de l’axe β de la broche dans la direction
de α pendant toute le période de fonctionnement de la broche, t, de l’essai de déformation thermique due à
la broche en rotation (au point xx)
EXEMPLE La notation d(XOC) indique que le déport de la ligne moyenne de l’axe C de la broche dans la

P1,t
direction X au point P1 (éloigné du nez de la broche) est référencé.
NOTE 1 Les notations possibles pour α sont: X, Y, Z, A, B. Les notations possibles pour β sont C, C1, A, B ou
n’importe quel axe de broche. Les notations possibles pour xx sont: P1 (point P1 éloigné du nez de la broche) et P2 (point
,
P2 proche du nez de la broche); le point de référence xx est omis pour les valeurs d’un déplacement linéaire dans la

direction Z et de déplacements angulaires (A et B).
NOTE 2 Pour information, voir l’ISO 230-7.
3.16
déport d αOγ
()
xx,60
étendue du déplacement linéaire ou angulaire, dans la direction deα , du composant de la machine déplacé le
long de l’axe linéaire γ pendant les premières 60 min des essais de déformation thermique due au
déplacement de l’axe linéaire (au point xx)
EXEMPLE La notation d(BOX) indique que le déport de l’axe linéaire X dans la direction B (rotation autour de γ)
1,60
au point P1 (point droit de la Figure 8) est référencé.
NOTE Les notations possibles pour α sont: X, Y, Z, A, B. Les notations pour γ sont: X, X1, Y, Z, W ou n’importe
quel axe linéaire. Les notations possibles pour xx sont: 1 et 2, xx pourrait être aussi exprimé avec des mots, comme
gauche et droite.
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3.17
déport d αOγ
()
xxt,
étendue du déplacement linéaire ou angulaire du composant de la machine déplacé le long de l’axe linéaire
γ dans la direction α pendant la période totale de déplacement, t, des essais de déformation thermique due
au déplacement de l’axe linéaire
EXEMPLE La notation d(BOX) indique que le déport de l’axe linéaire X dans la direction B (rotation autour de Y)
1,t
au point P1 (point droit de la Figure 8) est référencé.
NOTE Les notations possibles pour α sont X, Y, Z, A, B, C. Les notations possibles pour γ sont: X, X1, Y, Z, W ou
n’importe quel axe linéaire. Les notations possibles pour xx sont: 1 et 2; xx pourrait être aussi exprimé avec des mots,
comme gauche et droite.
4 Remarques préliminaires
4.1 Unités de mesure
Dans la présente partie de l'ISO 230, toutes les dimensions et tous les écarts linéaires sont exprimés en
millimètres. Tous les angles sont exprimés en degrés. Les écarts angulaires sont, en principe, exprimés en
fractions, mais les microradians ou les secondes d'arc peuvent être utilisés dans certains cas pour des
raisons de clarification. Il convient toujours de se rappeler les équivalences suivantes:
0,010/1 000 = 10 µrad ≈ 2″
Les températures sont exprimées en degrés Celsius (°C).
4.2 Référence à l'ISO 230-1
Pour l'application de la présente partie de l'ISO 230, se référer à l'ISO 230-1, notamment pour ce qui
concerne l'installation de la machine avant essai et l'exactitude recommandée pour les équipements d'essai.
4.3 Instruments et équipement d'essai recommandés
Les instruments de mesure recommandés dans le présent paragraphe sont uniquement donnés à titre
d'exemple. Il est permis d'utiliser d'autres instruments capables de mesurer les mêmes grandeurs et offrant
une incertitude de mesure inférieure. Les instruments et équipements d'essai suivants sont recommandés
pour application des Articles 5 à 7:
a) système de mesure de déplacement ayant une étendue, une résolution, une stabilité thermique et une
incertitude de mesure adéquates (par exemple interféromètre à laser pour les déformations thermiques
dues aux déplacements le long d'axes linéaires, capteurs de déplacement par contact capacitifs, inductifs
ou rétractables pour les essais d'environnement et les déformations thermiques dues à des broches en
rotation);
b) capteurs de température (par exemple thermocouple, thermomètre à résistance électrique ou à
semi-conducteur) offrant une résolution appropriée et une incertitude de mesure;
c) équipement d'acquisition de données, tel qu'un enregistreur de diagramme multicanal qui surveille et
trace continuellement tous les canaux, ou un système informatique qui recueille les données de tous les
1)
canaux au moins une fois toutes les 5 min et qui sauvegarde ces données pour une analyse ultérieure;
NOTE Si aucun système informatique n'est disponible, un traitement manuel des données est admissible.

