ISO/TR 17243-2:2017

RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 17243-2
Première édition
2017-08
Broches pour machines-outils —
Évaluation des vibrations des broches
par mesurage sur les parties non
tournantes —
Partie 2:
Broches à entraînement direct et
broches à entraînement par courroie
à roulements à billes opérant à des
vitesses entre 600 r/min et
30 000 r/min
Machine tool spindles — Evaluation of spindle vibrations by
measurements on non-rotating parts —
Part 2: Direct-driven spindles and belt-driven spindles with rolling
element bearings operating at speeds between 600 r/min and
30 000 r/min
Numéro de référence
©
ISO 2017
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Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Opérations préliminaires . 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Sollicitations d’usinage . 4
4.3 Vitesse de la broche . 4
4.4 Conditions thermiques. 4
4.5 Position et orientation de la broche . 4
4.6 Équilibrage d’outil ou de pièce . 5
4.6.1 Généralités . 5
4.6.2 Mesurage des vibrations de la broche avec un outil/une pièce monté(e)
dans la broche . 5
4.6.3 Mesurage des vibrations de la broche sans outil/pièce . 5
4.7 Mandrin de serrage de la broche . 5
4.8 Refroidissement de la broche . 5
4.9 Serreur outil . 5
4.10 Vibrations dans l’environnement . 5
4.11 Fonctionnement à vide . 5
5 Procédures de mesure et modes opératoires . 6
5.1 Instruments de mesure . 6
5.2 Positions/orientations de mesure . 6
5.2.1 Généralités . 6
5.2.2 Convention de désignation des positions de mesure . 8
5.3 Procédures de montage de capteur . 8
6 Paramètres d’évaluation . 9
6.1 Paramètre de vibration en vitesse . 9
6.1.1 Généralités . 9
6.1.2 Broches ayant une vitesse maximale comprise entre 6 000 r/min et
30 000 r/min . 9
6.1.3 Broches ayant une vitesse maximale de fonctionnement inférieure à
6 000 r/min .10
6.2 Paramètre de vibration en accélération .10
7 Classification des broches .11
7.1 Généralités .11
7.2 Classification en fonction de la puissance assignée .11
7.3 Classification en fonction de la vitesse maximale de la broche .11
7.4 Classification en fonction du type de roulement .11
8 Évaluation .12
8.1 Généralités .12
8.1.1 Vue d’ensemble .12
8.1.2 Incertitude de mesure .12
8.2 Critère I: amplitude vibratoire .12
8.2.1 Généralités .12
8.2.2 Zones d’évaluation .13
8.2.3 Exemples de limites de zone d’évaluation .13
8.3 Critère II: évolution de l’amplitude vibratoire .13
8.4 Limites générales de zone .13
8.5 Exemples de valeurs de limites de zone d’évaluation .14
8.6 Limites de fonctionnement.15
8.6.1 Généralités .15
8.6.2 Réglage des alertes .15
8.6.3 Réglage des alarmes .15
8.6.4 Réglage du seuil d’interruption .16
Annexe A (informative) Introduction aux autres techniques d’évaluation de l’état des
roulements.17
Bibliographie .20
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, de la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC) voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/foreword .html.
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 39, Machines-outils, sous-comité
SC 2, Conditions de réception des machines travaillant par enlèvement de métal.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 17243, publiée sous le titre général Broches pour machines-
outils — Évaluation des vibrations d’une broche pour machine-outil par mesurages sur le logement de la
broche, peut être trouvée sur le site de l’ISO.
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 17243-2:2017(F)
Broches pour machines-outils — Évaluation des
vibrations des broches par mesurage sur les parties non
tournantes —
Partie 2:
Broches à entraînement direct et broches à entraînement
par courroie à roulements à billes opérant à des vitesses
entre 600 r/min et 30 000 r/min
1 Domaine d'application
Le présent document fournit des informations sur la façon d’évaluer l’intensité vibratoire d’une broche
de machine-outil, mesurée sur le corps de broche. Il donne des conseils spécifiques pour l’évaluation de
l’intensité vibratoire mesurée sur le corps de broche sur le site du client ou sur les installations d’essais
du fabricant de la machine-outil.
