ISO 13041-2:2020
(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
This document specifies, with reference to ISO 230‑1 and ISO 230‑7, the geometric tests for general-purpose normal accuracy numerically controlled (NC) turning machines and turning centres with vertical workholding spindles, as well as the corresponding applicable tolerances. This document explains different concepts or configurations and common features of NC turning machines and turning centres with vertical workholding spindles. It also provides a terminology and designation of controlled axes (see Figures 1, 2 and Table 1). This document deals only with the verification of the accuracy of the machine. It does not apply to the operational testing of the machine (e.g. vibration, abnormal noise, stick slip motion of components) nor to machine characteristics (e.g. speeds, feeds). Tests not concerning the geometric accuracy of the machine are dealt with in other parts of ISO 13041.
Conditions d'essai des tours à commande numérique et des centres de tournage — Partie 2: Essais géométriques pour les machines à broche porte-pièce verticale
Le présent document spécifie, en faisant référence à l'ISO 230‑1 et à l'ISO 230‑7, les essais géométriques relatifs aux tours à commande numérique (CN) de précision normale et aux centres de tournage à broche porte-pièce verticale d'usage général, ainsi que les tolérances applicables correspondantes. Le présent document explique différents concepts ou configurations ainsi que les caractéristiques communes des tours à commande numérique (CN) et des centres de tournage à broches porte-pièce verticales. Il fournit également une terminologie et une désignation des axes commandés (voir Figures 1, 2 et Tableau 1). Le présent document ne traite que du contrôle de l'exactitude de la machine. Il ne s'applique ni à l'examen de son fonctionnement (par exemple vibrations, bruit anormal, points durs dans les déplacements d'organes) ni à celui des caractéristiques de la machine (par exemple vitesses, avances). Les essais ne concernant pas l'exactitude géométrique de la machine sont traités dans d'autres parties de l'ISO 13041.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13041-2
Second edition
2020-03
Test conditions for numerically
controlled turning machines and
turning centres —
Part 2:
Geometric tests for machines with a
vertical workholding spindle
Conditions d'essai des tours à commande numérique et des centres de
tournage —
Partie 2: Essais géométriques pour les machines à broche porte-pièce
verticale
Reference number
ISO 13041-2:2020(E)
©
ISO 2020
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ISO 13041-2:2020(E)
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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Published in Switzerland
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ISO 13041-2:2020(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Preliminary remarks . 2
4.1 Measurement units. 2
4.2 Reference to ISO 230-1 and ISO 230-7 . 2
4.3 Machine levelling . 2
4.4 Testing sequence . 2
4.5 Test to be performed . 3
4.6 Measuring instruments . 3
4.7 Diagrams . 3
4.8 Software compensation . 3
4.9 Gravity influence for two rail head machines . 3
4.10 Tolerances . 3
4.11 Linear motions . 4
4.12 Tool turrets or toolholding components (element) . 4
4.13 Machine configurations and designation of axes . 4
4.14 Machine classifications . 4
5 Geometric tests . 9
5.1 Workholding spindle or table . . 9
5.2 Linear axes X and Z .11
5.3 Cross-rail movement .17
5.4 Test related to Y-axis .20
5.5 Tool holders and tool turrets .24
5.6 Power driven toolholding spindles.26
Annex A (informative) Tests for checking the accuracy of axes of rotation .30
Annex B (informative) Terms in other languages .35
Bibliography .36
© ISO 2020 – All rights reserved iii
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ISO 13041-2:2020(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 39, Machine tools, Subcommittee SC 2,
Test conditions for metal cutting machine tools.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 13041-2:2008), which has been technically
revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:
— the categorization of machine size ranges has been abolished;
— the discrimination of tolerances, if any, due to different machine sizes (diameter of chuck or
workholding spindle) is expressed in the specific tests G1 to G21;
— the tolerances given in the G-tests have been changed due to the absence of size categories;
— the numbering of tests G1 to G21 has been changed;
— tests for horizontal rams have been removed because these are no longer in existence;
— former G1 test "checking of flatness of the workholding spindle" has been removed;
— terms in Persian and Japanese have been added in Annex B.
In addition to text written in the official ISO languages (English, French or Russian), this document
gives text in German, Italian, Japanese and Persian. This text is published under the responsibility of
the member body/National Committee for Germany (DIN), Italy (UNI), Japan (JISC) and Iran (ISRI) and
is given for information only. Only the text given in the official languages can be considered as ISO text.
A list of all parts in the ISO 13041 series can be found on the ISO website.
iv © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 13041-2:2020(E)
Introduction
A turning centre is a machine tool in which the principal movement is the rotation of the workpiece
against the stationary cutting tool(s). It is a numerically controlled machine tool capable of performing
multiple machining operations, including milling, turning, boring, drilling and tapping, as well as
automatic tool changing from a magazine or similar storage unit in accordance with a machining
program.
The objective of the ISO 13041 series is to provide information as wide and comprehensive as possible
on geometric, positional, contouring, thermal and machining tests which can be carried out for
comparison, acceptance, maintenance or any other purpose.