1) Certains systèmes de compensation de température ont des cycles inférieurs à 5 min. Dans ce cas, il convient de
porter la fréquence de surveillance à cinq lectures par cycle, si possible.
d) mandrins d'essai, fabriqués de préférence en acier et conçus conformément aux spécifications de la
norme spécifique à la machine ou par accord conclu entre le fournisseur/le fabricant et l'utilisateur,
voir ISO 230-1:1996, Article A.3;
e) dispositifs de fixation des capteurs de déplacement, fabriqués de préférence en acier et conçus
conformément aux spécifications de la norme spécifique à la machine ou par accord conclu entre le
fournisseur/le fabricant et l'utilisateur. Il est recommandé que la conception réduise au minimum les
déformations locales dues à des gradients de température dans le dispositif de fixation.
f) lors de l'évaluation des écarts angulaires, la distance entre les capteurs de déplacement doit être
sélectionnée afin d'obtenir une incertitude de mesure, une résolution et une plage adéquates.
Si nécessaire et réalisable, il est admis de placer le capteur de déplacement axial (voir Figures 1, 2 et 3)
directement contre le nez de la broche afin d'éliminer l'effet de dilatation thermique du mandrin d'essai.
L'exactitude à long terme de l'équipement de mesure doit être vérifiée, par exemple par des essais de dérive
des transducteurs (voir A.5).
Les instruments de mesure doivent être stabilisés thermiquement avant le début des essais.
4.4 État de la machine avant essai
La machine doit être entièrement assemblée et en ordre de marche conformément aux instructions du
fournisseur/du fabricant qui doivent être consignées. Toutes les opérations nécessaires de nivellement,
l'alignement géométrique et les contrôles fonctionnels doivent être complétés de manière satisfaisante avant
le début des essais.
La machine doit être mise sous tension, tous les services auxiliaires étant en fonctionnement et les axes en
position «Arrêt» sans rotation de la broche, pendant une période suffisamment longue pour stabiliser les
effets d'une source de chaleur interne conformément aux spécifications du fournisseur/du fabricant ou selon
les indications des instruments d'essai. La machine et les instruments de mesure doivent être protégés des
courants d'air et des rayonnements extérieurs tels que ceux provenant de radiateurs aériens, du soleil, etc.
Tous les essais doivent être réalisés sur la machine à vide. Lorsque le fonctionnement de la machine implique
la rotation de la pièce à usiner et de l'outil sur des broches séparées, les essais conformément aux Articles 5
et 6 doivent être réalisés pour chaque broche par rapport à un point de référence fixe commun sur la structure
de la machine. Si des moyens ou des installations de compensation (matériels ou informatiques) destinés à
minimiser les effets thermiques, tels que des projections d'air ou d'huile, sont disponibles sur la machine-outil,
ces moyens ou installations doivent être utilisés pendant les essais et leur utilisation doit être consignée.
4.5 Ordre des essais
Les essais décrits aux Articles 5 à 7 peuvent être réalisés de manière individuelle ou combinée.
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4.6 Température de l'environnement d'essai
Conformément à l'ISO 1, tous les mesurages dimensionnels doivent être réalisés lorsque les instruments de
mesure et les objets mesurés (par exemple la machine-outil) sont en équilibre thermique avec
l'environnement dont la température est maintenue à 20 °C. Si la température de l'environnement est
différente de 20 °C, il faut appliquer une correction pour la dilatation thermique différentielle nominale (NDE)
entre le système de mesure et l'objet mesuré (la machine-outil) afin de présenter les résultats corrigés à 20 °C.