Ses critères en matière de vibrations s’appliquent aux broches à entraînement direct et aux broches
à entraînement par courroie destinées aux machines-outils fixes ayant des vitesses nominales de
fonctionnement entre 600 r/min et 30 000 r/min.
Il est applicable uniquement aux broches munies de roulements de type roulements à billes, aux broches
montées sur des machines-outils travaillant par enlèvement de métal, et pour un essai, une vérification
périodique et une surveillance continue.
Il ne traite pas:
— de l’exactitude géométrique des axes de rotation (voir ISO 230-7);
— de la performance de coupe inacceptable en ce qui concerne le fini de surface et l’exactitude;
— des questions liées à l’intensité vibratoire des broches pour machines-outils opérant à des vitesses
inférieures à 600 r/min ou supérieures à 30 000 r/min (étant donné le manque de données
justificatives concernant les vibrations et les limites de nombreux instruments de mesure des
vibrations);
— des analyses dans le domaine fréquentiel telles que les analyses de transformée de Fourier
rapide (TFR), les analyses d’enveloppe ou toute autre technique similaire.
L’Annexe A présente une introduction aux autres techniques d’évaluation de l’état des roulements.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 1925, Vibrations mécaniques — Équilibrage — Vocabulaire
ISO 2041, Vibrations et chocs mécaniques, et leur surveillance — Vocabulaire
ISO 2954, Vibrations mécaniques des machines tournantes ou alternatives — Exigences relatives aux
appareils de mesure de l'intensité vibratoire
ISO 13372, Surveillance et diagnostic de l'état des machines — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 1925, l’ISO 2041,
l’ISO 13372 et l’ISO 2954 ainsi que les suivants s'appliquent.
L'ISO et la CEI tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
NOTE Un concept limité à un sens spécial d’un terme dans un contexte particulier est indiqué, au début de sa
définition, par un domaine d'utilisation entre des parenthèses angulaires (<…>), par exemple « l’état de la broche>» pour la définition d’alerte (3.11).
3.1
broche à entraînement par courroie
broche pour laquelle la transmission de puissance est obtenue au moyen d’une courroie entre le moteur
d’entraînement et la broche
3.2
broche à entraînement direct
broche pour machine-outil dans une configuration moteur-accouplement-broche, sans courroies,
engrenages ou tout autre élément de transmission de puissance dans le groupe motopropulseur
3.3
broche à entraînement par engrenage
broche pour machine-outil comportant un ou plusieurs étages d’engrenages transmettant la puissance
dans le groupe motopropulseur
Note 1 à l'article: Les broches à entraînement par engrenage peuvent également comprendre un couplage et/ou
des courroies dans le groupe motopropulseur.
3.4
broche à entraînement intégré
électro-broche dans laquelle le rotor du moteur d’entraînement est le rotor de la broche
3.5
court terme
à un horizon de six mois ou moins
Note 1 à l'article: La durée peut différer pour certains types de broches et/ou certaines conditions de
fonctionnement spécifiques.
3.6
long terme
à un horizon supérieur à six mois
Note 1 à l'article: La durée peut différer pour certains types de broches et/ou certaines conditions de
fonctionnement spécifiques.