The ISO 13041 series 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. The ISO 13041 series also establishes the tolerances or maximum
acceptable values for the test results corresponding to general-purpose and normal-accuracy turning
centres and numerically controlled turning machines.
© ISO 2020 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13041-2:2020(E)
Test conditions for numerically controlled turning
machines and turning centres —
Part 2:
Geometric tests for machines with a vertical
workholding spindle
1 Scope
This document specifies, with reference to ISO 230-1 and ISO 230-7, the geometric tests for general-
purpose normal accuracy numerically controlled (NC) turning machines and turning centres with
vertical workholding spindles, as well as the corresponding applicable tolerances.
This document explains different concepts or configurations and common features of NC turning
machines and turning centres with vertical workholding spindles. It also provides a terminology and
designation of controlled axes (see Figures 1, 2 and Table 1).
This document deals only with the verification of the accuracy of the machine. It does not apply to the
operational testing of the machine (e.g. vibration, abnormal noise, stick slip motion of components)
nor to machine characteristics (e.g. speeds, feeds). Tests not concerning the geometric accuracy of the
machine are dealt with in other parts of ISO 13041.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 230-1:2012, Test code for machine tools — Part 1: Geometric accuracy of machines operating under
no-load or quasi-static conditions
ISO 230-7:2015, Test code for machine tools — Part 7: Geometric accuracy of axes of rotation
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
turning machine
machine tool in which the principal movement is the rotation of the workpiece against the stationary
cutting tool(s)
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ISO 13041-2:2020(E)
3.2
numerical control
NC
automatic control of a process performed by a device that makes use of numerical data introduced
while the operation is in progress
[SOURCE: ISO 2806:1994, 2.1.1]
3.3
numerically controlled turning machine
NC turning machine
turning machine (3.1) that operates under numerical control (3.2) or computerized numerical control
3.4
turning centre
NC turning machine (3.3) equipped with power driven tool(s) and the capacity to orientate the
workholding spindle around its axis
Note 1 to entry: This machine may include additional features such as automatic tool changing from a magazine.
3.5
tool turret
multiple tool holding system capable of positioning the cutting tool to execute machining operation
4 Preliminary remarks
4.1 Measurement units
In this document, all linear dimensions, deviations, and corresponding tolerances are expressed
in millimetres; angular dimensions are expressed in degrees, and angular deviations and the
corresponding tolerance are expressed in ratios; but in some cases, micro-radians or arc seconds may
be used for clarification purposes. The equivalence of Formula (1) should always be kept in mind.
−6
0,010 / 1 000 = 10 × 10 = 10 µrad ≈ 2 arcsec (1)
4.2 Reference to ISO 230-1 and ISO 230-7
To apply this document, reference shall be made to ISO 230-1:2012 and ISO 230-7:2015, when required,
especially for installation of the machine before testing, warming up of the spindle and moving
components, description of measuring methods and recommended measuring instrument uncertainty.
Where the test concerned is in compliance with the specifications of ISO 230-1 or ISO 230-7, a
reference to the corresponding clause of ISO 230-1 or ISO 230-7 is shown before the instructions in the
“Observations” block of the tests described in Clause 5. Tolerances are given for each test (see G1 to G21,
AR1 and AR2).
4.3 Machine levelling
Prior to conducting tests on a machine tool, the machine tool should be levelled according to the
recommendations of the supplier/manufacturer (see ISO 230-1:2012, 6.1.1 and 6.1.2.).
4.4 Testing sequence
The sequence in which tests are presented in this document in no way defines the practical order of
testing. In order to make the mounting of instruments or gauging easier, tests may be performed in
any order.
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ISO 13041-2:2020(E)
4.5 Test to be performed
When testing a machine, it is not always necessary or possible to carry out all the tests described in
this document. When the tests are required for acceptance purposes, it is up to the user to choose,
in agreement with the supplier/manufacturer, the relevant tests relating to the components and/or
the properties of the machine. These tests are to be clearly stated when ordering a machine. A simple
reference to this document for the acceptance tests, without specifying the tests to be carried out, and
without agreement on the relevant expenses, cannot be considered as binding for any contracting party.
4.6 Measuring instruments
Measuring instruments indicated in the tests described below are only examples. Other instruments
capable of measuring the same quantities and having the same, or a smaller, measurement uncertainty
may be used. Reference shall be made to ISO 230-1:2012, Clause 5, that indicates the relationship
between measurement uncertainties and the tolerances.
When a dial gauge is referred to, it can mean not only dial test indicators (DTI) but any type of linear
displacement sensor such as analogue or digital dial gauges, linear variable differential transformer
(LVDTs), linear scale displacement gauges, or non-contact sensors, when applicable to the test
concerned.
Similarly, when a straightedge is referred to, it can mean any type of straightness reference artefact,
such as a granite or ceramic or steel or cast iron straightedge, one arm of a square, one generating
line on a cylindrical square, any straight path on a reference cube, or a special, dedicated artefact
manufactured to fit in the T-slots or other references.
