ISO 26303:2022
(Main)Machine tools — Short-term capability evaluation of machining processes on metal-cutting machine tools
Machine tools — Short-term capability evaluation of machining processes on metal-cutting machine tools
This document specifies procedures for acceptance of metal-cutting machine tools based on the tests of their capability in machining a specified workpiece (i.e. indirect testing). It gives recommendations for test conditions, applicable measurement systems and the requirements for machine tools. This document is consistent with ISO 22514 (all parts) describing statistical methods for process management and deals with the specific application of those methods to machine tools and machining of a sample batch of test pieces. This document covers neither functional tests, which are generally carried out before testing the accuracy performance, nor the testing of the safety conditions of the machine tool. Annex A gives additional information related to statistical evaluation, Annexes B and C provide agreement and evaluations forms for short-term capability tests, while Annex D gives an example. NOTE 1 Direct testing aims to investigate individual machine tool properties, such as geometric or positioning accuracy. Short-term capability evaluation is meant to prove that a machine tool has the capability to fulfil a specific process task. It is, therefore, important to recognize that the short-term capability test is focused only on the manufactured product. This means that direct testing methods are more suited for the determination of error sources on the machine tool and for deriving constructive improvements of a machine tool that is used in a wide production spectrum; a short-term capability test is less suited for detection of error sources of the machine tool. Therefore, it is expected that short-term capability evaluation for the acceptance of metal-cutting machine tools in machining processes be primarily carried out on workpiece-dependent special-purpose machines, e.g. working stations of transfer lines, with a process-determined cycle time of less than 10 min, so that at least 50 workpieces are manufactured in one shift as the statistical uncertainty increases strongly for a smaller number. In principle, short-term capability evaluation can also be performed on universal machine tools, such as machining centres used for large batch production if they meet the above-mentioned statistical requirements. NOTE 2 The term “short-term capability”, which is a widely used term in machine tool industry, corresponds to the term “process performance index” specified in ISO 3534-2:2006 for normal distribution.
Machines-outils — Évaluation de la capacité des procédés d'usinage des machines-outils travaillant par enlèvement de métal
Le présent document spécifie les procédures de réception des machines-outils travaillant par enlèvement de métal reposant sur l’essai de leur aptitude à usiner une pièce spécifiée (c’est-à-dire essai indirect). Il formule des recommandations pour les conditions d’essai/les systèmes de mesure applicables et les prescriptions requises pour les machines-outils. Le présent document est en cohérence avec l'ISO 22514 (toutes les parties) qui décrit les méthodes statistiques dans la gestion de processus; il traite de l’application spécifique de ces méthodes aux machines-outils et à l’usinage d’un lot d’éprouvettes. Le présent document ne couvre ni les essais fonctionnels qui sont généralement réalisés avant le contrôle des performances d'exactitude, ni l’essai des conditions de sécurité de la machine-outil. L’Annexe A apporte des informations complémentaires sur l’analyse statistique, les Annexes B et C fournissent des formulaires d’accord et d’évaluation pour les essais d’aptitude à court terme, tandis que l’Annexe D fournit un exemple. NOTE 1 L’essai direct vise à analyser les différentes propriétés de la machine-outil, notamment en termes d'exactitude géométrique et de positionnement. L’étude d’aptitude à court terme vise à démontrer qu’une machine‑outil est capable d’exécuter une tâche spécifique au sein d’un processus. Il est donc important d’avoir conscience que l’essai d’aptitude à court terme se concentre uniquement sur le produit manufacturé. Cela signifie que les méthodes d’essai direct conviennent davantage à l’identification des sources d’erreurs sur la machine‑outil et permettent de déduire des améliorations de conception d’une machine-outil utilisée sur un large spectre de production; l’essai d’aptitude à court terme est moins bien adapté à l’identification des sources d’erreurs sur la machine-outil. Il est donc prévu de réaliser l’étude d’aptitude à court terme pour la réception des machines‑outils travaillant par enlèvement de métal dans les processus d’usinage en premier lieu sur des machines dédiées spécifiquement à un type de pièce unique, par exemple les stations de travail des lignes de transfert, avec une durée de cycle déterminée par le processus qui soit inférieure à 10 minutes, de sorte qu’au moins 50 pièces sont manufacturées par rotation, car l’incertitude statistique augmente fortement quand le nombre de pièces produites diminue. En principe, l’étude d’aptitude à court terme peut également être réalisée sur des machines‑outils universelles, par exemple les centres d’usinage utilisé pour la production en grande série, si ces machines répondent aux critères statistiques décrits ci-dessus. NOTE 2 L’expression «aptitude à court terme», utilisée dans l’industrie de la machine-outil, correspond à l’expression «indice de performance du processus» définie dans l'ISO 3534‑2:2006 pour une distribution normale.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 26303
Second edition
2022-03
Machine tools — Short-term capability
evaluation of machining processes on
metal-cutting machine tools
Machines-outils — Évaluation de la capacité des procédés d'usinage
des machines-outils travaillant par enlèvement de métal
Reference number
© ISO 2022
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents
Foreword . iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 4
4.1 Uppercase letters . 4
4.2 Lowercase letters. 5
4.3 Greek letters . 5
5 Preliminary remarks . 6
6 Procedure for short-term capability evaluation . 7
6.1 General . 7
6.2 Agreements . 8
6.3 Warm-up procedure . 10
6.4 Adjustment . 10
6.5 Production . 11
6.6 Measurement . 11
6.7 Computation and analysis . 12
6.7.1 General . 12
6.7.2 Trend correction . 14
6.7.3 Outlier management . 15
6.7.4 Stability of the process . 15
6.7.5 Calculation of indices . 16
7 Factors influencing short-term capability evaluation . 17
7.1 General . 17
7.2 Thermal influences . 18
7.3 Influences due to measuring uncertainty . 19
7.4 Influences arising from statistical analysis . 19
7.4.1 Confidence level and sample size . 19
7.4.2 Type of distribution . 19
Annex A (informative) Additional information related to statistical evaluations . 21
Annex B (informative) Agreement forms . 29
Annex C (informative) Evaluation forms . 33
Annex D (informative) Examples of capability agreements and analysis . 37
Bibliography . 45
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.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 26303:2012), which has been technically
revised. The main changes compared with the previous edition are as follows:
— additional explanations have been added in 6.6 "Measurement" and for Formula (23);
— the indices of variables in Formulae (3) and (18) have been corrected;
— agreement forms 2 to 4 of Annex B, analysis form 2 of Annex C, agreement forms 3 and 4 of Annex D
and analysis forms 1 and 2 of Annex D have been corrected;
— the references in Figure 2 have been revised;
— Figure A.1 has been improved;
— the status of Annexes B and C has been changed to informative;
— the formulae in analysis form 4 of Annex C and in analysis form 4 of Annex D have been corrected;
— the Bibliography has been updated.
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.
iv © ISO 2022 – All rights reserved
Introduction
The evaluation of the short-term capability of the machining process is a different approach in machine
tool assessment compared with machine tool performance testing methods, which are covered by a
number of International Standards, e.g. ISO 230 (all parts) and other machine tool type specific standards.
The main differences are machining a sample batch of test pieces and definition of the relevant
influencing factors as well as the statistical conditioning and analysis of the workpiece quality related
data obtained during such tests.
This document is the result of a project guided closely by an international working group, and
summarized in order to make the information available to as many interested parties as possible.
Especially for large batch production, short-term process capability estimates, as well as capacity
measures, are very often applied in addition to testing of machine tool performances. In fact, machine
tool users increasingly employ statistical process control (SPC) techniques in their activities and
frequently ask the machine suppliers/manufacturers to become system suppliers as well, giving them
responsibilities for the machining process too.
Statistical methods in process management are covered by ISO 22514 (all parts).
For the purposes of machine tool acceptance based on the test of its capability in machining a specified
workpiece, both requirements and methods stated by individual users differ widely, due to the absence
of a recognized International Standard. Long-winded discussions and adaptation processes during the
acceptance tests are, therefore, often necessary, delaying delivery to the customer and causing great time-
and cost-related expenditure. This document provides a unified procedure for the acceptance test of a
machine tool based on its short-term process capability. It introduces:
— the short-term capability of a given process, which employs the machine tool under test, the
machining process, tooling and clamping applied, as well as the workpiece properties;
— the estimate of relevant machine capability indexes.
This document adapts to and conforms to the specifications established in ISO 22514 (all parts).
However, the term “process performance index” specified in ISO 3534-2:2006 and used in
ISO 22514-3:2020 corresponds for normal distribution to the term “short-term capability” in this
document. The term “short-term capability” has been widely used in the machine tool industry for many
years; therefore, ISO/TC 39/SC 2 decided to maintain this term.
Combined with the statistical evaluation, many influencing factors significantly restrict the fraction of
tolerance interval covered by machine tool variations. As a consequence, the machine capability indices
are specified in conjunction with the test conditions and the required tolerance limits.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 26303:2022(E)
Machine tools — Short-term capability evaluation of machining
processes on metal-cutting machine tools
1 Scope
This document specifies procedures for acceptance of metal-cutting machine tools based on the tests of
their capability in machining a specified workpiece (i.e. indirect testing). It gives recommendations for
test conditions, applicable measurement systems and the requirements for machine tools.
This document is consistent with ISO 22514 (all parts) describing statistical methods for process
management and deals with the specific application of those methods to machine tools and machining of
a sample batch of test pieces. This document covers neither functional tests, which are generally carried
out before testing the accuracy performance, nor the testing of the safety conditions of the machine tool.
Annex A gives additional information related to statistical evaluation, Annexes B and C provide
agreement and evaluations forms for short-term capability tests, while Annex D gives an example.