3.7
surveillance de l’état de la machine
détection, collecte et interprétation des informations et données qui indiquent l’état de la broche (3.8)
d’une machine-outil
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3.8
état de la broche
valeurs efficaces (r.m.s) de vibration, en vitesse et en accélération, des broches pour machines-outils
telles que définies par les spécifications
3.9
état de la broche à court terme
STSC
paramètre indiquant l’état d’une broche pour machine-outil à court terme (3.5)
3.10
état de la broche à long terme
LTSC
paramètre indiquant l’état d’une broche pour machine-outil à long terme (3.6)
3.11
alerte
état pour lequel une évolution significative de l’amplitude vibratoire
de la broche par rapport aux valeurs normales a été détectée
3.12
alarme
état pour lequel l’amplitude vibratoire en vitesse [LTSC (3.10)]
induit une charge dynamique accrue sur les roulements de la broche, réduisant ainsi souvent la durée
de vie du roulement, et/ou l’amplitude vibratoire en accélération [STSC (3.9)] indique une détérioration
modérée du corps de broche
3.13
seuil d’interruption
état pour lequel l’amplitude vibratoire en vitesse [LTSC (3.10)]
induit une charge dynamique accrue sur les roulements de la broche, s’accompagnant souvent d’une
réduction substantielle de la durée de vie du roulement, et/ou l’amplitude vibratoire en accélération
[STSC (3.9)] indique une grave détérioration du corps de broche
3.14
température de fonctionnement stabilisée de la broche
état pour lequel la broche d’une machine-outil a fonctionné pendant
une durée suffisante pour atteindre une température de fonctionnement stable
4 Opérations préliminaires
4.1 Généralités
Lors du mesurage des vibrations, les conditions de fonctionnement de la machine-outil sont d'une
grande importance. Le présent document est applicable à l’ensemble des conditions normales de
fonctionnement de la machine-outil lors de l’usinage.
Pour tout mesurage des vibrations de la broche destiné à caractériser l’état de la broche conformément
au présent document, il convient d’enregistrer les conditions de fonctionnement importantes. De telles
conditions de fonctionnement comprennent, sans toutefois s’y limiter, les caractéristiques énumérées
de 4.2 à 4.11.
Lors de l’utilisation des résultats de mesure des vibrations pour évaluer l’état de la broche, il convient
de prendre en considération les autres facteurs contribuant aux signaux mesurés ou interférant avec
ceux-ci. De tels facteurs comprennent les signaux de commande courants du moteur de la broche avec
leurs fréquences associées, les influences liées à la fondation de la machine et la position des autres
composants mobiles ayant une incidence sur la réponse dynamique du système global, et le possible
haut niveau de dispersion dû à la faible quantité d’énergie dans la plage de fréquences considérée. Si de
tels signaux ou de telles conditions interférant sont suspecté(e)s, des techniques d’analyse fréquentielle
peuvent être utilisées pour différencier les signaux des roulements des autres facteurs contributifs.
4.2 Sollicitations d’usinage
Il convient de réaliser l’ensemble des mesurages de vibrations dans des conditions de fonctionnement à
vide (pas de coupe, de fraisage ni de meulage).
4.3 Vitesse de la broche
Le présent document est applicable pour toute vitesse comprise dans la plage de vitesses nominales de
la machine-outil/broche. Le fabricant peut spécifier des plages de vitesses discontinues comme 600 r/
min à 17 000 r/min ou 19 000 r/min à 24 000 r/min afin d’éviter des limitations déraisonnables aux
fréquences de résonance. Deux intervalles de fréquences de résonance tels que ceux-ci sont autorisés,
occupant à eux deux un maximum de 10 % de la plage de vitesses nominales de fonctionnement de la
broche. La possibilité d’exclusion de certaines plages de vitesses s’applique uniquement au paramètre
de vibration en vitesse tel que défini en 6.1, c’est-à-dire à l’indicateur pour l’état de la broche à long
terme (LTSC). Le paramètre de vibration en accélération tel que défini en 6.2, c’est-à-dire l’indicateur
pour l’état de la broche à court terme (STSC), s’applique à toutes les vitesses comprises dans la plage de
vitesses nominale de la broche.
Lors du mesurage de l’amplitude vibratoire en fonction de la vitesse de la broche, il est important d’exécuter
les changements de vitesse de la broche de manière à atteindre un état de vibrations stationnaires de la
broche avant d’enregistrer les mesures. Les méthodes suivantes sont des méthodes types.