In the same way, when a square is mentioned, it can mean any type of squareness reference artefact,
such as a granite, ceramic, steel or cast iron square, a cylindrical square, a reference cube, or, again, a
special, dedicated artefact.
Valuable information for measuring instruments are available in ISO/TR 230-11.
4.7 Diagrams
In this document, for reasons of simplicity, the diagrams associated with geometric tests generally
illustrate only one type of turning machine.
4.8 Software compensation
When built-in software facilities are available for compensating certain geometric deviations, their
use during these tests for acceptance purposes shall be based on an agreement between the user and
the manufacturer/supplier, with due consideration of the machine tool intended use. When software
compensation is used, this shall be stated in the test report. It shall be noted that when software
compensation is used, axes shall not be locked for test purposes (see ISO/TR 16907).
4.9 Gravity influence for two rail head machines
For machine tools provided with two slides on the cross rail [see Figure 2 and Table 1, Type B, a) and
b)], the rail head not under test shall be in a defined park position according to the manufacturer’s
recommendations. If both rail heads are used, the deviations can change due to gravity.
4.10 Tolerances
In this document, all tolerance values are recommendations. When they are used for acceptance
purposes, other values can be agreed upon between the user and the manufacturer/supplier. The
required/agreed tolerance values shall be clearly stated when ordering the machine.
When the tolerance for a geometric test is established for a measuring length different from that given
in this document, it shall be taken into consideration that the minimum value of tolerance is 0,005.
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ISO 13041-2:2020(E)
In principles, angular tolerances are given as a distance over 1 000 mm. The angle converted for a
typical measuring length is presented in parentheses. For example: 0,060/1 000 (0,015/250).
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 can be substituted.
4.12 Tool turrets or toolholding components (element)
Depending on the machine configuration, cutting tools (stationary or power driven) can be clamped in
a tool holder or in a tool turret located on the tool holder slide (rail head ram) and/or the side head ram.
An automatic tool change device can also be used. However, this document does not provide any test
methods for automatic tool change operations.
4.13 Machine configurations and designation of axes
A designation of the kinematic chain for the particular machine tool is supplied along with its respective
diagrams (see Figures 1, 2 and Table 1). The designation illustrates the architecture of the machine tool
by giving a list of structural and moving components starting from the workpiece (w) towards the tool
(t). It describes the kinematic chain of moving axes in square brackets, where "w", "t", and "b" represent
the workholding table or spindle, the tool, and the bed. The letter in front of the designation represents
the type of machine tool. "V" stands for vertical workholding spindle/table.
4.14 Machine classifications
The machines considered in this document are divided into the following basic configurations (see
Figures 1, 2 and Table 1).
— Type A: single-column machines;
— Type B: double-column machines.
Type B machine configurations are further classified into the following types:
— fixed columns — portal type;
— moving columns — gantry type.
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ISO 13041-2:2020(E)
Key
English French
1 workholding spindle (workholding table), C’ broche porte-pièce (plateau tournant), C’
2 base base
3 column montant
4 cross-rail traverse porte-chariot
5 rail head (saddle), X chariot de traverse (traînard), X
6 tool holder slide (rail head ram), Z chariot de tourelle, Z
7 tool holder porte-outil
NOTE For languages other than official ISO languages, see Table B.1.
Figure 1 — Example of a single-column machines (Type A) V [w C' b X Z t]
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ISO 13041-2:2020(E)
Key
English French
1 workholding spindle (workholding table), C’ broche porte-pièce (plateau tournant), C’
2 base base
3 right-hand column montant droit
4 left-hand column montant gauche
5 cross-rail, W traverse porte-chariot, W
6 tool holder slide (rail head ram), Z2 coulant du chariot de traverse, Z2
7 rail head (saddle), X1, X2 chariot de traverse (traînard), X1, X2
8 tool holder slide (rail head ram), Z1 coulant du chariot de traverse, Z1
9 bridge traverse
10 tool holder porte-outil
11 tool turret, B tourelle, B
NOTE For languages other than official ISO languages, see Table B.2.
Figure 2 — Example of a double-column machines (Type B) V [w C' b W X1 Z1 t1] [w C' b W X2
Z2 B tn]
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ISO 13041-2:2020(E)
Table 1 — Examples of machine configurations
Type A - Single-column machines
a) Compound head type b) Shared motion
V [w C' b X Z t] (moving workholding spindle) type
V [w C' X' b Z t]
c) Shared motion d) Compound workholding
(moving head/saddle) type spindle type
V [w C' Z' b X t] V [w C' Z' X' b t]
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ISO 13041-2:2020(E)
Table 1 (continued)
Type B - Double-column machines
a) Fixed column (portal type), b) Fixed column (portal type),
moving cross-rail fixed cross-rail
V [w C' b W X1 Z1 t ] V [w C' b W X2 Z2 t ] V [w C' b X1 Z1 t ] V [w C' b X2 Z2 t ]
1 2 1 2
c) Moving column (gantry type), d) Fixed column (portal type),
moving cross-rail moving workholding spindle (Y-axis)
V [w C' b Y W X Z t] V [w C' Y' b X Z t]
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ISO 13041-2:2020(E)
5 Geometric tests
5.1 Workholding spindle or table
Object G1
Checking of the face run-out of workholding table or spindle:
a) face run-out of the workholding table surface;
b) face run-out of the spindle face.