NOTE 1 Direct testing aims to investigate individual machine tool properties, such as geometric or positioning
accuracy. Short-term capability evaluation is meant to prove that a machine tool has the capability to fulfil a specific
process task. It is, therefore, important to recognize that the short-term capability test is focused only on the
manufactured product. This means that direct testing methods are more suited for the determination of error
sources on the machine tool and for deriving constructive improvements of a machine tool that is used in a wide
production spectrum; a short-term capability test is less suited for detection of error sources of the machine tool.
Therefore, it is expected that short-term capability evaluation for the acceptance of metal-cutting machine tools in
machining processes be primarily carried out on workpiece-dependent special-purpose machines, e.g. working
stations of transfer lines, with a process-determined cycle time of less than 10 min, so that at least 50 workpieces
are manufactured in one shift as the statistical uncertainty increases strongly for a smaller number. In principle,
short-term capability evaluation can also be performed on universal machine tools, such as machining centres used
for large batch production if they meet the above-mentioned statistical requirements.
NOTE 2 The term “short-term capability”, which is a widely used term in machine tool industry, corresponds to
the term “process performance index” specified in ISO 3534-2:2006 for normal distribution.
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 4288, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Rules and
procedures for the assessment of surface texture
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
short-term capability
ability of a manufacturing unit to produce a given part within specified tolerances at a specified
confidence level, a concept mainly applied to batch production
Note 1 to entry: A manufacturing unit may be a single machine tool, one spindle of a multi-spindle machine tool, one
station of a transfer line, etc.
Note 2 to entry: In this document, short-term capability indices, C and C , are estimated under the assumption of
s sk
normal distribution of the characteristic value considered. If this assumption is not fulfilled, short-term range values,
R , (3.4) and critical short-term range value, R , (3.5) are evaluated instead of capability indices.
V,s V,sk
Note 3 to entry: This document adapts to and conforms to the specifications established in ISO 22514 (all parts).
However, the term “process performance index” specified in ISO 3534-2:2006 and used in ISO 22514-3 corresponds
for normal distribution to the term “short-term capability” in this document. The term “short-term capability” is
widely used in the machine tool industry; therefore, ISO/TC 39/SC 2 decided to maintain this term.
3.2
short-term capability index
C
s
ratio of the specified tolerance itself to the standard deviation of the measured values quantifying the
scatter
Note 1 to entry: See Formula (14).
Note 2 to entry: Measured values are also known as characteristic values.
3.3
critical short-term capability index
C
sk
ratio of the specified tolerance itself to the standard deviation of the measured values quantifying the
scatter under consideration of the location of the mean value
Note 1 to entry: If the mean value of the measured values is in the centre of the tolerance zone, this is called a centred
distribution; if the mean value is not in the centre of the tolerance zone, this is called a shifted distribution. For the
relationship between centred and shifted distributions, see A.1.
Note 2 to entry: Measured values are also known as characteristic values.
3.4
short-term range value
R ,
V s
ratio of the range of the measured values to the specified tolerance itself
3.5
critical short-term range value
R
V,sk
ratio of the range of the measured values to the specified tolerance itself under consideration of the
location of the mean value
2 © ISO 2022 – All rights reserved
3.6
control chart
chart on which some statistical measure of a series of samples is plotted in a particular order to steer the
process with respect to that measure and to control and reduce variation
Note 1 to entry: The particular order is usually based on time or sample number order.
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.3.1, modified — Note 2 to entry has been deleted.]
3.7
control chart for individuals
individuals control chart
variables control chart (3.6) for evaluating the process level in terms of the individual observations in the
sample
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.3.15, modified — The preferred term has been added and the notes to
entry have been deleted.]
3.8
control limit
line on a control chart (3.6) used for judging the stability of a process
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.4.2, modified — The notes to entry have been deleted.]
3.9
lower specification limit
LSL
L
SL
specification limit that defines the lowest value a quality characteristic might have and still be considered
conforming
[SOURCE: ISO 22514-1:2014, 3.1.13, modified — The symbol has been changed from L and Note 1 to
entry has been deleted.]
3.10
upper specification limit
USL
U
SL
specification limit that defines the highest value a quality characteristic can have and still be considered
conforming
[SOURCE: ISO 22514-1:2014, 3.1.12, modified — The symbol has been changed from U and Note 1 to
entry has been deleted.]
3.11
upper control limit
UCL
UCL
control limit (3.9) that defines the upper control boundary
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.4.8]
3.12
lower control limit
LCL
L
CL
control limit (3.9) that defines the lower control boundary
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.4.9]
4 Symbols
4.1 Uppercase letters
C capability index
C critical capability index
k
C short-term capability index (corresponds to process performance index P in
s P
ISO 3534-2:2006 for normal distribution);
C nominal short-term capability index
s,nom
C critical short-term capability index
sk
C nominal critical short-term capability index
sk,nom
C actual capability index
act
th
Ki i class (histogram)
U uncertainty (of measurement or capability index)
U upper control limit for the standard deviation s
i
CL,s
i
U
x
upper control limit for the average values
CL,
xj
j
U upper specification limit
SL
R range
R short-term range value
V,s
R nominal short-term range value
V,s,nom
R short-term critical range value
V,sk
R nominal short-term critical range value
V,sk,nom
T tolerance
T minimum usable tolerance for capability evaluation
min
L
CL,sj lower control limit for the standard deviation sj
L
x
lower control limit for the average values
CL,xj
j
L lower specification limit
SL
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4.2 Lowercase letters
e shift of the average value
f feed in mm/min or in mm/rev
i running index for measurements
j running index for groups of measurements
k running index for measurements within one group
m number of groups of parts for control charts
n sample size (number of evaluated parts)
n number of manufactured parts
mp
n number of classes (histogram)
K
n minimum value of necessary parts
min
r resolution of the measuring device
s estimator of the standard deviation
s average standard deviation of the samples (groups)
s actual standard deviation of process
act
s standard deviation of the measurement (gauging) system
g
th
s standard deviation of the j sample (group)
j
t time
t manufacturing time
m
t total manufacturing time
tot
x
mean value of population (of 50 measurements)
x '
mean value of population with shifted distribution
x
mean value of group means x
j
th
x i measurement value
i
th
x i measurement value (trend corrected)
i,T
th
xu,k upper class limit of the k class (histogram)
th
mean of the j sample (group)
x
j
x maximum value
max
x minimum value
min
4.3 Greek letters
δ X total trend (in relation to all values)
tot,T
total trend per workpiece
δ X
tot,w
trend due to thermal distortion
δ X
td
trend due to thermal distortion per workpiece
δ X
td,w
permissible trend due to thermal distortion per workpiece in X-direction
δ X
td,perm
trend due to tool wear
δ X
a
expected trend due to tool wear
δ X
a,exp
distance between the maximum value and the upper tolerance limit
∆d
u
distance between the minimum value and the lower tolerance limit
∆d
l
critical distance between the extreme values and the tolerance limits
∆d
c
class width (histogram)
∆X
k
border line of class (histogram)
∆X
K,k
critical distance of the average value to the tolerance limits
∆X
c
distance between the average value and the upper tolerance limit
∆X
u
distance between the average value and the lower tolerance limit
∆X
l
Δx(t) thermal displacement as a function of time t
Δxmax maximum displacement
ambient temperature gradient
∆υ
amb
maximum ambient temperature gradient
∆υ
amb,max
ϑ temperature
ambient temperature at beginning of test
ϑ
amb,0
maximum temperature
ϑ
max
minimum temperature
ϑ
min
δY permissible trend due to thermal distortion per workpiece in Y-direction
td,perm
δZ permissible trend due to thermal distortion per workpiece in Z-direction
td,perm
ˆ estimation of the standard deviation of the population
σ
τ
thermal time constant
Ψ shift ratio for shifted distribution
5 Preliminary remarks
Short-term capability evaluation belongs to the class of indirect testing methods and, hence, is a different
approach to machine tool acceptance testing in comparison to the direct testing defined in several series
of International Standards, e.g. ISO 230 (all parts).
The measured feature shall be machined on one machining unit only. If the same feature is machined on
different, but similar, machining units, the statistical analysis shall be carried out separately for each
machining unit.
6 © ISO 2022 – All rights reserved
6 Procedure for short-term capability evaluation
6.1 General
The basic procedure during a short-term capability evaluation is shown in Figure 1. Acceptance according
to a short-term capability evaluation is only recommended for machine tools used in large batch
production with a process cycle time of less than 10 min. In addition, the adequate short-term capability
(see 6.6) of the measuring process is a necessary requirement for measuring the workpieces.
NOTE In some cases, preparatory studies are performed in order to demonstrate that the operator can
successfully interact with the machining process and that the subsequent process capability study will be successful
(see ASME B89.7.3.1).
Before initiating the test and evaluation process, the supplier/manufacturer and the user shall reach
necessary agreements concerning the test plan, including the workpiece features to be measured and
analysed, the procedure, the test conditions and the characteristic values. Hereinafter, all agreements
which are referred to are between the supplier/manufacturer and the user. The evaluations process is
started by warming-up the machine tool. The subsequent adjustment is for the setting of the
manufacturing process to the required tolerances (e.g. the middle of the tolerance zone in the case of
characteristic with two-sided tolerances or zero for a zero-limited characteristic). The 50 workpieces are
then manufactured in series and measured with a suitable measuring device. The measurements attained
are then statistically evaluated in the final step.
If the short-term capability indices or the short-term range values and, if applicable, thermal distortion
are beyond specified tolerances, the reasons shall be investigated. These can be, for example, faults which
can be recognized as outlier values in the outlier management (see 6.7.3). If improvements are possible,
these shall be carried out and the tests shall be repeated in part or whole.