— Pas: Augmenter ou réduire la vitesse de la broche par pas ne dépassant pas 3 % de la vitesse
maximale de la broche, avec 10 s de vitesse constante pour chaque vitesse ainsi sélectionnée.
— Accélération: Augmenter ou réduire la vitesse de la broche d’une valeur ne dépassant pas 20 % de
la vitesse maximale par minute de la broche.
Les deux méthodes ci-dessus nécessiteront un temps de mesure d’environ 5 min.
4.4 Conditions thermiques
Les conditions thermiques nécessiteront de faire l'objet d'un accord entre le fabricant/fournisseur et
l'utilisateur. Si aucune condition n’est spécifiée, il convient de réaliser les essais dans des conditions aussi
proches que possible de celles du fonctionnement normal en ce qui concerne la lubrification et le cycle
de chauffe. Par conséquent, il convient que la machine présente des performances de fonctionnement à
vide conformes aux conditions d’utilisation et aux instructions du fabricant jusqu’à ce que la machine/
broche atteigne la température de fonctionnement stabilisée. Se référer à l’ISO 230-1 pour l’installation
de la machine avant essai et la chauffe de la broche et des autres composants mobiles.
4.5 Position et orientation de la broche
Position de la broche: Le présent document est applicable pour toutes les positions possibles de l’axe
linéaire.
Orientation de la broche: Le présent document est applicable pour toutes les orientations possibles de
la broche.
Sens de rotation de la broche: Pour les broches qui peuvent fonctionner dans n’importe quel sens, le
présent document s’applique à la fois à la rotation de la broche dans le sens horaire et dans le sens anti
horaire.
La position, l’orientation et le sens de rotation de la broche pour les mesurages de vibrations
nécessiteront de faire l’objet d’un accord entre le fabricant/fournisseur et l’utilisateur.
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4.6 Équilibrage d’outil ou de pièce
4.6.1 Généralités
Un outil ou une pièce monté(e) dans la broche peut influencer les mesures de vibrations en raison
de leur déséquilibre intrinsèque. Il convient de consigner si un outil/une pièce est utilisé(e) ou non
pendant les mesurages. Si un outil/une pièce est utilisé(e), il convient de consigner la masse et la qualité
de l’équilibrage conformément à l’ISO 21940-11 et l’orientation angulaire (le cas échéant) de l’outil/la
pièce utilisé(e) pendant les mesurages de vibrations.
4.6.2 Mesurage des vibrations de la broche avec un outil/une pièce monté(e) dans la broche
Il convient de veiller à éviter les erreurs dues au déséquilibre de l’outil/la pièce. Pour la plupart des
machines-outils/broches, cela implique qu'une qualité d’équilibrage de G2.5 ou meilleure, conforme
à l’ISO 21940-11:2016, est requise. Si possible, il convient d’utiliser le même outil/la même pièce
pour chaque mesurage d’une même machine-outil/broche. Si elles sont disponibles, se référer aux
recommandations du fabricant de la broche.
4.6.3 Mesurage des vibrations de la broche sans outil/pièce
Les broches qui peuvent fonctionner sur toute leur plage de vitesses de fonctionnement sans outil/pièce
monté(e) et qui n’exigent pas d’outil/de pièce pour l’équilibrage peuvent être mesurées sans outil/pièce
monté(e) dans la broche.
4.7 Mandrin de serrage de la broche
Il convient d’enregistrer les réglages mécaniques du mandrin de serrage de la broche, tels que la position
à l’extrémité avant du mandrin par rapport au plan de jauge de la broche pour les positions bridée et
débridée, ainsi que les positions des mors.
4.8 Refroidissement de la broche
Il convient d’ajuster de manière appropriée les réglages du système de refroidissement de la broche et
d’en confirmer les performances. Il convient d’enregistrer l’ensemble des réglages.