Diagram
a) b)
Tolerance Measured error
a) For diameters up to 1 000: 0,010 a)
For every further diameter increase of up to 1 000: +0,010
b) For all diameters: 0,010 b)
Measuring instruments
a) and b) Dial gauge
Observations and references to ISO 230-1:2012, 12.5.2
a) The dial gauge shall be placed on a component of the machine tool carrying the tool and shall be placed as near as pos-
sible to the workholding table periphery and approximately 180° from the position occupied by the tool if the workholding
table was machined in situ (see also Test AR1).
Cross-rail and rail head locked in position, where possible.
b) The dial gauge measurements shall be taken on the maximum diameter of the spindle face.
© ISO 2020 – All rights reserved 9
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ISO 13041-2:2020(E)
Object G2
Checking of the run-out of:
a) the workholding table bore;
b) the external cylindrical surface of the workholding table (in the case of a workholding table not having a central bore);
c) centring diameter of the workholding spindle.
Diagram
a) b) c)
Tolerance Measured error
a) For workholding table diameter up to 1 000: 0,010 a)
For workholding table diameter greater than 1 000: 0,020
b) For diameter up to 1 000: 0,010 b)
For every further increase of up to 1 000 diameter: +0,010
c) For all centering diameter sizes: 0,010 c)
Measuring instruments
a), b) and c) Dial gauge
Observations and references to ISO 230-1:2012, 12.5
a) and b) The dial gauge shall be placed approximately 180° from the position occupied by the tool if the workholding
table was machined in situ.
Cross-rail, rail head and slide locked in position, where possible.
The dial gauge should be placed on the tool holder close to the tool position.
c) See ISO 230-1:2012, 12.5.2. When the surface is conical, the stylus of the dial gauge shall be normal to the contacting
surface.
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ISO 13041-2:2020(E)
5.2 Linear axes X and Z
Object G3
Checking of the straightness of the rail head (X-axis) motion on the cross-rail:
a) in the vertical ZX plane (E );
ZX
b) in the horizontal XY plane (E ).
YX
NOTE Test setup shown in b) is for turning centres only.
Diagram
a) b)
Tolerance Measured error
For a) and b) a)
0,020 for measuring length of 1 000 b)
Add 0,010 for each additional length of 500
Local tolerance: 0,010 for any measuring length of 500
Measuring instruments
a) Straightedge, adjustable blocks and dial gauge or optical instrument
b) Straightedge, adjustable blocks and dial gauge or optical instrument or taut wire and microscope
Observations and references to ISO 230-1:2012, 8.2
If the gantry or workholding spindle (table) is movable in the Y-axis direction, it shall be positioned such that the measur-
ing line should be close to the workholding spindle axis of rotation.
Position the tool holder slide in the middle position of its travel. The straightedge shall be placed on the workholding spin-
dle or table approximately perpendicular to the C-axis.
The dial gauge, the interferometer, the target or the microscope shall be mounted on the rail head near the position of a tool.
If the straightedge is not aligned mechanically, the results can be evaluated according to ISO 230-1:2012, 3.4.8.
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ISO 13041-2:2020(E)
Object G4
Checking of the angular error of the rail head motion (X-axis) on the cross-rail:
a) in the ZX plane E (pitch);
BX
b) in the YZ plane E (roll);
AX
c) in the XY plane E (yaw).
CX
Diagram
Key
1 measuring level 3 autocollimator
2 reference level 4 mirror
Tolerance Measured error
For a), b), and c) a)
For measuring length up to 1 600: 0,040/1 000 b)
For measuring length over 1 600: 0,060/1 000 c)
Measuring instruments
a) Precision level, or optical angular measuring instrument
b) Precision level
c) Optical angular measuring instrument, e.g. autocollimator
Observations and references to ISO 230-1:2012, 3.4.16 and 8.4
The measuring level or instrument shall be placed on the tool holder:
a) (E : pitch) level, or optical instrument oriented in the ZX plane (set vertically);
BX
b) (E : roll) level oriented in the YZ plane;
AX
c) (E : yaw) optical instrument (e.g. autocollimator) oriented in the XY plane (set horizontally).
CX
When rail head motion causes an angular error of both tool holder and workholding spindle or table, differential measure-
ments of the two angular errors shall be made and this shall be stated.
The reference level shall be placed on the workholding spindle or table.
Measurements shall be carried out at a minimum of five positions equally spaced along the path of travel in both direc-
tions of the movement.