NOTE This is recommended only for large batch production machine tools with cycle time <10 min.
Figure 1 — Basic procedure for short-term capability evaluation
6.2 Agreements
Before the actual acceptance test is carried out, agreements between the manufacturer/supplier and the
user are necessary in order to ensure that:
a) the machine tool and the applied machining process are evaluated with as few interfering influences
as possible;
b) requirements, which cannot be fulfilled due to the various influencing factors and the narrowing of
the tolerance caused by the statistical analysis, are not set;
c) contractual agreements between the manufacturer/supplier and the user can be formulated,
defining the scope, procedure and evaluation factors for the acceptance;
d) tolerances that are subject to a short-term capability evaluation are identified considering the
associated costs.
The relevant agreements are listed in the forms provided in Annex B; Annex D provides an example. The
test conditions under which the machine tool is evaluated shall be negotiated between the
manufacturer/supplier and the user. These include, among others, the ambient temperature and its
allowable variation during the test period. The limits depend on the manufacturing task, as does the
location where the machine tool is installed in the machine shop or in an air-conditioned room. The
following limits shall be used as default values for normal manufacturing tasks: ambient temperature, i.e.
temperature change within ±3 °C during time of test; temperature gradient, i.e. within a maximum of
+2 °C/h or −2 °C/h.
Since the aim of the acceptance test is to prove the short-term capability and not the long-term capability,
which is influenced by additional factors, a defined and uniform quality of the oversized blanks shall be
ensured. The composition and characteristics of the material shall not be influenced by a change of batch.
An oversize tolerance shall be agreed upon by the manufacturer/supplier and the user in order to limit
the differences in static deformation due to back forces (component of the total cutting force
perpendicular to the working plane) for varying oversizes.
Machining of blanks can have a direct influence (e.g. differences in machined dimension) and an indirect
influence (e.g. differences in flatness of machined clamping faces) on the scattering of the measured
features resulting from the process. Therefore, tolerances for machining of blanks shall be compatible
with the required process short-term capability. In addition, it can be necessary to further limit the
tolerances of the blanks depending on the machining process and sequence.
Fifty workpieces shall be manufactured in series. The total manufacturing time shall not exceed 8 h,
resulting in a permissible manufacturing time of 10 min per workpiece. In special circumstances of longer
manufacturing times per workpiece, a lower number of workpieces may be agreed upon by the
manufacturer/supplier and the user; but in any case, the number of workpieces shall not be less than 30.
If workpieces with small cycle times are being manufactured, a total manufacturing period of 6 h to 8 h
and the production of more than 50 workpieces with the taking of samples from the larger set, which
results in a total of 50 measurements (sample size of group multiplied by number of samples) may be
negotiated.
Furthermore, the manufacturing technology and an adequate warm-up procedure shall be agreed upon
by the manufacturer/supplier and the user before starting the acceptance test, in order to ensure that the
machine tool is in thermal equilibrium (see 6.3 and 7.2).
The resolution and measuring uncertainty of the measuring device shall be taken into account. The short-
term capability of the measuring device shall be verified. Generally, one needs a measurement equipment
investigation, including the influence of the operator, at the time of evaluating the short-term capability
(see 6.6).
8 © ISO 2022 – All rights reserved
As an alternative to the short-term capability indices, C or C , the evaluation of the short-term range
s sk
values, R or R , may be agreed upon by the manufacturer/supplier and the user. Additional
V,s V,sk
information on the relationship between standard deviation and short-term range values is given in A.2.
The short-term range values only take account of the greatest and least values and are very susceptible
to outliers in the set. Therefore, they do not provide enough information about the process behaviour
within the extreme values. Consequently, if short-term range values are used, the evaluation of the
process using the control chart for individuals, the x−s control chart and a histogram is of special
importance (see 6.7).
NOTE The definition of the short-term capability indices or short-term range values is of great economic
importance. On the one hand, conformity to stringent requirements can guarantee reliable production. On the other
hand, this does not necessarily mean that the manufacturing costs can be reduced. Generally, much higher
expenditure is needed for achieving greater short-term capability indices or lesser short-term range values. Such
costs result from supplementing or equipping the machine tool with additional components (e.g. direct measuring
systems, probing devices) and additional control circuits (e.g. measurement control, thermal compensation) or
changing to a more expensive manufacturing method (e.g. from turning to grinding).
The required values shall be specified with considerations of the technical possibility and economical
feasibility. In this sense, it is not suitable to set uniform boundaries for all processes. The direct
relationship between the short-term capability indices and the required tolerances shall be taken into
special consideration. As proof of short-term capability naturally guarantees a statistical confidence
regarding the manufacturing process, current tolerances set by the designer for safety reasons should be
re-thought. According to current short-term capability indices, the thresholds given in Table 1 are
recommended for evaluating short-term capability. In individual cases, it can be of advantage to make
other agreements.
The basis for the recommendation of the limits is the fact that, for long-term capability with increased
influencing factors, a C value of at least 1,33 should be attained (see reference [10]). The calculation of
s
the characteristic values is described in 6.7.
For certain processes or features, it can be appropriate for manufacturer/supplier and the user to
disregard the C value and only agree on a C value. For example, this can be the case if the setting of the
sk s
process is very complicated, but principally unproblematic (see 6.4) or if features which depend largely
on the cutting tools are investigated, e.g. the diameter during drilling, countersinking and reaming.
Table 1 — Recommended values for short-term process capability parameters
R R
C C
V,s V,sk
Process/feature s sk Notes
Normal processes or For example diameter or length in
≥1,67 ≥1,67 — —
features uncontrolled processes
In-process measurement — — ≤100 % ≤100 % The full tolerance may be used.
control
Roughness values — — if ≤80 % In many cases, there is only an upper limit;
necessary ≤ therefore, only RV,sk is specified.
80 %
One-sided limited — ≥1,67 — ≤60 % The manufacturer/supplier and the user
tolerance shall agree on which of the two
characteristic values is used for acceptance.
Other special processes ≥1,67 ≥1,67 ≤60 % ≤60 % The manufacturer/supplier and the user
and C or
or features (e.g. meas. shall agree which values, i.e. Cs sk
control) R and R are relevant for acceptance.
V,s V,sk
Whenever applying an in-process measurement control, agreed action limits for the control algorithm
shall be defined. These have, for instance, a safety margin of 10 % to 20 % towards the tolerance limits.
In this case, short-term capability is proven if all values are within the tolerance limits.
Roughness values are usually not very scattered. Therefore, they result in a high confidence against
exceeding a limit. In such cases, it is sufficient to keep a safety margin of 10 % of the tolerance towards
the tolerance limit. Due to the strong influence of the position of the measuring area on the surface of the
workpiece on the roughness value, it is advisable to perform repetitive measurements in different areas
on some workpieces and, if necessary, calculate the average of the measured values.
Features with one-sided tolerance shall be evaluated only by their critical parameters. The question of
whether C or R are relevant for acceptance shall be agreed between the manufacturer/supplier and
sk V,sk
the user.
For other special processes or features, the question of relevance of the characteristic values shall be
agreed upon by the manufacturer/supplier and the user for each individual case. For example, in the case
of multi-spindle machines which manufacture several workpieces simultaneously, or if using several
identical clamping units, it is useful to use a C value that is calculated using the standard deviation
s
ˆ
estimation value σ [see Formula (6)]. The number of values per spindle or device shall be an integer
multiple of the number of values per group in order to avoid mixing the results of the individual spindles
or clamping units. This procedure is similar to separately evaluating workpieces of each spindle or
clamping unit. Additionally, the short-term range value, R , calculated from all workpieces, shall be
V,s
within limits in order to ensure that all parts are within the tolerance. If these two conditions are not met,
each spindle or clamping unit shall be investigated individually for the respective causes and reasons.
Depending on the number of clamping units investigated and the work load for the production of a
workpiece, it can be useful to carry out an adjustment run with two to three workpieces per clamping
unit in order to determine the scattering and setting of the workpiece contact surface. The sample
workpieces destined for evaluation can then be taken from one clamping unit.
The maximum permissible trend due to thermal distortion depends on the manufacturing method, the
size of the machine tool and the production and ambient conditions. During the warm-up phase, a trend
due to thermal distortion of up to 40 µm/h can be expected (see Reference [8]). As described in 6.3, this
trend is often of lesser importance for machine tools undergoing short-term capability tests. It shall,
therefore, only be agreed upon as relevant by the manufacturer/supplier and the user for acceptance in
individual cases.
6.3 Warm-up procedure
A warm-up procedure should be planned for the short-term capability test to ensure that the machine
tool is operating in thermal equilibrium. If, nevertheless, the trend due to thermal distortion is of special
importance to the user or the warm-up period cannot be extended until the machine tool is in thermal
equilibrium, a permissible trend shall be agreed between the manufacturer/supplier and the user before
running the test and also be considered during the analysis.
For small batches, the thermoelastic deformation due to mixed or interrupted production is of greater
importance for the thermal behaviour of the machine tool. This behaviour may be evaluated using other
test methods, such as direct thermal tests (e.g. according to ISO 230-3) or a suitable machining test.
6.4 Adjustment
The adjustment run serves the purpose of adjusting the process to the target value (or preferred or
reference value) of a characteristic. A target value can be equal to the middle of the tolerance zone for
features with a two-sided tolerance or to zero for zero-limited features. A.3 shows the effects of the
setting on the remaining tolerance. If the mean value is not in the middle of the tolerance zone, the
remaining area which can be used by production is limited. This means, for instance, that for a
displacement of the mean value by a quarter of the tolerance and a C requirement of 1,67, the remaining
sk
6s area (roughly the maximum permissible range) is only 30 % of the tolerance.