4.9 Serreur outil
Il convient de consigner l’état du serreur outil à savoir outil bridé, outil débridé ou outil mal bridé. Il est
recommandé de réaliser l’ensemble des mesurages de vibrations de broche avec un outil bridé ou sans
outil. Se référer à 4.6.
4.10 Vibrations dans l’environnement
Si l’amplitude vibratoire mesurée dépasse un critère d’acceptation établi par accord mutuel entre le
fabricant/fournisseur et l’utilisateur et que des vibrations dans l’environnement sont suspectées, il
convient de réaliser des mesurages avec la machine éteinte pour déterminer le degré de l’influence
externe. Si l’amplitude vibratoire avec la machine éteinte excède 10 % de la valeur mesurée lorsque la
machine fonctionne, une action corrective peut être nécessaire pour réduire l’effet des vibrations dans
l’environnement.
NOTE Dans certains cas, l’effet des vibrations dans l’environnement peut être annulé par une analyse
spectrale ou par élimination de la source externe indésirable.
4.11 Fonctionnement à vide
Il peut être bénéfique de réaliser des mesurages de vibrations avec la broche à vide mais avec les autres
systèmes de la machine-outil, tels que les pompes, ventilateurs et systèmes hydrauliques, actifs. Les
données vibratoires acquises de cette manière peuvent être utiles pour comparer les variations des
vibrations de la broche dans le temps.
Il convient de réaliser les mesurages de vibrations de la broche à vide aux mêmes positions/orientations
que les mesurages de vibrations de la broche en fonctionnement. Se référer à 5.2.
5 Procédures de mesure et modes opératoires
5.1 Instruments de mesure
Il convient que les instruments de mesure soient conformes aux exigences de l’ISO 2954 pour une plage
de fréquences spécifiée de 10 Hz à 10 kHz.
Différentes méthodes existent pour le calcul de la valeur r.m.s d’une bande de fréquences spécifiée. Se
référer à l’ISO 2954:2012, Annexe A pour de plus amples informations sur la façon de soumettre à essai
l’indicateur de r.m.s de tout instrument de mesure.
Il convient de s’assurer que les mesurages ne sont pas influencés par des facteurs environnementaux ou
d’autres facteurs externes, y compris, sans toutefois s'y limiter, les suivants:
— variations de température;
— champs magnétiques;
— champs de pression acoustique;
— longueur de câble du capteur;
— bruit de l’alimentation électrique.
Se référer à 5.3 pour de plus amples informations sur les procédures de montage de capteur.
5.2 Positions/orientations de mesure
5.2.1 Généralités
Pour les critères de vibrations présentés dans le présent document, il convient de réaliser les mesurages
sur le corps de la broche à l’extrémité avant de la broche ainsi qu’à l'extrémité arrière. De préférence,
il convient que les positions longitudinales du capteur coïncident autant que possible avec les positions
longitudinales des roulements de la broche. Il convient de réaliser les mesurages au minimum dans
deux orientations radiales aux deux extrémités de la broche, et dans l’orientation axiale à au moins une
extrémité de la broche (voir la Figure 1). Il est reconnu que, dans de nombreux cas, l’extrémité arrière
de la broche peut être difficile d’accès, exiger le démontage de capots, etc.
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Légende
X1, X2 positions recommandées de mesure radiale dans l’orientation de l’axe X de la machine
Y1, Y2 positions recommandées de mesure radiale dans l’orientation de l’axe Y de la machine
Z2 positions recommandées de mesure axiale dans l’orientation de l’axe Z de la machine
Figure 1 — Exemples de positions de mesure recommandées et de convention de désignation
possible pour des configurations courantes de machine/broche
Les positions/orientations recommandées du capteur assurent une bonne transmission, avec une faible
distorsion, du signal vibratoire de l’interface mécanique (les roulements) des parties tournantes et non
tournantes de la machine et ainsi assurent une faible distorsion et une bonne qualité de signal.