12 © ISO 2020 – All rights reserved
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...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13041-2
Deuxième édition
2020-03
Conditions d'essai des tours à
commande numérique et des centres
de tournage —
Partie 2:
Essais géométriques pour les
machines à broche porte-pièce
verticale
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 13041-2:2020(F)
©
ISO 2020
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ISO 13041-2:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO 13041-2:2020(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Observations préliminaires . 2
4.1 Unités de mesurage . 2
4.2 Référence à l'ISO 230-1 et à l'ISO 230-7 . 2
4.3 Nivellement de la machine . 2
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 logiciel. 3
4.9 Influence de la gravité pour les machines guidées par deux chariots de traverse . 3
4.10 Tolérances . 4
4.11 Mouvements linéaires . 4
4.12 Tourelles porte-outils ou composants porte-outils (élément) . 4
4.13 Configurations de la machine et désignation des axes . 4
4.14 Classifications de la machine . 4
5 Essais géométriques . 9
5.1 Broche porte-pièce ou table . 9
5.2 Axes linéaires X et Z .11
5.3 Mouvement de traverse porte-chariot.17
5.4 Essais relatif à l'axe Y .20
5.5 Porte-outils et tourelles porte-outil .25
5.6 Broches porte-outil mécanisées .27
Annexe A (informative) Essai pour le contrôle de l'exactitude des axes de rotation .31
Annexe B (informative) Termes dans des langues non-ISO .36
Bibliographie .37
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ISO 13041-2:2020(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est 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, 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 www .iso .org/ avant -propos.
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.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 13041-2:2008), qui a fait l’objet
d’une révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les
suivantes:
— la catégorisation des plages de tailles de machines a été supprimée;
— la discrimination des tolérances, le cas échéant, due aux différentes tailles de machines (diamètre
du mandrin ou de la broche porte-pièce) est exprimée dans les essais spécifiques G1 à G21;
— les tolérances données dans les essais G ont été modifiées en raison de l'absence de catégories de taille;
— la numérotation des essais G1 à G21 a été modifiée;
— les essais des coulants horizontaux ont été supprimés car ils n'existent plus;
— l'ancien essai G1 "vérification de la planéité de la broche porte-pièce" a été supprimé;
— les langues persane et japonaise ont été ajoutées à l'Annexe B.
En complément du texte écrit dans les langues officielles de l'ISO (anglais, français ou russe), le présent
document donne du texte en allemand, italien japonais et perse. Ce texte est publié sous la responsabilité
des Comités Membres/comités nationaux pour l'Allemagne (DIN), l'Italie (UNI), le Japon (JISC) et l'Iran
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ISO 13041-2:2020(F)
(ISRI) et est donné uniquement à titre informatif. Seuls le texte donné dans les langues officielles peut
être considéré comme un texte ISO.
Une liste de toutes les parties de la série de normes ISO 13041 se trouve sur le site de l'ISO.
© ISO 2020 – Tous droits réservés v
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ISO 13041-2:2020(F)
Introduction
Un centre de tournage est une machine-outil dont le mouvement principal est la rotation de la pièce par
rapport à un ou plusieurs outils de coupe fixes. C’est une machine-outil à commande numérique capable
d'effectuer plusieurs opérations d'usinage comprenant le fraisage, le tournage, l'alésage, le perçage
et le taraudage, ainsi que le changement automatique d'outil à partir d'un magasin ou d'une unité de
stockage similaire, conformément à un programme d'usinage.
L'objet de la série ISO 13041 est de fournir des informations aussi larges et compréhensibles que
possible sur les essais géométriques, de positionnement, de contournage, thermiques et d'usinage qui
peuvent être réalisés à des fins de comparaison, de réception, de maintenance ou tout autre objet.
La série ISO 13041 spécifie, en faisant référence à l'ISO 230-1 et à l'ISO 230-7, les essais relatifs aux
centres de tournage et aux tours à commande numérique avec/sans contre-poupées indépendantes ou
intégrées dans des systèmes flexibles de fabrication. La série 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 13041-2:2020(F)
Conditions d'essai des tours à commande numérique et
des centres de tournage —
Partie 2:
Essais géométriques pour les machines à broche porte-
pièce verticale
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie, en faisant référence à l'ISO 230-1 et à l'ISO 230-7, les essais géométriques
relatifs aux tours à commande numérique (CN) de précision normale et aux centres de tournage à
broche porte-pièce verticale d'usage général, ainsi que les tolérances applicables correspondantes.
Le présent document explique différents concepts ou configurations ainsi que les caractéristiques
communes des tours à commande numérique (CN) et des centres de tournage à broches porte-
pièce verticales. Il fournit également une terminologie et une désignation des axes commandés (voir
Figures 1, 2 et Tableau 1).