Par exemple, pendant un mesurage normal de déplacement linéaire à l'aide d'un interféromètre à laser, il
convient de consigner la température ambiante autour du faisceau laser et la température de l'échelle de
machine. Les changements de longueur attendus pour l'interféromètre à laser (résultant de la variation de la
longueur d'onde du laser en fonction de la température et de la pression ambiantes) et pour l'échelle de
machine (en réponse à sa température) doivent être calculés. La différence entre ces deux dilatations
longitudinales donne la valeur NDE qui sert à corriger les données brutes de mesures fournies par
l'interféromètre à laser, afin de déterminer les écarts de déplacement linéaire à 20 °C. Cependant, l'exigence
de corrections NDE ne s'applique pas à la présente partie de l'ISO 230, car le but de celle-ci est d'identifier le
comportement de la machine lors d'éventuelles variations de la température ambiante. Les corrections NDE
sont uniquement autorisées entre l'équipement d'essai et la partie de la machine où la pièce à usiner doit
normalement se trouver. Il faut utiliser les corrections NDE intégrées correspondant au fonctionnement normal
de la machine; les corrections NDE supplémentaires uniquement destinées aux mesurages ne doivent pas
servir à corriger les déformations thermiques des échelles de machine.
5 Essai d'erreur de variation de température ambiante (ETVE)
5.1 Généralités
Un essai d'erreur de variation de température ambiante (ETVE) est destiné à identifier les effets des
changements de température ambiante sur la machine et à évaluer l'erreur induite thermiquement pendant les
autres mesurages de performances. Ce type d’essai ne doit pas être utilisé pour des comparaisons de
machines. L'ETVE doit être déterminé par l'essai de déport en utilisant le mode opératoire décrit en 5.2. Si
une compensation de facteurs environnementaux, tels que la température et la pression de l'air, est prescrite
pour le bon fonctionnement des instruments de mesure, celle-ci doit être appliquée. Si les instruments de
mesure comprennent des dispositifs de correction NDE, il convient d'utiliser ces dispositifs à condition de
placer le capteur de température du matériau sur la partie de machine où la pièce à usiner doit normalement
se trouver. L'utilisation de tels dispositifs doit être consignée.
Il est recommandé au fournisseur/au fabricant de donner des lignes directrices sur l'environnement thermique
qui peut être considéré comme acceptable pour que la machine puisse fonctionner avec l'exactitude spécifiée.
Ces lignes directrices générales pourraient contenir, par exemple, des spécifications sur la température
ambiante moyenne, l'amplitude et l'étendue de fréquences maximales des écarts par rapport à cette
température moyenne, et sur les gradients thermiques environnementaux (voir Annexe C). L'utilisateur est
tenu d'assurer un environnement thermique acceptable pour les essais de fonctionnement et de
performances de la machine-outil sur le site d'installation. Toutefois, si l'utilisateur se conforme aux lignes
directrices données par le fournisseur/le fabricant de la machine, la responsabilité de la conformité des
performances de la machine aux spécifications incombe au fournisseur/au fabricant.
La somme des incertitudes de mesures des performances de la machine-outil dues aux effets thermiques est
définie comme étant l'incertitude thermique type combinée. L'incertitude thermique type combinée, u , peut
CT
être évaluée à l'aide de l'essai décrit, lorsque les conditions environnementales pendant le mesurage des
performances et l'essai ETVE sont comparables. Elle ne doit pas dépasser une valeur convenue entre
l'utilisateur et le fournisseur/le fabricant.
Une exigence dicte que les axes de la machine soient mis sous tension et en position «Arrêt» (voir 4.4). Sur
certains types de machine, en particulier sur un axe vertical ou incliné, l'axe peut s'échauffer en position
«Arrêt». Dans ce cas, l'essai d'ETVE peut être réalisé en mettant l'ensemble de la machine hors tension. Cet
état doit être consigné dans le rapport d'essai.
Légende
1 capteur de température de l'air ambiant
2 capteur de température du palier de broche
3 mandrin d'essai
4 capteurs de déplacement
5 dispositif de fixation
6 dispositif de fixation boulonné à la table
Figure 1 — Installation type pour essais d'ETVE et de déformation thermique de la structure
due à une broche en rotation sur un centre d'usinage à broche verticale

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Légende
1 capteur de température de l'air ambiant
2 capteur de température du palier de broche
3 mandrin d'essai
4 capteurs de déplacement
5 dispositif de fixation
6 dispositif de fixation à la plaque porte-pièce
Figure 2 — Installation type pour essais d'ETVE et de déformation thermique de la structure
due à une broche en rotation sur un centre d'usinage à broche horizontale

Légende
1 capteur de température de l'air ambiant
2 capteur de température du palier de broche
3 mandrin d'essai
4 capteurs de déplacement
5 dispositif de fixation
6 tourelle
7 mors
a
Pivotés pour plus de clarté.