How exact the adjustment of the process should be in terms of the set value depends, among other factors,
on how much work is involved and the importance of the mean value position varies for each individual
case. For instance, one can expect that keeping the mean value in the middle of the tolerance zone is time-
consuming, but in principle, possible without any problem. In such a case, it can be useful to set the
10 © ISO 2022 – All rights reserved
process such that the mean value is only roughly in the middle of the tolerance zone, and only agree on
the short-term capability index, C , or the short-term range value, R , as acceptance criteria.
s V,s
The blanks shall be supplied with the required quality and shall have acquired the ambient workshop
temperature. Uncoated cutting tools shall not be used in mint condition as they are subject to high initial
wear. Besides the consequence on workpiece dimensions, such high initial wear increases the cutting
force significantly. For this reason, if an uncoated tool in mint condition is being used, some cutting runs
shall be performed before the adjustment runs.
If the trend due to thermal distortion is evaluated, the trend due to tool wear shall also be determined.
This may be predetermined on the basis of previous experience in similar cutting conditions or may be
measured with a microscope or contact stylus instrument. As a rule, the assumption of linear tool wear
and measuring the tool before and after the acceptance test is sufficient, since the tool is not applied in
mint condition. If it is known that the tool life is much larger than the manufacturing time using the
applied manufacturing parameters during the acceptance test, the evaluation of the tool wear may be
abandoned.
6.5 Production
The workpieces shall be manufactured in sequence and without interruption. Since any change in the
method and the time period of manufacture affects the process and therefore distorts the actual process
behaviour, manufacturing of workpieces shall be a continuous process. Disturbances during the
manufacturing process, such as vibration of the foundation (floor), temperature variation and vibrations
on the machine tool, may be recorded in order to facilitate the interpretation of the measurement data at
a later date and, if necessary, to initiate a new test.
If measurement control or trend compensation is part of the machine tool, they shall be included in the
short-term capability test, i.e. the machine tool shall not be tested without the control. During the
evaluation, the changed distribution function of the features shall be taken into account in such a manner
that short-term range values shall be calculated instead of the short-term capability indices.
6.6 Measurement
According to the feature tolerances, requirements shall be set for the measuring device, the measurement
location (air-conditioned room for measuring, shop floor) and the measurement method. The
measurements may only be performed by trained personnel. The temperature of the measuring device
and the workpiece shall not differ from the ambient temperature of the measuring location.
Every time form tolerances are being checked, the surface quality of the tested pieces shall be considered,
as there is a danger of false interpretation of roughness as form errors.
The measuring device shall have an adequately high resolution. Conformity to the following condition is
recommended: resolution ≤0,03 T, where T is the tolerance of the feature under test, in order to have a
small enough influence of the resolution to the standard deviation s of the measurement equipment.
g
The suitability of the measuring device applied for the short-term capability evaluation shall be proven
by a measurement system short-term capability evaluation. This is carried out by measuring a
measurement standard 50 times under constant conditions and subsequent calculation of the
measurement equipment standard deviation s . The measurement standard may be a sample workpiece.
g
If no suitably accurate sample workpiece is available, a workpiece from normal production may be used.
The measurements for s shall be carried out under constant and repeatable conditions. The measuring
g
device standard deviation s shall conform to the following requirement:
g
6 ··sT≤0,15
g
or s ≤ 2,5 % of T, where T is the tolerance of the feature under test.
g
Conformity to this requirement means that the deterioration of the short-term capability index due to the
standard deviation of the measuring device is sufficiently small (less than 1,1 % for C = 1,00 and less than
s
4,2 % for C = 2,00) and therefore may be neglected. If this requirement is not fulfilled, the measuring
s
device may not be used for the short-term capability test as the results can be corrupted (see A.4). The
reduction of the standard deviation associated with the process by the amount of the standard deviation
associated with the measuring device is not a suitable method for correcting the result as it strongly
increases the statistical uncertainty.
If critical values are evaluated, the measurement uncertainty, U (coverage factor equal 2) shall be less
than or equal to 10 % of the tolerance.
6.7 Computation and analysis
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 26303
Deuxième édition
2022-03
Machines-outils — Évaluation de
la capacité des procédés d'usinage
des machines-outils travaillant par
enlèvement de métal
Machine tools — Short-term capability evaluation of machining
processes on metal-cutting machine tools
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 4
4.1 Lettres majuscules . 4
4.2 Lettres minuscules . 4
4.3 Lettres grecques . 5
5 Remarques préliminaires .6
6 Procédure d’étude de l’aptitude à court terme . 6
6.1 Généralités . 6
6.2 Accords . 7
6.3 Procédure de mise en température . 10
6.4 Réglage. 10
6.5 Production . 11
6.6 Mesurage . 11
6.7 Calcul et analyse . .12
6.7.1 Généralités .12
6.7.2 Correction de tendance . 13
6.7.3 Gestion des aberrations . 14
6.7.4 Stabilité du processus .15
6.7.5 Calcul des indices . 16
7 Facteurs influençant l’étude d’aptitude à court terme .17
7.1 Généralités . 17
7.2 Influences thermiques . 18
7.3 Influences imputables à l’incertitude de mesure . 19
7.4 Influences résultant de l’analyse statistique . 19
7.4.1 Seuil de confiance et taille de l’échantillon . 19
7.4.2 Type de distribution .20
Annexe A (informative) Informations complémentaires relatives aux études statistiques .21
Annexe B (informative) Formulaires d’accord .30
Annexe C (informative) Formulaires d’évaluation.34
Annexe D (informative) Exemples d’accords et d’analyses relatifs à l’aptitude .39
Bibliographie .48
iii
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.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 26303:2012), qui a fait l’objet d’une
révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont:
— des explications supplémentaires au 6.6 «Mesurage», et pour la Formule (23) ont été ajoutées;
— les indices des variables dans les Formules (3) et (18) ont été corrigés;
— les formulaires d'accord 2 à 4 de l'Annexe B, le formulaire d'analyse 2 de l'Annexe C, les formulaires
d'accord 3 et 4 de l'Annexe D, les formulaires d'analyse 1 et 2 de l'Annexe D ont été corrigés;
— les références à la Figure 2 ont été révisées;
— la Figure A.1 a été améliorée;
— les Annexes B et C sont devenues des annexes informatives;
— les formules dans le formulaire d'analyse 4 de l'Annexe C et dans le formulaire d'analyse 4 de
l'Annexe D ont été corrigées;
— la Bibliographie a été mise à jour.
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.
iv
Introduction
L’étude de l’aptitude à court terme du processus d’usinage des machines-outils implique d’adopter
une approche différente des méthodes d’essai des performances des machines-outils, abordées dans
plusieurs Normes internationales, par exemple, ISO 230 (toutes les parties) et dans d’autres normes
spécifiques à un type de machine-outil. Les principales différences portent sur l’usinage d’un lot
échantillon d’éprouvettes et la définition des paramètres influents et pertinents, mais également sur
le traitement statistique et l’analyse des données concernant la qualité de la pièce qui sont obtenues à
l’occasion de ces essais.
Le présent document est le résultat d’un projet piloté avec précision par un groupe de travail
international, synthétisé pour rendre les informations accessibles au plus grand nombre de parties
intéressées.
Pour la production en grande série en particulier, on utilise très souvent des estimations de l’aptitude
à court terme du processus et des mesures de capacité en complément de l’essai des performances
des machines-outils. Concrètement, les utilisateurs de machines-outils emploient de plus en plus les
techniques de maîtrise statistique du processus (MSP) dans leurs activités et demandent souvent aux
fournisseurs/fabricants des machines de se positionner également comme fournisseurs de système, en
leur donnant également la responsabilité du processus d’usinage.
Les méthodes statistiques dans la gestion de processus sont couvertes par l'ISO 22514 (toutes les
parties).
L’absence de Norme internationale reconnue explique la variété des conditions requises et des méthodes
présentées par chaque utilisateur pour réaliser la réception d’une machine-outil reposant sur l’essai de
son aptitude à usiner une pièce spécifique. Par conséquent, les essais de réception impliquent souvent
un long processus préalable de discussion et d’adaptation, ce qui prend du temps, augmente les coûts et
occasionne des retards de livraison au client. Le présent document apporte une procédure unifiée pour
réaliser les essais de réception d’une machine-outil reposant sur l’examen de son aptitude processus à
court terme. Il présente:
— l’aptitude à court terme d’un processus donné, qui utilise la machine-outil mise à l’essai, le processus
d’usinage, l’outillage et les dispositifs de maintien, ainsi que les caractéristiques de la pièce;
— propose des indices d’aptitude pertinents pour la machine.
Le présent document s’adapte et est conforme aux spécifications établies par l'ISO 22514 (toutes les
parties). Cependant, dans le présent document, l'expression «aptitude à court terme» correspond
à la «l'indice de performance du processus» spécifié dans l'ISO 3534-2:2006 et utilisé dans
l'ISO 22514-3:2020. L'utilisation de l’expression «aptitude à court terme» s’est généralisée dans
l’industrie de la machine-outil depuis plusieurs années; le sous-comité ISO/TC 39/SC 2 a donc décidé de
conserver ce terme.