Le présent document ne traite que du contrôle de l'exactitude de la machine. Il ne s'applique ni à l’examen
de son fonctionnement (par exemple vibrations, bruit anormal, points durs dans les déplacements
d’organes) ni à celui des caractéristiques de la machine (par exemple vitesses, avances). Les essais ne
concernant pas l’exactitude géométrique de la machine sont traités dans d'autres parties de l'ISO 13041.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 230-1:2012, Code d'essai des machines-outils — Partie 1: Exactitude géométrique des machines
fonctionnant à vide ou dans des conditions quasi-statiques
ISO 230-7:2015, Code d'essai des machines-outils — Partie 7: Exactitude géométrique des axes de rotation
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
machine de tournage tour
machine-outil dont le mouvement principal est la rotation de la pièce par rapport à un ou plusieurs
outils de coupe fixes
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ISO 13041-2:2020(F)
3.2
commande numérique
CN
commande automatique d'un processus réalisé par un équipement qui utilise des données numériques
introduites pendant que l'opération est en cours
[SOURCE: ISO 2806:1994, 2.1.1]
3.3
tour à commande numérique
tour CN
tour (3.1) qui fonctionne sous commande numérique (3.2) ou sous commande numérique par ordinateur
3.4
centre de tournage
tour à commande numérique (3.3) équipé d’outil(s) mécanisé(s) et capable d’orienter la broche porte
pièce autour de son axe
Note 1 à l'article: Cette machine peut intégrer des caractéristiques additionnelles telles que le changement
automatique de l'outil à l'aide d'un magasin.
3.5
tourelle porte-outil
système de maintien de multiples outils capable de positionner un outil de coupe pour exécuter une
opération d’usinage
4 Observations préliminaires
4.1 Unités de mesurage
Dans le présent document, toutes les dimensions linéaires, les écarts ainsi que les tolérances
correspondantes sont exprimés en millimètres; les dimensions angulaires sont exprimées en degrés,
et les écarts angulaires ainsi que la tolérance correspondante sont exprimés sous forme de rapports,
mais, dans certains cas, les microradians ou les secondes d'arc peuvent être utilisés pour des besoins de
clarification. Il convient de toujours garder en mémoire l'équivalence de la Formule (1).
−6
0,010 / 1 000 = 10 × 10 = 10 µrad ≈ 2 arcsec (1)
4.2 Référence à l'ISO 230-1 et à l'ISO 230-7
Pour appliquer le présent document, une référence aux ISO 230-1:2012, ISO 230-7:2015, doit être faite,
le cas échéant, notamment pour l'installation de la machine avant essais, la mise en température de la
broche et des organes mobiles, la description des méthodes de mesure et l'exactitude recommandée de
l’instrument de mesure.
Lorsque l'essai concerné est conforme aux spécifications de l’ISO 230-1 ou de l’ISO 230-7, une référence
à l’article correspondant de l’ISO 230-1 ou de l’ISO 230-7 est indiquée avant les instructions dans le bloc
"Observation" des essais décrits à l’Article 5. Les tolérances sont données pour chaque essai (voir G1 à
G21, AR1 et AR2).
4.3 Nivellement de la machine
Avant de réaliser les essais sur une machine-outils, il convient de mettre à niveau la machine-outil
conformément aux recommandations du fournisseur/fabricant (voir l'ISO 230-1:2012, 6.1.1 et 6.1.2).
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ISO 13041-2:2020(F)
4.4 Ordre des essais
L’ordre dans lequel les essais sont présentés dans le présent document ne définit nullement l’ordre
pratique des essais. Pour faciliter le montage des instruments ou le contrôle, les essais peuvent être
réalisés dans n’importe quel ordre.
4.5 Essais à réaliser
Lors de l’essai d’une machine, il n’est pas toujours nécessaire ou possible de réaliser tous les essais
décrits dans le présent document. Lorsque les essais sont requis à des fins de réception, il appartient
à l'utilisateur de choisir, en accord avec le fournisseur/fabricant, les essais pertinents relatifs aux
composants et/ou aux propriétés de la machine. Ces essais doivent être clairement précisés lors de la
passation de la commande d’une machine. Une simple référence au présent document pour les essais de
réception, sans spécification des essais à effectuer et sans accord sur les dépenses correspondantes, ne
peut être considérée comme un engagement pour aucun des contractants.
4.6 Instruments de mesure
Les instruments de mesure indiqués dans les essais décrits ci-après ne sont que des exemples. D'autres
instruments capables de mesurer les mêmes grandeurs et possédant une incertitude de mesure
identique ou inférieure peuvent être utilisés. Il doit être fait référence à l'ISO 230-1:2012, Article 5, qui
indique la relation entre les incertitudes de mesure et les tolérances.
Lorsqu'il est fait référence à un «comparateur», cela peut signifier qu’il ne s’agit pas seulement
d’indicateurs d'essai (DTI), mais de tout type de capteur de déplacement linéaire comme des
comparateurs analogiques ou numériques, des transformateurs différentiels à variation linéaire
(LVDTs), des capteurs de déplacement à échelle linéaire ou des capteurs sans contact lorsqu'ils sont
applicables à l'essai concerné.
De même, quand une «règle» est référencée, cela peut signifier n'importe quel type de gabarit de
référence de rectitude, tels qu'une règle en granit, en céramique, en acier ou en fonte, une branche
d'équerre, une génératrice sur un cylindre-équerre, tout segment droit sur un cube de référence, ou un
gabarit spécial dédié fabriqué pour s'adapter dans les rainures en T ou d'autres références.