Si, pour des raisons pratiques, certaines des positions recommandées de capteur ne sont pas jugées
accessibles, ces positions de capteur peuvent être omises ou d’autres positions de capteur peuvent être
établies par accord mutuel entre le fabricant/fournisseur et l’utilisateur. Si d’autres positions de capteur
sont sélectionnées, les résultats de mesure peuvent être affectés.
Il convient que les deux orientations de mesure radiales soient perpendiculaires entre elles et coïncident
avec les axes de mouvement de la machine-outil, tels que X et Y ou tout autre axe défini par l’ISO 841. Se
référer à la Figure 1 pour des exemples sur des types de machines courantes.
Pour certaines conceptions de machines-outils, d’autres orientations de mesure peuvent être
recommandées.
Il est recommandé de placer le capteur de vibrations aux positions de mesure recommandées de la
Figure 1. Pour les mesurages périodiques dont le principal objectif est d’observer les variations des
paramètres relatifs aux vibrations dans le temps, un capteur triaxial unique est une solution valide.
Dans ce dernier cas, une installation filetée fixe du capteur de vibrations (voir 5.3) est suggérée pour
assurer la répétabilité de mesure.
Il convient de consigner l’ensemble des positions/orientations de capteur utilisées pour les mesurages
de vibrations.
En variante, des capteurs de vibrations montés de manière permanente sur le corps de la broche
peuvent être utilisés.
5.2.2 Convention de désignation des positions de mesure
Les broches à entraînement direct et les broches à entraînement par courroie couvertes par le présent
document sont utilisées dans de nombreux types de machines-outils différents et de nombreuses
applications différentes. Par conséquent, il n’existe aucune convention de désignation évidente pour
l’attribution de désignations aux positions/orientations de mesure.
La nomenclature est conforme à l’ISO 841 lorsqu’il est fait référence à des orientations coïncidant
avec les axes de mouvement des types de machines couverts par cette Norme internationale. Des
désignations possibles des positions de mesure sont:
— «Extrémité avant de la broche X», et
— «Extrémité arrière de la broche Y».
Dans tous les cas où la désignation de la position/orientation de mesure peut être mal interprétée, il
convient de fournir des données supplémentaires (c'est-à-dire un schéma simple).
5.3 Procédures de montage de capteur
Il convient que la fixation du capteur soit aussi rigide que possible, en s’assurant que la procédure de
montage n’influence la valeur mesurée d’aucune manière significative. Il convient notamment de veiller
à minimiser toute résonance et toute saturation de signal liées au montage du capteur.
Pour l’essai d’acceptation de machines-outils ou de broches neuves ou révisées, le montage du capteur
par liaison chimique ou par filetage est recommandé, dans la mesure où ces procédures de montage
assureront les meilleurs résultats de mesure possibles pour l’ensemble des paramètres définis dans le
présent document.
Pour les mesurages périodiques, le montage des capteurs sur cire ou sur base magnétique peut être
considéré comme une procédure alternative pratique.
Le Tableau 1 fournit une vue d’ensemble des procédures de montage de capteur et des précautions.
Tableau 1 — Procédures de montage de capteur
Type de montage Pertinence Précautions
Vissé Recommandé S’assurer que la surface de montage est propre et plane.
Liaison chimique Recommandé S’assurer que la surface de montage est propre et plane.
Cire Possible Veiller à ne pas utiliser de cire sur les surfaces chaudes, car
cela réduirait de manière significative la bande passante dû au
montage. La fixation à la cire peut influencer la limite de bande
passante des mesurages même s’il est utilisé sur des surfaces de
température normale.
Base magnétique Possible Toujours faire preuve de prudence lors de l’évaluation de para-
mètres impliquant des données à haute fréquence mesurées
avec un montage sur base magnétique. Veiller à utiliser un type
de base magnétique adapté au type de surface de montage.