Associés à l’analyse statistique, plusieurs paramètres influents limitent de façon significative l’intervalle
de tolérance couvert par les variations de la machine-outil. Par conséquent, les indices d’aptitude
machine sont spécifiés en lien avec les conditions de réception et les limites de tolérance prescrites.
v
NORME INTERNATIONALE ISO 26303:2022(F)
Machines-outils — Évaluation de la capacité des procédés
d'usinage des machines-outils travaillant par enlèvement
de métal
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les procédures de réception des machines-outils travaillant par
enlèvement de métal reposant sur l’essai de leur aptitude à usiner une pièce spécifiée (c’est-à-dire
essai indirect). Il formule des recommandations pour les conditions d’essai/les systèmes de mesure
applicables et les prescriptions requises pour les machines-outils.
Le présent document est en cohérence avec l'ISO 22514 (toutes les parties) qui décrit les méthodes
statistiques dans la gestion de processus; il traite de l’application spécifique de ces méthodes aux
machines-outils et à l’usinage d’un lot d’éprouvettes. Le présent document ne couvre ni les essais
fonctionnels qui sont généralement réalisés avant le contrôle des performances d'exactitude, ni l’essai
des conditions de sécurité de la machine-outil.
L’Annexe A apporte des informations complémentaires sur l’analyse statistique, les Annexes B et C
fournissent des formulaires d’accord et d’évaluation pour les essais d’aptitude à court terme, tandis que
l’Annexe D fournit un exemple.
NOTE 1 L’essai direct vise à analyser les différentes propriétés de la machine-outil, notamment en termes
d'exactitude géométrique et de positionnement. L’étude d’aptitude à court terme vise à démontrer qu’une
machine-outil est capable d’exécuter une tâche spécifique au sein d’un processus. Il est donc important d’avoir
conscience que l’essai d’aptitude à court terme se concentre uniquement sur le produit manufacturé. Cela
signifie que les méthodes d’essai direct conviennent davantage à l’identification des sources d’erreurs sur la
machine-outil et permettent de déduire des améliorations de conception d’une machine-outil utilisée sur un
large spectre de production; l’essai d’aptitude à court terme est moins bien adapté à l’identification des sources
d’erreurs sur la machine-outil. Il est donc prévu de réaliser l’étude d’aptitude à court terme pour la réception
des machines-outils travaillant par enlèvement de métal dans les processus d’usinage en premier lieu sur des
machines dédiées spécifiquement à un type de pièce unique, par exemple les stations de travail des lignes de
transfert, avec une durée de cycle déterminée par le processus qui soit inférieure à 10 minutes, de sorte qu’au
moins 50 pièces sont manufacturées par rotation, car l’incertitude statistique augmente fortement quand le
nombre de pièces produites diminue. En principe, l’étude d’aptitude à court terme peut également être réalisée
sur des machines-outils universelles, par exemple les centres d’usinage utilisé pour la production en grande
série, si ces machines répondent aux critères statistiques décrits ci-dessus.
NOTE 2 L’expression «aptitude à court terme», utilisée dans l’industrie de la machine-outil, correspond à
l’expression «indice de performance du processus» définie dans l'ISO 3534-2:2006 pour une distribution normale.
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 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 4288, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil — Règles et
procédures pour l’évaluation de l’état de surface
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 https:// www .electropedia .org/
3.1
aptitude à court terme
aptitude d’une unité de fabrication à produire une pièce donnée en respectant les tolérances spécifiées
avec un seuil de confiance donné. Ce concept s’applique principalement à la production en série
Note 1 à l'article: Une unité de fabrication peut être une machine-outil, une broche d’une machine-outil
multibroche, une station d’une ligne de transfert, etc.
Note 2 à l'article: Dans le présent document, les indices d’aptitude à court terme C et C , sont estimés sur
s sk
l’hypothèse d’une distribution normale de la valeur caractéristique considérée. Si cette hypothèse n’est pas
satisfaite, les valeurs d’étendue à court terme, R , (3.4) et les valeurs d’étendue critique à court terme, R (3.5)
V s V,sk
sont évaluées à la place des indices d’aptitude.
Note 3 à l'article: Le présent document s’adapte et est conforme aux spécifications établies par l'ISO 22514 (toutes
les parties). Cependant, dans le présent document, l'expression «aptitude à court terme» correspond à «l'indice
de performance du processus» spécifié dans l'ISO 3534-2:2006 et utilisée dans l'ISO 22514-3 pour la distribution
normale. L’utilisation de l’expression «aptitude à court terme» s’est généralisée dans l’industrie de la machine-
outil; le sous-comité ISO/TC 39/SC 2 a donc décidé de conserver ce terme.
3.2
indice d’aptitude à court terme
C
s
rapport de la tolérance spécifiée par rapport à l’écart-type des valeurs mesurées quantifiant la
dispersion
Note 1 à l'article: Voir la Formule (14).
Note 2 à l'article: Les valeurs mesurées sont également appelées valeurs caractéristiques.
3.3
indice d’aptitude critique à court terme
C
sk
rapport de la tolérance spécifiée par rapport à l’écart-type des valeurs mesurées quantifiant la
dispersion, en tenant compte du positionnement de la valeur moyenne
Note 1 à l'article: Si la valeur moyenne des valeurs mesurées est au centre de la zone de tolérance, la distribution
est dite centrée; si la valeur moyenne n’est pas au centre de la zone de tolérance, la distribution est dite décentrée.
Pour la relation entre distribution centrée et distribution décentrée, voir A.1.
Note 2 à l'article: Les valeurs mesurées sont également appelées valeurs caractéristiques.
3.4
valeur d’étendue à court terme
R ,
V s
rapport d’étendue des valeurs mesurées par rapport à la tolérance spécifiée
3.5
valeur d’étendue critique à court terme
R
V,sk
rapport de l'amplitude des valeurs mesurées par rapport à la tolérance spécifiée, en tenant compte de
la position de la valeur moyenne
3.6
carte de contrôle
graphique sur lequel sont reportées les valeurs d’une mesure statistique faite sur une série
d’échantillons dans un ordre particulier pour orienter le processus par rapport à cette mesure et pour
vérifier et réduire la variation
Note 1 à l'article: L'ordre particulier est généralement fondé sur l'ordre chronologique ou le numéro d'échantillon.
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.3.1, modifiée — La Note 2 à l’article a été supprimée.]
3.7
carte de contrôle d'observations individuelles
carte de contrôle individuel
carte de contrôle (3.6) par mesures pour évaluer le niveau du processus en se basant sur les observations
individuelles faites sur l’échantillon
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.3.15, modifiée — Le terme préféré a été ajoutée et les notes à l'article ont
été supprimées.]
3.8
limite de contrôle
valeur d’une carte de contrôle (3.6) utilisée pour déterminer la stabilité d’un processus
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.4.2, modifiée — Les notes à l'article ont été supprimées.]
3.9
limite de spécification inférieure
LSL
L
SL
limite de spécification qui définit la valeur limite la moins élevée pouvant être attribuée à une
caractéristique qualité et pouvant par ailleurs être considérée conforme
[SOURCE: ISO 22514-1:2014, 3.1.13, modifiée — Le symbole L a été modifié et la Note 1 à l'article a été
supprimée.]
3.10
limite de spécification supérieure
USL
U
SL
limite de spécification qui définit la valeur limite la plus élevée pouvant être attribuée à une
caractéristique qualité et pouvant par ailleurs être considérée conforme
[SOURCE: ISO 22514-1:2014, 3.1.12, modifiée – Le symbole U a été modifié et la Note 1 à l'article a été
supprimée.]