De la même manière, quand une «équerre» est mentionnée, cela peut signifier n'importe quel type de
gabarit de référence de perpendicularité, comme une équerre en granit, en céramique, en acier ou en
fonte, un cylindre-équerre, un cube de référence, ou, encore, un gabarit spécial dédié.
Des informations utiles sur les instruments de mesure sont disponibles dans l'ISO/TR 230-11.
4.7 Schémas
Dans le présent document, pour des raisons de simplicité, les schémas associés aux essais géométriques
illustrent généralement un seul type de machine de tournage.
4.8 Compensation par logiciel
Lorsque des logiciels intégrés permettent de compenser certains écarts géométriques, leur utilisation
pendant ces essais à des fins de réception doit être basée sur un accord entre l’utilisateur et le fabricant/
fournisseur, en tenant compte de l’utilisation prévue de la machine-outil. Lorsqu'une compensation
par logiciel est utilisée, ceci doit être indiqué dans le rapport d'essai. Il doit être noté que lorsque
la compensation par logiciel est utilisée, les axes ne doivent pas être bloqués à des fins d'essai (voir
l'ISO/TR 16907).
4.9 Influence de la gravité pour les machines guidées par deux chariots de traverse
Pour les machines-outils fournies avec deux glissières sur la traverse porte-chariot [voir Figure 2 et
Tableau 1, Type B, a) et b)], le chariot de traverse non soumis à essai doit être dans une position de repos
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ISO 13041-2:2020(F)
définie conformément aux recommandations du fabricant. Si les deux chariots de traverse sont utilisés,
les écarts peuvent varier en raison de la gravité.
4.10 Tolérances
Dans le présent document, toutes les valeurs de tolérance sont des recommandations. Quand elles
sont utilisées à des fins de réception, d'autres valeurs peuvent être convenues entre l'utilisateur et le
fabricant/fournisseur. Les valeurs de tolérance requises/convenues doivent être indiquées clairement
lors de la passation de commande de la machine.
Lorsque la tolérance pour un essai géométrique est établie pour une étendue de mesurage différente de
celle donnée dans le présent document, il doit être pris en compte que la valeur minimale de tolérance
est 0,005.
En principe, les tolérances angulaires sont données comme une distance supérieure à 1 000 mm.
L'angle converti pour une longueur de mesure typique est présenté entre parenthèses. Par exemple:
0,060/1 000 (0,015/250).
4.11 Mouvements linéaires
Pour simplifier, tous les exemples de machines illustrés aux Figures 1 et 2 utilisent pour la désignation
de l'axe une lettre et un nombre (par exemple X, X1, X2, …), comme défini dans l'ISO 841:2001, 6.1. Dans
tous les exemples, l'utilisation des lettres U, V ou W peuvent être substituée.
4.12 Tourelles porte-outils ou composants porte-outils (élément)
Selon la configuration de la machine, les outils de coupe (fixes ou à entraînement motorisé) peuvent
être bridés sur un porte-outil ou une tourelle porte-outils situés sur le chariot porte-outil (coulant
du chariot de traverse) et/ou sur le coulant du chariot latéral. Un dispositif de changement d'outil
automatique peut être également utilisé. Cependant, le présent document ne donne aucune méthode
d'essai pour les opérations automatiques de changement d'outil.
4.13 Configurations de la machine et désignation des axes
Une désignation de la chaîne cinématique de la machine-outil est fournie avec les schémas
correspondants (voir Figures 1, 2 et Tableau 1). La désignation illustre l'architecture de la machine-
outil en donnant une liste des composants structurels et mobiles à partir de la pièce (w) vers l'outil
(t). Elle décrit la chaîne cinématique des axes mobiles entre crochets, où «w», «t» et «b» représentent
la table ou la broche de serrage, l'outil et le lit. La lettre devant la désignation représente le type de
machine-outil. «V» signifie broche/table de serrage verticale.
4.14 Classifications de la machine
Les machines considérées dans le présent document sont divisées dans les deux configurations de base
suivante (voir Figures 1, 2 et Tableau 1).
— Type A: machines à un montant;
— Type B: machines à deux montants.
Les configurations de la machine de type B sont en outre classées selon les types suivants:
— montants fixes — type portique;
— montants mobiles — type portique mobile.
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ISO 13041-2:2020(F)
Légende
Français Anglais
1 broche porte-pièce (plateau tournant), C’ workholding spindle (workholding table), C’
2 base base
3 montant column
4 traverse porte-chariot cross-rail
5 chariot de traverse (traînard), X railhead (saddle), X
6 chariot de tourelle, Z tool holder slide (railhead ram), Z
7 porte-outil tool holder
NOTE Pour les langues autres que les langues officielles de l'ISO, voir le Tableau B.1.