Figure 3 — Installation type pour essais d'ETVE et de déformation thermique de la structure
due à une broche en rotation sur un centre de tournage à banc incliné

5.2 Méthode d'essai
Les Figures 1, 2 et 3 représentent respectivement des exemples d'installations types de mesure pour des
centres d'usinage à broche verticale, à broche horizontale et pour un centre de tournage. Les dispositifs de
fixation dans lesquels les capteurs de déplacement linéaires sont montés doivent être solidement fixés aux
zones non rotatives de support de pièce ou de support d'outil de la machine, afin de mesurer
a) les déplacements relatifs entre le composant qui maintient l'outil et le composant qui maintient la pièce à
usiner le long des trois axes orthogonaux parallèles aux axes de déplacement de la machine; la position
exacte de l'installation de mesure doit être consignée avec les résultats d'essai;
b) l'inclinaison ou la rotation autour des axes des X et des Y de la machine-outil.
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2)
Toutes les 5 min au moins, il convient de surveiller la température de la structure de la machine, le plus près
possible du palier avant de la broche ou en un point convenu entre le fournisseur/le fabricant et l'utilisateur,
ainsi que la température de l'air ambiant autour de la machine (si la machine est confinée dans une enceinte,
il convient de placer le capteur de température à l'extérieur de cette enceinte) et à la même hauteur que le
nez de la broche. Il est important de mesurer la température de l'air (environnemental) ambiant à une distance
appropriée de la machine afin d'éviter que l'échauffement de la machine (par exemple par le biais d'organes
hydrauliques) n'influe sur la température de l'air ambiant. Bien que les températures mesurées ne
correspondent pas exactement aux déplacements mesurés, elles fournissent des indications sur les
changements thermiques de l'environnement et de la structure de la machine.
NOTE Afin d'assurer la cohérence des résultats ETVE, il est nécessaire de surveiller le mode opératoire d’essai
d'ETVE de manière à pouvoir identifier tout changement important dans les conditions de mesure incluant les conditions
environnementales.
Une fois l'installation effectuée, il convient de poursuivre l'essai de déport aussi longtemps que possible avec
des écarts minimaux par rapport aux conditions normales de mesure de performances. Pour les situations où
des activités périodiques sont observées (telles que la remise à zéro périodique de l'équipement d'essai par
rapport à une référence de mesure), il est recommandé de réaliser les essais sur une période pendant
laquelle la plupart des événements sont répétés ou sur une autre période quelconque convenue entre le
fournisseur/le fabricant et l'utilisateur.
5.3 Interprétation des résultats
En règle générale, les résultats sont tracés sur des graphiques indiquant la déformation thermique et la
température en fonction du temps, tel que représenté sur l'exemple de la Figure 4. Cependant, la courbe de
résultats ne doit pas être utilisée pour comparer des machines. Les valeurs ETVE obtenues à partir d'une telle
courbe servent à déterminer l'incertitude thermique type combinée lors de mesurages portant, par exemple,
sur l'exactitude du déplacement linéaire le long de chaque axe de la machine ou sur la circularité dans les
trois plans orthogonaux de la zone d'usinage de la machine. Afin d'appliquer l'incertitude thermique type
combinée à une mesure de performances quelconque, il convient de relever la température ambiante de
manière continue pendant ce mode opératoire particulier de mesure de performances. Si ces enregistrements
révèlent des changements de conditions significatifs par rapport aux conditions dans lesquelles les valeurs
ETVE ont été obtenues, les résultats ETVE sont nuls et sans effet pour ce mode opératoire de mesure. Dans
ce cas, il convient de réaliser une nouvelle estimation ETVE ou d'adapter les conditions à celles auxquelles
3)
l'ETVE s'applique . De plus, les instruments de mesure doivent être stabilisés d'un point de vue thermique.
Pour les mesurages effectués dans différentes directions, il convient d'utiliser des valeurs ETVE différentes de
celles obtenues à partir de la même courbe. Par exemple, pour des mesurages de déplacement linéaire le
long de l'axe Z de la machine, il est recommandé d'adopter comme valeur ETVE(Z) l'étendue maximale de
déformation thermique dans la direction de l'axe Z pendant la durée du mesurage de déplacement linéaire.