3.11
limite de contrôle supérieure
UCL
U
CL
limite de contrôle (3.9) qui délimite la frontière de contrôle supérieure
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.4.8]
3.12
limite de contrôle inférieure
LCL
L
CL
limite de contrôle (3.9) qui délimite la frontière de contrôle inférieure
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.4.9]
4 Symboles
4.1 Lettres majuscules
C indice d’aptitude
C indice d’aptitude critique
k
C indice d’aptitude à court terme (correspond à l’indice de performance machine P défini dans
s P
l'ISO 3534-2:2006 pour la distribution normale)
C indice d’aptitude nominale à court terme
s,nom
C indice d’aptitude critique à court terme
sk
C indice d’aptitude critique nominale à court terme
sk,nom
C indice d’aptitude réelle
act
ème
K i classe (histogramme)
i
U incertitude (de mesure ou de l’indice d’aptitude)
U limite de contrôle supérieure pour l’écart-type s
CL,si i
U limite de contrôle supérieure pour les valeurs moyennes x
CL,xj j
U limite de spécification supérieure
SL
R étendue
R valeur d’étendue à court terme
V,s
R valeur d’étendue nominale à court terme
V,s,nom
R valeur d’étendue critique à court terme
V,sk
R valeur d’étendue critique nominale à court terme
V,sk,nom
T tolérance
T tolérance minimale utilisable pour l’étude d’aptitude
min
L limite de contrôle inférieure pour l’écart-type s
CL,sj j
L limite de contrôle inférieure pour les valeurs moyennes x
CL,xj j
L limite de spécification inférieure
SL
4.2 Lettres minuscules
e déplacement de la valeur moyenne
f vitesse en mm/min ou en mm/tr
i indice de marche des mesurages
j indice de marche des groupes de mesurages
k indice de marche des mesurages d’un même groupe
m nombre de groupes d’éléments pour les cartes de contrôle
n taille de l’échantillon (nombre de pièces évaluées)
n nombre de pièces produites
mp
n nombre de classes (histogramme)
K
n valeur minimale de pièces nécessaires
min
r résolution du dispositif de mesure
s estimateur de l’écart-type
s
écart-type moyen des échantillons (groupes)
s écart-type réel du processus
act
s écart-type du système de mesure (étalonnage)
g
ème
s écart-type moyen du j échantillon (groupe)
j
t temps
t temps de fabrication
m
t temps total de fabrication
tot
x
valeur moyenne de population (sur 50 mesurages)
x '
valeur moyenne de population avec distribution décentrée
valeur moyenne des moyennes de groupe x
x
j
ème
x i valeur du mesurage
i
ème
x i valeur du mesurage (tendance corrigée)
i,T
x limite de classe supérieure de la classe k (histogramme)
u,k
ème
x moyenne du j échantillon (groupe)
j
x valeur maximale
max
x valeur minimale
min
4.3 Lettres grecques
δ X tendance totale (par rapport à toutes les valeurs)
tot,T
δ X tendance totale par pièce
tot,w
δ X tendance imputable à la déformation thermique
td
δ X tendance imputable à la déformation thermique par pièce
td,w
δ X tendance admissible imputable à la déformation thermique par pièce dans la direction X
td,perm
δ X tendance imputable à l’usure de l’outil
a
δ X tendance anticipée imputable à l’usure de l’outil
a,exp
Δd distance entre la valeur maximale et la limite de tolérance supérieure
u
Δd
distance entre la valeur minimale et la limite de tolérance inférieure
l
Δd distance critique entre les valeurs extrêmes et les limites de tolérance
c
ΔX largeur de classe (histogramme)
k
ΔX frontière de classe (histogramme)
K,k
ΔX distance critique entre la valeur moyenne et les limites de tolérance
c
ΔX distance entre la valeur moyenne et la limite de tolérance supérieure
u
ΔX distance entre la valeur moyenne et la limite de tolérance inférieure
l
Δx(t) déplacement thermique en fonction du temps t
Δx déplacement maximal
max
Δυ gradient de température ambiante
amb
Δυ gradient maximal de température ambiante
amb,max
ϑ
température
ϑ température ambiante au début de l’essai
amb,0
ϑ
température maximale
max
ϑ température minimale
min
δY tendance admissible imputable à la déformation thermique par pièce dans la direction Y
td,perm
δZ tendance admissible imputable à la déformation thermique par pièce dans la direction Z
td,perm
ˆ
σ
estimation de l’écart-type de la population
τ
constante de temps thermique
Ψ
rapport de décalage pour la distribution décentrée
5 Remarques préliminaires
L’étude d’aptitude à court terme relève des méthodes de contrôle indirect, elle implique par conséquent
d’adopter une approche différente pour les contrôles de réception des machines-outils par rapport aux
contrôles directs définis dans plusieurs séries de normes internationales, par exemple ISO 230 (toutes
les parties).
La fonctionnalité mesurée doit être usinée sur une seule unité d’usinage. Si la même fonctionnalité
est usinée sur des unités d’usinage différentes, mais similaires, l’analyse statistique sera réalisée
séparément pour chaque unité d’usinage.
6 Procédure d’étude de l’aptitude à court terme
6.1 Généralités
La Figure 1 illustre la procédure de base pour l’étude de l’aptitude à court terme. Il est recommandé de
réserver la procédure de réception selon l’étude d’aptitude à court terme aux machines-outils utilisées
dans la production en grande série, présentant une durée de cycle processus inférieure à 10 minutes.
L’aptitude à court terme adéquate (voir 6.6) du processus de mesure est une exigence préalable et
nécessaire au mesurage des pièces.
NOTE Dans certains cas, des recherches préliminaires sont réalisées pour démontrer que l’opérateur peut
interagir de façon satisfaisante avec le processus d’usinage et que donc l’étude d’aptitude du processus qui suivra
sera probante (voir ASME B89.7.3.1).
Avant de lancer le processus d’essai et d’évaluation, le fournisseur/fabricant et l’utilisateur doivent
décider conjointement du plan d’essai, des fonctionnalités de la pièce à mesurer et analyser, de la
procédure, des conditions de l’essai et des valeurs caractéristiques. Dans la suite du document, toute
mention d’un accord fait référence à un accord entre le fournisseur/fabricant et l’utilisateur. Le
processus d’évaluation commence par la mise en température de la machine-outil. Le réglage consécutif
permet d’ajuster les paramètres du processus d’usinage aux tolérances requises (par exemple, le centre
de la zone de tolérance pour les caractéristiques présentant des tolérances bilatérales ou le zéro pour
une caractéristique à limite zéro). Les 50 pièces sont ensuite fabriquées en série et mesurées avec un
dispositif de mesure adapté. Lors de la dernière étape, les mesures obtenues font ensuite l’objet d’une
analyse statistique.
Si les indices d’aptitude à court terme ou les valeurs d’étendue à court terme et, le cas échéant,
la déformation thermique se situent en dehors des tolérances spécifiées, les raisons doivent être
recherchées. Il peut s’agir par exemple d’une défaillance identifiable par des valeurs aberrantes dans
la carte de contrôle pour la gestion des aberrations (voir 6.7.3). Si des améliorations peuvent être
apportées, elles doivent être implémentées et les essais doivent être répétés en totalité ou en partie.
NOTE La présente procédure est recommandée uniquement pour les machines-outils de production en
grande série présentant une durée de cycle <10 min.
Figure 1 — Procédure de base pour l’étude de l’aptitude à court terme
6.2 Accords
Avant de procéder à l’essai de réception réel, des accords entre le fabricant/fournisseur et l’utilisateur
sont nécessaires afin de garantir que:
a) la machine-outil et le processus d’usinage appliqué sont évalués avec le minimum d’interférences
possible;
b) les exigences préalables qu’il est impossible de satisfaire en raison des différents paramètres
influents et du resserrement des tolérances entraîné par l’analyse statistique, sont écartées;
c) des accords contractuels peuvent être formulés entre le fabricant/fournisseur et l’utilisateur, qui
définissent l’étendue, la procédure et les facteurs d’évaluation de la réception;
d) les tolérances qui font l’objet d’une étude d’aptitude à court terme sont identifiées en tenant compte
des coûts associés.
Les accords pertinents sont énumérés dans les formulaires fournis à l’Annexe B; l’Annexe D fournit
un exemple. Les conditions d’essai dans lesquelles la machine-outil est évaluée doivent être négociées
entre le fabricant/fournisseur et l’utilisateur. Il s’agit notamment de la température ambiante et de
ses variations admissibles au cours de la période d’essai. Les limites fixées dépendent de la tâche de
fabrication, mais également de l’installation de la machine-outil dans l’atelier de mécanique ou dans un
local climatisé. Les limites suivantes doivent être prises comme valeur par défaut pour les tâches de
fabrication normales: température ambiante, c’est-à-dire variation de température de ± 3 °C pendant la
durée de l’essai; gradient de température, c’est-à-dire variation maximum de +2 °C/h ou −2 °C/h.
L’objectif de l’essai de réception étant de démontrer l’aptitude à court terme, mais pas l’aptitude à long
terme qui est influencée par d’autres facteurs, une qualité définie et homogène des bruts hors dimension
doit être garantie. Le changement de série ne doit influencer ni la composition, ni les caractéristiques
du matériau. Une tolérance majorée doit faire l'objet d'un accord entre le fabricant/fournisseur et
l’utilisateur afin de limiter les écarts de déformation statique imputables à un effort de contre-pression
(composant de l’effort total d’enlèvement de matière perpendiculaire au plan de travail) pour différentes
majorations.
L’usinage des bruts peut avoir une influence directe (par exemple, variation des dimensions usinées)
et une influence indirecte (par exemple variation de planéité des faces de maintien usinées) sur la
dispersion des fonctionnalités mesurées résultant du processus. Par conséquent, les tolérances pour
l’usinage des bruts doivent être compatibles avec l’aptitude à court terme requise pour le processus.
En outre, il peut être nécessaire de restreindre davantage les tolérances sur les bruts en fonction du
processus et de la séquence d’usinage.
Cinquante pièces doivent être fabriquées en série. La durée totale de fabrication ne doit pas dépasser
8 heures, ce qui correspond à une durée de fabrication admissible de 10 minutes par pièce. Dans
certaines circonstances où la durée de fabrication par pièce est plus longue, le fabricant/fournisseur et
l’utilisateur pourront convenir d’un nombre inférieur de pièces à usiner; en tout état de cause, le nombre
de pièces ne doit pas être inférieur à 30. En cas de fabrication de pièces avec une faible durée de cycle,
on pourra négocier une durée totale de fabrication de 6 h à 8 h et la production de plus de 50 pièces avec
le prélèvement d’échantillons dans ce lot de plus de 50 pièces, pour un total de 50 mesurages effectués
(taille de l’échantillon du groupe multipliée par le nombre d’échantillons).
En outre, le fabricant/fournisseur et l’utilisation doivent convenir de la technologie de fabrication et de
la procédure adéquate de mise en température avant de démarrer l’essai de réception, pour garantir
que la machine-outil soit à l’équilibre thermique (voir 6.3 et 7.2).
La résolution et l’incertitude de mesure du dispositif de mesure doivent être prises en compte. On
vérifiera l’aptitude à court terme du dispositif de mesure. Généralement, l’étude de l’aptitude à court
terme comporte un examen de l’appareil de mesure, en y incluant l’influence de l’opérateur (voir 6.6).
En remplacement des indices d’aptitude à court terme C ou C , le fabricant/fournisseur et l’utilisateur
s sk
peuvent convenir d’évaluer les valeurs d’étendue à court terme R ou R . Le point A.2 apporte des
V,s V,sk
informations complémentaires sur la relation entre l’écart-type et les valeurs d’étendue à court terme.
