ISO/TR 17243-1:2014

RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 17243-1
Première édition
2014-12-01
Broches pour machines-outils —
Évaluation des vibrations d'une
broche pour machine-outil par
mesurages sur le logement de la
broche —
Partie 1:
Broches à roulements à billes et
entraînements intégrés opérant à des
vitesses comprises entre 600 min-1 et
30 000 min-1
Machine tool spindles — Evaluation of machine tool spindle
vibrations by measurements on spindle housing —
Part 1: Spindles with rolling element bearings and integral drives
operating at speeds between 600 min-1 and 30 000 min-1
Numéro de référence
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ISO 2014
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
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 . 4
4.6.1 Mesurage des vibrations de la broche avec un outil/une pièce monté(e)
dans la broche . 5
4.6.2 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 Broches ayant une vitesse maximale comprise entre 6 000 r/min et
30 000 r/min . 9
6.1.2 Broches ayant une vitesse maximale de fonctionnement inférieure à
6 000 r/min .10
6.2 Paramètre de vibration en accélération .10
6.3 Méthodes d’analyse du roulement par démodulation du spectre vibratoire .11
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 .12
8 Évaluation .12
8.1 Généralités .12
8.1.1 Incertitude de mesure .12
8.2 Critère I: amplitude vibratoire .13
8.2.1 Zones d’évaluation .13
8.2.2 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 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: Avant-propos — Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 39, Machines-outils, sous-comité
SC 2, Conditions de réception des machines travaillant par enlèvement de métal.
L’ISO/TR 17243 comprend les parties suivantes, présentées 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:
— Partie 1: Broches à roulements à billes et entraînements intégrés opérant à des vitesses comprises entre
−1 −1
600 min et 30 000
— Partie 2: Broches à entraînement direct et broches à entraînement par courroie à roulements à billes
opérant à des vitesses comprises entre 600 r/min et 30 000 r/min
Introduction
La présente partie de l’ISO/TR 17243 fournit des recommandations spécifiques pour l’évaluation de
l’intensité des vibrations mesurées sur le corps de broche, sur le site du client ou sur les installations
d’essais du fabricant de la machine-outil.
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RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 17243-1:2014(F)
Broches pour machines-outils — Évaluation des vibrations
d'une broche pour machine-outil par mesurages sur le
logement de la broche —
Partie 1:
Broches à roulements à billes et entraînements intégrés
opérant à des vitesses comprises entre 600 min-1 et 30
000 min-1
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO/TR 17243 fournit des informations sur la façon d’évaluer l’intensité
vibratoire d’une broche de machine-outil, mesurée sur le corps de broche. Les critères en matière de
vibrations fournis dans la présente partie de l’ISO/TR 17243 s’appliquent aux broches à entraînement
intégré destinées aux machines-outils fixes dont les vitesses nominales de fonctionnement se situent
entre 600 r/min et 30 000 r/min. La présente partie de l’ISO/TR 17243 s’applique uniquement aux
broches munies de roulements de type roulements à billes.
La présente partie de l’ISO/TR 17243 s’applique aux broches montées sur des machines-outils travaillant
par enlèvement de métal.
La présente partie de l’ISO/TR 17243 est applicable pour un essai, une vérification périodique et une
surveillance continue.
Les broches munies de types de roulements autres que des roulements à billes sont exclues de la
présente partie de l’ISO/TR 17243.
La présente partie de l’ISO/TR 17243 ne traite pas de l’exactitude géométrique des axes de rotation
(voir ISO 230-7).
La présente partie de l’ISO/TR 17243 ne traite pas de la performance de coupe inacceptable en ce qui
concerne l’état de surface et l’exactitude.
La présente partie de l’ISO/TR 17243 ne traite pas 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. En raison du manque de données, les broches pour machines-
outils munies de types de roulements autres que des roulements à billes sont également exclues de la
présente partie de l’ISO/TR 17243.
La présente partie de l’ISO/TR 17243 ne traite pas 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.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document
et sont indispensables à son application. 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 1940-1, Vibrations mécaniques — Exigences en matière de qualité dans l’équilibrage pour les rotors en
état (rigide) constant — Partie 1: Spécifications et vérification des tolérances d’équilibrage
ISO 2041, Vibrations et chocs mécaniques, et leur surveillance — Vocabulaire
ISO 2954:2012, 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.