Les valeurs ETVE(Y) et de ETVE(X) peuvent être déterminées de la même manière pour les deux autres
directions. Pour les mesurages impliquant un déplacement simultané selon plusieurs axes, tels que les
mesurages de circularité dans le plan XY, la valeur maximale d'ETVE(X) et d'ETVE(Y) est généralement prise
comme valeur ETVE.
2) Certains systèmes de compensation de température ont des cycles inférieurs à 5 min. Dans ce cas, il convient de
porter la fréquence de la surveillance à cinq lectures par cycle, si possible.
3) Il convient que les variations maximales de température ambiante mesurées pendant les essais de performances de
la machine soient inférieures ou égales aux changements de température mesurés pendant les essais d'ETVE.
Pour les mesurages d'écart angulaire, les valeurs ETVE sont obtenues en calculant l'étendue maximale
d'inclinaison autour de l’axe X et de l’axe Y pendant la durée du mesurage d'écart angulaire. À un instant
donné quelconque, les angles d'inclinaison A et B sont calculés en divisant la différence entre les valeurs
données par les deux capteurs de déplacement le long d'un axe, par la longueur, l, entre ces deux
transducteurs orientés dans la même direction. Les formules suivantes sont utilisées pour ces calculs:
A = (Y1 − Y2)/l
B = (X1 − X2)/l
ETVE(A) = étendue maximale de A
ETVE(B) = étendue maximale de B
Il convient que les valeurs résultantes soient représentées selon les signes conventionnels de l’ISO 841.
Pour déterminer l'ETVE pour un essai de performance donné (par exemple pour une direction de mesure
donnée) sur une machine-outil, il faut rechercher un intervalle sur la courbe ETVE qui est aussi long que la
durée correspondante de l'essai de performance et qui a une pente maximale. La variation maximale
observée dans cet intervalle de temps devient la valeur ETVE réelle pour cet essai. En se référant par
exemple à la Figure 4, la valeur ETVE(X) pour l'essai de positionnement linéaire d'une machine-outil ayant
une durée d'environ 1 h est déterminée par l'intervalle de temps allant de 90 min à 150 min sur l'échelle de
temps. Pour cet essai, la courbe indique une valeur ETVE de 0,001 5 mm dans l'intervalle donné.

Figure 4 — Température et déformation en fonction du temps pour l'essai d'ETVE
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Légende
A rotation autour de X
B rotation autour de Y
∆l déformation linéaire, mm
∆Ω déformation angulaire en arcsecondes (″)
X1 déplacement linéaire le long de l'axe X au point L1
Y1 déplacement linéaire le long de l'axe Y au point L1
T température, °C
T température ambiante, °C
a
T température de la broche, °C
s
t temps
Z déplacement linéaire le long de l'axe Z
EXEMPLE Les valeurs ETVE suivantes ressortent des graphiques ci-dessus pour un essai d’une durée de 1 h:
ETVE = 0,001 5 mm (de 90 min à 150 min)
X; 1,1 °C
ETVE = 3" (de 110 min à 170 min)
A; 1,1 °C
ETVE = 0,000 8 mm (de 230 min à 290 min)
Y; 0,6 °C
ETVE = 3" (de 110 min à 170 min)
B; 1,1 °C
ETVE = 0,003 5 mm (de 0 min à 60 min)
Z; 0,4 °C
Figure 4 (suite)
5.4 Présentation des résultats
En règle générale, les mesures sont reportées sur des graphiques indiquant la déformation et la température
en fonction du temps, tel que représenté à la Figure 4. Il convient de consigner les valeurs ETVE pour chaque
direction afin d'indiquer la valeur des variations de température pendant la période d'observation, par exemple
ETVE(Z; 1,2 °C) = 0,001 mm.
Il est également recommandé de consigner les informations suivantes avec les résultats de l'essai, tel que
représenté aux Figures 4 et 5:
a) position de l'installation de mesure (coordonnées du point L1, voir Figure 5);
b) distance entre la face de la broche et L1;
c) position des capteurs de température;
d) types de capteurs;
e) conception et matériau des mandrins d'essai et des dispositifs de fixation;
f
...