Les valeurs d’étendue à court terme tiennent compte uniquement de la valeur la plus élevée et de la
valeur la plus faible, et sont très susceptibles de contenir des aberrations dans le jeu de données. Par
conséquent, elles n’apportent pas suffisamment d’informations sur le comportement du processus à
l’intérieur des valeurs extrêmes. Si des valeurs d’étendue à terme sont utilisées, l’évaluation du
processus à l’aide d’une carte de contrôle pour observations individuelles, la carte de contrôle xs− et
l’histogramme sont donc particulièrement importants (voir 6.7).
NOTE La définition des indices d’aptitude à court terme ou des valeurs d’étendue à court terme présente
une grande importance sur le plan économique. D’une part, la conformité aux exigences strictes peut garantir
la fiabilité de la production. Mais d’autre part, cela ne signifie pas nécessairement que les coûts de fabrication
pourront être réduits. Généralement, il faut dépenser davantage pour obtenir un indice élevé d’aptitude à
court terme ou des valeurs d’étendue à court terme moindres. Ce coût correspond à l’ajout de composants sur
la machine-outil (par exemple systèmes de mesure directe, dispositifs de sondage) et de circuits de contrôle
supplémentaires (par exemple contrôle de mesure, compensation thermique) ou à l’adoption d’une méthode de
fabrication plus coûteuse (par exemple passage du tournage à la rectification).
Les valeurs requises doivent être spécifiées en tenant compte des possibilités techniques et de la
faisabilité économique. En ce sens, il n’est pas pertinent de définir des limites uniformes pour tous
les processus. La relation directe entre les indices d’aptitude à court terme et les tolérances requises
doivent être prises en compte tout particulièrement. Comme la démonstration de l’aptitude à court
terme apporte une garantie statistique relative au processus de fabrication, il convient de réexaminer
les tolérances actuelles fixées par le concepteur pour des raisons de sécurité. Le Tableau 1 fournit les
seuils recommandés pour l’étude de l’aptitude à court terme en fonction des indices actuels d’aptitude à
court terme. Dans certains cas, il peut s’avérer avantageux de conclure d’autres accords.
À titre de base pour définir les limites recommandées, on tient compte du fait que pour une aptitude
à long terme avec des facteurs influents, il convient d'atteindre une valeur C d’au moins 1,33 (voir
s
référence [10]). Une description du calcul des valeurs caractéristiques est décrit en 6.7.
Pour certains processus ou fonctionnalités, le fournisseur/fabricant et l’utilisateur peuvent considérer
qu’il est approprié de ne pas tenir compte de la valeur C et de définir uniquement une valeur C . C’est
sk s
le cas par exemple si le paramétrage du processus est très complexe, mais ne pose pas de problème
dans son principe (voir 6. 4) ou si les fonctionnalités qui dépendent largement des outils d’enlèvement
de matière font l’objet d’un examen, par exemple le diamètre en cours de perçage, le fraisage conique et
l’alésage.
Tableau 1 — Valeurs recommandées pour les paramètres d’aptitude à court terme du processus
C C R R
Processus/fonctionnalité Notes
V,s V,sk
s sk
Processus ou fonctionnalité ≥1,67 ≥1,67 — — Par exemple, diamètre ou longueur
normaux dans les processus non maîtrisés
Contrôle de mesure en — — ≤100 % ≤100 % On peut utiliser la pleine tolérance.
cours de processus
Valeurs de rugosité — — si ≤80 % Bien souvent, il existe uniquement une
nécessaire limite supérieure; par conséquent, seule
≤80 % la valeur R est spécifiée.
V,sk
Tolérance à limite — ≥1,67 — ≤60 % Le fabricant/fournisseur et l’utilisateur
unilatérale doivent déterminer laquelle des deux
valeurs caractéristiques doit être utili-
sée pour la réception.
Autres processus ou ≥1,67 ≥1,67 ≤60 % ≤60 % Le fabricant/fournisseur et l’utilisateur
fonctionnalité spéciaux doivent déterminer quelles valeurs,
(par exemple contrôle c'est-à-dire C et C ou R et R sont
s sk V,s V,sk
de mesure) pertinentes pour la réception.
Des limites d’action pour l’algorithme de contrôle doivent être définies pour l’application d’un contrôle
de mesure en cours de processus. Par exemple, ces limites présentent une marge de sécurité de 10 %
à 20 % vers les limites de tolérance. Dans ce cas, l’aptitude à court terme est démontrée si toutes les
valeurs se situent à l’intérieur des limites de tolérance.
Habituellement, les valeurs de rugosité ne sont pas très diffuses. Les résultats présentent donc un seuil
de confiance élevé contre le franchissement d’une limite. Dans ce cas, il suffit de maintenir une marge
de sécurité de 10 % de la tolérance vers la limite de tolérance. Comme la position de la zone de mesure
sur la surface de la pièce exerce une forte influence sur la valeur de rugosité, il est conseillé de répéter le
mesurage à différents endroits sur certaines pièces, et si nécessaire, de calculer la moyenne des valeurs
mesurées.
Les fonctionnalités à tolérance unilatérale doivent être évaluées uniquement sur leurs paramètres
critiques. Le fournisseur/fabricant et l’utilisateur doivent déterminer si la valeur pertinente pour la
réception est C ou R .
sk V,sk
Pour les autres processus et fonctionnalités spéciaux, le fournisseur/fabricant et l’utilisateur doivent
s'accorder au cas par cas sur la pertinence des valeurs caractéristiques. Par exemple, dans le cas d’une
machine multibroche réalisant plusieurs pièces simultanément ou si l’on utilise plusieurs dispositifs de
maintien identiques, il est pertinent d’utiliser une valeur C calculée à l’aide de la valeur d’estimation de
s
ˆ
l’écart-type σ [voir la Formule (6)]. Le nombre de valeurs par broche ou dispositif doit être un multiple
entier du nombre de valeurs par groupe, afin d’éviter de mélanger les résultats des différentes broches
ou des différents dispositifs de maintien. Cette procédure est similaire à celle suivie pour évaluer
séparément les pièces à usiner de chaque broche ou de chaque dispositif de maintien. En complément,
pour garantir que toutes les pièces sont à l’intérieur des valeurs de tolérance, la valeur d’étendue à court
terme R calculée à partir de toutes les pièces doit être comprise entre des limites. Si ces deux
V,s
conditions ne sont pas réunies, examiner séparément chaque broche ou dispositif de maintien pour
identifier les causes et les raisons respectives. En fonction du nombre de dispositifs de maintien
examinés et de la charge de travail pour la production d’une pièce, il peut s’avérer utile de lancer un
cycle de production de réglage avec deux ou trois pièces par dispositif de maintien afin de déterminer la
répartition et d’ajuster la surface de contact de la pièce. Les pièces échantillons destinées à l’étude
peuvent être prélevées sur un même dispositif de maintien.
La tendance admissible maximale imputable à la déformation thermique dépend de la méthode de
fabrication, des dimensions de la machine-outil ainsi que des conditions de production et ambiantes. Au
cours de la phase de mise en température, une tendance imputable à la déformation thermique jusqu’à
40 µm/h peut être envisagée, (voir Référence [8]). Comme indiqué au 6.3, cette tendance est souvent
de moindre importance pour les machines-outils soumises à des essais d’aptitude à court terme. Par
conséquent, le fabricant/fournisseur et l’utilisateur doivent s’accorder sur ce point uniquement si cela
s’avère pertinent pour la réception, au cas par cas.
6.3 Procédure de mise en température
Il convient de planifier une procédure de mise en température pour l’essai d’aptitude à court terme,
pour garantir que la machine-outil fonctionne à l’équilibre thermique. Si malgré tout, la tendance
imputable à la déformation thermique revêt une importance particulière pour l’utilisateur ou s’il est
impossible de prolonger la période de mise en température jusqu’à atteindre l’équilibre thermique de
la machine-outil, le fabricant/fournisseur et l’utilisateur doivent convenir d’une tendance admissible
avant de lancer l’essai, et cette tendance sera prise en compte pour l’analyse.
Pour les petites séries, la déformation thermoélastique imputable à une production mixte ou
interrompue présente une plus grande importance pour le comportement thermique de la machine-
outil. Ce comportement peut être évalué à l’aide d’autres méthodes d’essai, notamment par essai
thermique direct (par exemple selon l'ISO 230-3) ou à l’aide d’un essai d’usinage adapté.
6.4 Réglage
Le cycle de réglage permet d’ajuster le processus par rapport à la valeur ciblée (ou la valeur privilégiée
ou la valeur de référence) d’une caractéristique. La valeur ciblée peut être égale au centre de la zone de
tolérance pour les fonctionnalités présentant une tolérance bilatérale ou à zéro pour les fonctionnalités
à limite zéro. A.3 présente les effets du réglage sur la tolérance résiduelle. Si la valeur moyenne n’est
pas au centre
...