NOTE Un concept limité à un sens spécial dans un contexte particulier est indiqué en précisant le domaine
d'utilisation entre des parenthèses angulaires < > , avant la définition. Par exemple, dans le contexte de la
surveillance de l’état de la broche, pour l’article du terme «alerte», voir 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 d’une
machine-outil
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3.8
état de la broche
valeurs efficaces (RMS) 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 à court terme d’une broche pour machine-outil
3.10
état de la broche à long terme
LTSC
paramètre indiquant l’état à long terme d’une broche pour machine-outil
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 induit une charge dynamique
accrue sur les roulements de la broche, réduisant la durée de vie du roulement
3.13
seuil d’interruption
état pour lequel l’amplitude vibratoire induit une charge dynamique
accrue sur les roulements de la broche, s’accompagnant potentiellement d’une réduction substantielle
de la durée de vie du roulement
3.14
température de fonctionnement stabilisée
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. La présente partie de l’ISO/TR 17243 est applicable à l’ensemble des conditions
normales de fonctionnement dans lesquelles la machine-outil est susceptible de se trouver lors de
l’usinage.
Pour tout mesurage des vibrations de la broche destiné à caractériser l’état de la broche conformément
à la présente partie de l’ISO/TR 17243, 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
La présente partie de l’ISO/TR 17243 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 et 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’exclure 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 nominales 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: Augmentation ou réduction de 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: Augmentation ou réduction de 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 doivent 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 sa 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: L’ISO/TR 17243-1 est applicable pour toutes les positions possibles de l’axe
linéaire.
Orientation de la broche: L’ISO/TR 17243-1 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, l’ISO/
TR 17243-1 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 doivent
faire l’objet d’un accord entre le fabricant/fournisseur et l’utilisateur.
4.6 Équilibrage d’outil ou de pièce
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
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de l’équilibrage conformément à l'ISO 1940-1 de l’outil/la pièce utilisé(e) pendant les mesurages de
vibrations.
4.6.1 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 1940-1, est requise. Si elles sont disponibles, se référer aux recommandations du fabricant de
la broche.
4.6.2 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 calculer la valeur rms d’une bande de fréquences spécifiée. Se
référer à l’ISO 2954, Annexe A pour de plus amples informations sur la façon de soumettre à essai
l’indicateur de rms 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 la présente partie de l’ISO/TR 17243, 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 les 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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X1
Y1
X2
Y2
Z1
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
Z1 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 un bon couplage mécanique avec
l’interface mécanique (les roulements) des parties tournantes et non tournantes de la machine et ainsi
assurent une faible distorsion des signaux vibratoires 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.
5.2.2 Convention de désignation des positions de mesure
Les broches à entraînement intégré couvertes par la présente partie de l’ISO/TR 17243 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 comprennent ce qui suit:
— «Extrémité avant X de la broche»;
— «Extrémité arrière Y de la broche».
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 la
présente partie de l’ISO/TR 17243.
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 pas-
sante 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
paramètres 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’amplitude
vibratoire.
Capteur tenu manuel- Non applicable
lement
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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
Le paramètre de vibration en vitesse est mesuré comme l’amplitude vibratoire sur bande large en
mm/s rms, 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 internationales relatives à l’état de la machine, telles que l’ISO 10816-3. Voir l’ISO 10816-3 et les
Références [17], [18] et [19].
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.
6.1.1 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 de ce paramètre d’évaluation 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.
NOTE Les fréquences de résonance de la broche correspondent étroitement aux vitesses de la broche où la
rigidité dynamique est minimale.
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 n’est pas 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)
6.1.2 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 à entraînement
intégré couvertes par l’ISO/TR 17243-1, 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 une bande de fréquence en m/
s rms, 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.
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Le paramètre d’évaluation de vibration en accélération (pour STSC) n’offre pas la possibilité d’exclure
certaines plages de vitesses, contrairement au paramètre d’évaluation de la vibration en vitesse
(pour LTSC).
6.3 Méthodes d’analyse du roulement par démodulation du spectre vibratoire
Le spectre vibratoire démodulé fait référence à des méthodes d’analyse des roulements spécifiques,
développées pour mettre l’accent sur la détection des signaux vibratoires transitoires émis par des
roulements endommagés.
Toutefois, ces méthodes sont actuellement personnelles à chaque fabricant d’instruments, produisant
des valeurs numériques différentes pour un même signal vibratoire et utilisant même des unités
de mesure différentes. Pour cette raison, il est difficile d’introduire la technique de démodulation
d’amplitude dans l’ISO/TR 17243. Ces questions sont débattues plus en détail dans l’Annexe A.
7 Classification des broches
7.1 Généralités
Les broches couvertes par la présente partie de l’ISO/TR 17243 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
La présente partie de l’ISO/TR 17243 distingue les broches à moteur suivantes:
— broches ayant une puissance assignée ≤ 5 kW;
— broches ayant une puissance assignée > 5 kW.
7.3 Classification en fonction de la vitesse maximale de la broche
La présente partie de l’ISO/TR 17243 classe les broches à entraînement intégré en quatre plages de
vitesses par rapport à la vitesse maximale de la broche.
Les plages de vitesses, exprimées en r/min, sont les suivantes:
— 600 < plage de vitesses 1 ≤ 6 000
— 6 000 < plage de vitesses 2 ≤ 12 000
— 12 000 <
...