Pour les surfaces incurvées, utiliser une base magnétique si la
surface présente une courbure simple et ne jamais utiliser de
base magnétique pour des surfaces à courbure double. S’assurer
que la surface de montage est propre. Noter également que la
performance de la base magnétique peut varier selon l’ampli-
tude vibratoire.
Capteur tenu manuelle- Non applicable
ment
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Se référer à l’ISO 5348 pour de plus amples informations sur la fixation des accéléromètres.
6 Paramètres d’évaluation
6.1 Paramètre de vibration en vitesse
6.1.1 Généralités
Le paramètre de vibration en vitesse est mesuré comme l’amplitude vibratoire sur bande large en
mm/s r.m.s, généralement dans la plage de fréquences de 10 Hz à 5 kHz.
Le paramètre de vibration en vitesse peut être utilisé comme une indication de l’état de la broche à long
terme (LTSC).
La vibration en vitesse est sélectionnée car il a été constaté qu'elle reflétait l’état de la machine à long
terme d’une manière très cohérente. Elle est également le paramètre recommandé dans d’autres Normes
[10]
internationales relatives à l’état de la machine, telles que l’ISO 10816-3 et les Références [18], [19]
et [20].
Même si le paramètre LTSC est très faible, la durée de vie de la broche peut être sérieusement diminuée
par des conditions de fonctionnement inappropriées.
La plage de fréquences habituelle de 10 Hz à 5 kHz assure que les vibrations à basse fréquence liées
aux mouvements du bâtiment, etc. sont éliminées du signal, mais une vibration liée au déséquilibre
(1× la vitesse de fonctionnement) d’une broche à 600 r/min serait toujours comprise dans la bande de
fréquences sélectionnée. À l’extrémité supérieure, la limite supérieure de fréquence de 5 kHz permet
de refléter dans le paramètre d’évaluation plusieurs harmoniques de vitesse (comparables à ce que
produirait, par exemple, une broche montée sans être serrée) sur une broche à 30 000 r/min. D’autres
plages de fréquences peuvent être utilisées, et il convient de consigner la plage de fréquences utilisée.
6.1.2 Broches ayant une vitesse maximale comprise entre 6 000 r/min et 30 000 r/min
Pour les broches opérant à des vitesses comprises entre 6 000 r/min et 30 000 r/min, typiquement,
une ou deux plages de vitesses peuvent être exclues par rapport au paramètre LTSC. Cela est dû au fait
que la plupart de ces conceptions de broches présente au moins une fréquence de résonance comprise
dans la plage de vitesses nominales de fonctionnement de la broche (voir la Figure 2). L’application du
paramètre LTSC aux vitesses de résonance d’une broche peut être considérée comme une exigence
irréaliste entraînant de coûteux changements de sa conception pour les nouvelles machines-outils.
Au total, les plages de vitesses exclues peuvent occuper un maximum de 10 % de la plage de vitesses
nominale de la broche. Pour une broche avec une plage de vitesses maximale de 20 000 r/min, le total
de la plage de vitesses exclue est donc de 2 000 r/min, réparti sur les plages exclues.
Il convient de noter qu’il est recommandé que toute plage de vitesses que le fabricant de la machine-
outil désire exclure du paramètre d’évaluation LTSC soit indiquée au préalable. L’utilisateur a besoin de
cette information pour évaluer toute machine-outil utilisant une telle broche.
Si de telles plages de vitesses exclues ne sont pas spécifiées par le fabricant de la machine-outil, il
convient de soumettre la broche à essai en supposant que le paramètre LTSC s’applique sans exclusion
de certaines plages de vitesses.