Figure 1 — Exemple d’une machine à un montant (Type A) V [w C' b X Z t]
© ISO 2020 – Tous droits réservés 5
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ISO 13041-2:2020(F)
Légende
Français Anglais
1 broche porte-pièce (plateau tournant), C’ workholding spindle (workholding table), C’
2 base base
3 montant droit right-hand column
4 montant gauche left-hand column
5 traverse porte-chariot, W cross-rail, W
6 coulant du chariot de traverse, Z2 tool holder slide (railhead ram), Z2
7 chariot de traverse (traînard), X1, X2 railhead (saddle), X1, X2
8 coulant du chariot de traverse, Z1 tool holder slide (railhead ram), Z1
9 traverse bridge
10 porte-outil tool holder
11 tourelle, B tool turret, B
NOTE Pour les langues autres que les langues officielles de l'ISO, voir le Tableau B.2.
Figure 2 — Exemple d’une machine à deux montants (Type B) V [w C' b W X1 Z1 t1] [w C' b W X2
Z2 B tn]
6 © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO 13041-2:2020(F)
Tableau 1 — Exemples de configurations de machines
Type A - Machines à un montant
a) Type chariot à mouvement composé b) Type mouvement partagé
V [w C' b X Z t] (broche porte-pièce en mouvement)
V [w C' X' b Z t]
c) Type mouvement partagé d) Type broche porte-pièce à mouvement composé
(traînard/chariot en mouvement) V [w C' Z' X' b t]
V [w C' Z' b X t]
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ISO 13041-2:2020(F)
Tableau 1 (suite)
Type B - Machines à double montant
a) Montant fixe (type portique), traverse porte- b) Montant fixe (type portique), traverse porte-
chariot en mouvement chariot fixe
V [w C' b W X1 Z1 t ] V [w C' b X1 Z1 t ]
1 1
V [w C' b W X2 Z2 t ] V [w C' b X2 Z2 t ]
2 2
c) Montant mobile (type portique mobile), tra- d) Montant fixe (type portique), broche porte-
verse porte-chariot en mouvement pièce en mouvement (axe Y)
V [w C' b Y W X Z t] V [w C' Y' b X Z t]
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ISO 13041-2:2020(F)
5 Essais géométriques
5.1 Broche porte-pièce ou table
Objet G1
Vérification du battement facial de la table ou de la broche porte-pièce:
a) battement facial de la surface de la table porte-pièce;
b) battement facial de la face de la broche.
Schéma
a) b)
Tolérance Erreur mesurée
a) Pour des diamètres jusqu'à 1 000: 0,010 a)
Pour chaque augmentation supplémentaire du diamètre jusqu’à 1 000: +0,010
b) Pour tous les diamètres: 0,010 b)
Instruments de mesure
a) et b) Comparateur
Observations et références à l'ISO 230-1:2012, 12.5.2
a) Le comparateur doit être placé sur un composant de la machine-outil portant l’outil et doit être placé aussi près que
possible de la périphérie de la table porte-pièce et à environ 180° de l'emplacement occupé par l'outil si la table porte-pièce
a été usinée in situ (voir aussi Essai AR1).
Traverse et chariot de traverse bloqués en place, si possible.
b) Les mesurages par comparateur doivent être effectués sur le diamètre maximal de la face de la broche.
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ISO 13041-2:2020(F)
Objet G2
Vérification du battement radial de:
a) l'alésage de la table porte-pièce;
b) la surface cylindrique externe de la table porte-pièce (dans le cas d'une table porte-pièce n'ayant pas d'alésage central);
c) diamètre de centrage de la broche porte-pièce.
Schéma
a) b) c)
Tolérance Erreur mesurée
a) Pour un diamètre de table porte-pièce jusqu'à 1 000: 0,010 a)
Pour un diamètre de table porte-pièce supérieur à 1 000: 0,020
b) Pour un diamètre jusqu'à 1 000: 0,010 b)
Pour chaque augmentation supplémentaire du diamètre jusqu’à 1 000: + 0,010
c) Pour tous les diamètres de centrage: 0,010 c)
Instruments de mesure
a), b) et c) comparateur
Observations et références à l'ISO 230-1:2012, 12.5
a) et b) Le comparateur doit être placé à environ 180° de l’emplacement occupé par l'outil si la table porte-pièce a été
usinée in situ.
Traverse porte-chariot, chariot de traverse et glissière en place, si possible.
Il convient de placer le comparateur sur le porte-outil à proximité de la position de l'outil.
c) Voir l'ISO 230-1:2012, 12.5.2. Lorsque la surface est conique, le stylet du comparateur doit être normal à la surface de
contact.
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ISO 13041-2:2020(F)
5.2 Axes linéaires X et Z
Objet G3
Vérification de la rectitude du mouvement du chariot de traverse (axe X) sur la traverse porte-chariot:
a) dans le plan vertical ZX (E );
ZX
b) dans le plan horizontal XY (E ).
XY
NOTE Le montage d'essai en b) concerne uniquement les centres de tournage.
Schéma
a) b)
Tolérance Erreur mesurée
Pour a) et b) a)
0,020 pour une longueur mesurée de 1 000 b)
Ajou
...
Questions, Comments and Discussion
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