Légende
1 signal vibratoire (LTSC) qui n’est pas conforme aux critères d’exclusion courants de la plage de 2 × vitesse de
résonance, dans la mesure où la largeur totale des plages de vitesses où l’amplitude vibratoire dépasse la limite
de la zone d’évaluation (au-dessus de la ligne 3) occupe plus de 10 % de la plage de vitesses nominale de la broche
2 signal vibratoire (LTSC) qui est conforme aux critères d’exclusion de la plage de 2 × vitesse de résonance
3 limite de la zone d’évaluation
Figure 2 — Exemple de vibration en vitesse sur bande large à basse fréquence (LTSC) d’une
broche à 18 000 r/min (300 Hz)
6.1.3 Broches ayant une vitesse maximale de fonctionnement inférieure à 6 000 r/min
Pour les broches ayant une vitesse maximale inférieure à 6 000 r/min, les critères du paramètre LTSC
s’appliquent sans aucune exclusion de plage de vitesses.
6.2 Paramètre de vibration en accélération
Le paramètre de vibration en accélération à court terme est destiné à refléter les problèmes qui
peuvent entraîner une défaillance catastrophique de la broche dans une période raisonnablement
courte, dans la plupart des cas de l’ordre de quelques jours à six mois. Pour les broches couvertes par
le présent document, les roulements de la broche constituent la principale source de préoccupation.
Comme certains problèmes liés aux roulements relativement graves ne sont pas détectés en toute
sécurité par les mesurages de vibrations sur bande large à basse fréquence, le paramètre de vibration
en accélération est mesuré comme l’amplitude vibratoire sur bande large en m/s r.m.s, généralement
dans la bande de fréquences de 2 kHz à 10 kHz.
L’amplitude vibratoire en accélération est sélectionnée en raison de sa sensibilité aux très courtes
impulsions vibratoires causées par les roulements à billes endommagés. La bande de fréquences
stipulée supprimera les harmoniques de vitesse à basse fréquences en dessous de 2 kHz et elle est facile
à mesurer avec la plupart des instruments modernes, puisque la limite supérieure de fréquence est de
10 kHz. D’autres plages de fréquences peuvent être utilisées et il convient de les consigner.
Le paramètre de vibration en accélération (STSC) peut être utilisé comme une indication de l’état de la
broche à court terme.
10 © ISO 2017 – Tous droits réservés

Le paramètre d’évaluation de la vibration en accélération (STSC) n’offre pas la possibilité d’exclure
certaines plages de vitesses, alors que le paramètre d’évaluation de la vibration en vitesse (LTSC) offre
cette possibilité.
7 Classification des broches
7.1 Généralités
Les broches couvertes par le présent document sont classées en fonction des éléments suivants:
— puissance assignée;
— vitesse maximale de la broche;
— type de roulement.
7.2 Classification en fonction de la puissance assignée
Les broches à entraînement direct et les broches à entraînement par courroie sont divisées en
— broches ayant une puissance assignée ≤ 5 kW, et
— broches ayant une puissance assignée > 5 kW.
7.3 Classification en fonction de la vitesse maximale de la broche
Quatre plages de vitesses sont définies, par rapport à la vitesse maximale de la broche, exprimée en r/min:
Plage de vitesses 1, sr 600 < sr ≤ 6 000
1 1
Plage de vitesses 2, sr 6 000 < sr ≤ 12 000
2 2
Plage de vitesses 3, sr 12 000 < sr ≤ 18 000
3 3
Plage de vitesses 4, sr 18 000 < sr ≤ 30 000
4 4
La vitesse de la broche affecte uniquement les limites de la zone d’évaluation des vibrations pour STSC
(vibration en accélération) et n’affecte pas les limites de la zone pour LTSC (vibration en vitesse).
La classification en fonction de la vitesse maximale de la broche se traduit par quatre classes de plages
de vitesses comprises dans les limites générales de zone d’évaluation des vibrations, telles que définies
à la Figure 3.
7.4 Classification en fonction du type de roulement
Le présent document classe les broches à entraînement direct et les broches à entraînement par
courroie en fonction des types de roulements suivants:
— roulements à billes (contact ponctuel);
— roulements à rouleaux (contact linéaire).
Se référer à l’ISO 5593 pour de plus amples informations sur les différents types de roulements.
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