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2022-03-24
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ISO/TC 39/SC 2
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2022-03-10
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Secrétariat: ASI
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Machines-outils — Évaluation de la capacité des procédés d'usinage des
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machines-outils travaillant par enlèvement de métal
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Machine tools — Short-term capability evaluation of machining processes on metal-
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cutting machine tools
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Formatted: Font: Not Bold
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne
peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique
ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur l’internet ou sur un Intranet, sans
autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
www.iso.org
ii
Sommaire Page
Avant-propos . 4
Introduction . 6
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 4
4.1 Lettres majuscules. 4
4.2 Lettres minuscules . 5
4.3 Lettres grecques . 6
5 Remarques préliminaires . 7
6 Procédure d’étude de l’aptitude à court terme . 7
6.1 Considérations Générales . 7
6.2 Accords . 8
6.3 Procédure de mise en température . 12
6.4 Réglage . 12
6.5 Production . 13
6.6 Mesure . 13
6.7 Calcul et analyse . 14
6.7.1 Considérations Générales . 14
6.7.2 Correction de tendance . 16
6.7.3 Gestion des aberrations . 17
6.7.4 Stabilité du processus . 17
6.7.5 Calcul des indices . 18
7 Facteurs influençant l’étude d’aptitude à court terme . 20
7.1 Généralités . 20
7.2 Influences thermiques . 21
7.3 Influences imputables à l’incertitude de mesure . 22
7.4 Influences résultant de l’analyse statistique . 22
7.4.1 Seuil de confiance et taille de l’échantillon . 22
7.4.2 Type de distribution . 23
Annexe A (informative) Informations complémentaires relatives aux études statistiques . 24
Annexe B (informative) Formulaires d’accord . 32
Annexe C (informative) Formulaires d’évaluation . 36
Annexe D (informative) Exemples d’accords et d’analyses relatifs à l’aptitude . 41
Bibliographie . 50
Avant-propos . iv
Introduction . vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 4
iii
4.1 Lettres majuscules . 4
4.2 Lettres minuscules . 5
4.3 Lettres grecques . 6
5 Remarques préliminaires . 7
6 Procédure d’étude de l’aptitude à court terme . 8
6.1 Considérations Générales . 8
6.2 Accords . 9
6.3 Procédure de mise en température . 12
6.4 Réglage . 12
6.5 Production . 13
6.6 Mesure . 13
6.7 Calcul et analyse . 14
6.7.1 Considérations Générales . 14
6.7.2 Correction de tendance . 16
6.7.3 Gestion des aberrations . 17
6.7.4 Stabilité du processus . 17
6.7.5 Calcul des indices . 18
7 Facteurs influençant l’étude d’aptitude à court terme . 20
7.1 Généralités . 20
7.2 Influences thermiques . 21
7.3 Influences imputables à l’incertitude de mesure . 22
7.4 Influences résultant de l’analyse statistique . 22
7.4.1 Seuil de confiance et taille de l’échantillon . 22
7.4.2 Type de distribution . 23
Annexe A (informative) Informations complémentaires relatives aux études statistiques . 24
Annexe B (informative) Formulaires d’accord . 32
Annexe C (informative) Formulaires d’évaluation . 36
Annexe D (informative) Exemples d’accords et d’analyses relatifs à l’aptitude . 43
Bibliographie . 55
iv
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).www.iso.org/directives). Commented [eXtyles1]: The URL www.iso.org/directives
has been redirected to https://www.iso.org/directives. Please
verify the URL.
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).www.iso.org/brevets). Commented [eXtyles2]: The URL www.iso.org/brevets
has been redirected to https://www.iso.org/brevets. Please
verify the URL.
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.www.iso.org/avant-propos. Commented [eXtyles3]: The URL www.iso.org/avant-
propos has been redirected to https://www.iso.org/avant-
propos. Please verify the URL.
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.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 26303:2012), qui a fait l’objet d’une Formatted: Pattern: Clear
révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont:
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
— des explications supplémentaires au 6.6 «MesureMesurage», et pour la Formule (23) ont été
ajoutées;
— les indices des variables dans les Formules (3) et (18) ont été corrigés;
— les formulaires d'accord 2 à 4 de l'Annexe B, le formulaire d'analyse 2 de l'Annexe C, les formulaires
d'accord 3 et 4 de l'Annexe D, les formulaires d'analyse 1 et 2 de l'Annexe D ont été corrigés;
— les références à la Figure 2 ont été révisées;
— la Figure A.1 a été améliorée;
— les Annexes B et C sont devenues des annexes informatives;
v
—les formules dans le formulaire d'analyse 4 de l'Annexe C et dans le formulaire d'analyse 4 de
l'Annexe D ont été corrigées;
— la Bibliographie a été mise à jour.
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.www.iso.org/fr/members.html.
Commented [eXtyles5]: The URL
www.iso.org/fr/members.html has been redirected to
https://www.iso.org/fr/members.html. Please verify the URL.
vi
Introduction
L’étude de l’aptitude à court terme du processus d’usinage des machines-outils implique d’adopter une
approche différente des méthodes d’essai des performances des machines-outils, abordées dans
plusieurs normes internationales, par ex. ISO 230 (toutes les parties) et dans d’autres normes spécifiques
Formatted: Pattern: Clear
à un type de machine-outil. Les principales différences portent sur l’usinage d’un lot échantillon
Formatted: Pattern: Clear
d’éprouvettes et la définition des paramètres influents et pertinents, mais également sur le traitement
Formatted: Pattern: Clear
statistique et l’analyse des données concernant la qualité de la pièce qui sont obtenues à l’occasion de ces
essais.
Le présent document est le résultat d’un projet piloté avec précision par un groupe de travail
international, synthétisé pour rendre les informations accessibles au plus grand nombre de parties
intéressées.
Pour la production en grande série en particulier, on utilise très souvent des estimations de l’aptitude à
court terme du processus et des mesures de capacité en complément de l’essai des performances des
machines-outils. Concrètement, les utilisateurs de machines-outils emploient de plus en plus les
techniques de maîtrise statistique du processus (MSP) dans leurs activités et demandent souvent aux
fournisseurs/fabricants des machines de se positionner également comme fournisseurs de système, en
leur donnant également la responsabilité du processus d’usinage.
Les méthodes statistiques dans la gestion de processus sont couvertes par la norme ISO 22514 (toutes Formatted: Pattern: Clear
les parties).).
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
L’absence de norme internationale reconnue explique la variété des conditions requises et des méthodes
Commented [eXtyles7]: Invalid reference: "ISO 22514
présentées par chaque utilisateur pour réaliser la réception d’une machine-outil reposant sur l’essai de
(toutes les parties)"
son aptitude à usiner une pièce spécifique. Par conséquent, les essais de réception impliquent souvent un
long processus préalable de discussion et d’adaptation, ce qui prend du temps, augmente les coûts et
occasionne des retards de livraison au client. Le présent document apporte une procédure unifiée pour
réaliser les essais de réception d’une machine-outil reposant sur l’examen de son aptitude processus à
court terme. Elle présente:
— l’aptitude à court terme d’un processus donné, qui utilise la machine-outil mise à l’essai, le processus
d’usinage, l’outillage et les dispositifs de maintien, ainsi que les caractéristiques de la pièce,
— propose des indices d’aptitude pertinents pour la machine.
Le présent document s’adapte aux spécifications établies par l'ISO 22514 (toutes les parties) et s'y Formatted: Pattern: Clear
conforme. Cependant, dans le présent document, «l’aptitude à court terme» correspond à la «indice
Formatted: Pattern: Clear
de performance du processus» définie dans l'ISO 3534-2:2006 et utilisé dans l'ISO 22514-3. L’expression
Formatted: Pattern: Clear
«aptitude à court terme» s’est généralisée dans l’industrie de la machine-outil depuis plusieurs années;
Formatted: Pattern: Clear
le sous-comité ISO/TC 39/SC 2 a donc décidé de conserver ce terme.
Formatted: Pattern: Clear
Associés à l’analyse statistique, plusieurs paramètres influents limitent de façon significative l’intervalle
Formatted: Pattern: Clear
de tolérance couvert par les variations de la machine-outil. Par conséquent, les indices d’aptitude
Formatted: Pattern: Clear
machine sont spécifiés en lien avec les conditions de réception et les limites de tolérance prescrites.
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
vii
NORME INTERNATIONALE ISO 26303:2022(F)
Machines-outils — Évaluation de la capacité des procédés
d'usinage des machines-outils travaillant par enlèvement de
métal
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les procédures de réception des machines-outils travaillant par enlèvement
de métal reposant sur l’essai de leur aptitude à usiner une pièce spécifiée (c’est-à-dire essai indirect). Elle
formule des recommandations pour les conditions d’essai / /les systèmes de mesure applicables et les
prescriptions requises pour les machines-outils.
Le présent document est en cohérence avec l'ISO 22514 (toutes les parties) qui décrit les méthodes Formatted: Pattern: Clear
statistiques dans la gestion de processus; elle traite de l’application spécifique de ces méthodes aux
Formatted: Pattern: Clear
machines-outils et à l’usinage d’un lot d’éprouvettes. Le présent document ne couvre ni les essais
Formatted: Pattern: Clear
fonctionnels qui sont généralement réalisés avant le contrôle des performances d'exactitude, ni l’essai
des conditions de sécurité de la machine-outil.
L’Annexe A apporte des informations complémentaires sur l’analyse statistique, les Annexes B et C
Formatted: Pattern: Clear
fournissent des formulaires d’accord et d’évaluation pour les essais d’aptitude à court terme, tandis que
Formatted: Pattern: Clear
l’Annexe D fournit un exemple.
Formatted: Pattern: Clear
NOTE 1 L’essai direct vise à analyser les différentes propriétés de la machine-outil, notamment en termes
d'exactitude géométrique et de positionnement. L’étude d’aptitude à court terme vise à démontrer qu’une machine-
outil est capable d’exécuter une tâche spécifique au sein d’un processus. Il est donc important d’avoir conscience
que l’essai d’aptitude à court terme se concentre uniquement sur le produit manufacturé. Cela signifie que les
méthodes d’essai direct conviennent davantage à l’identification des sources d’erreurs sur la machine-outil et
permettent de déduire des améliorations de conception d’une machine-outil utilisée sur un large spectre de
production; l’essai d’aptitude à court terme est moins bien adapté à l’identification des sources d’erreurs sur la
machine-outil. Il est donc prévu de réaliser l’étude d’aptitude à court terme pour la réception des machines-outils
travaillant par enlèvement de métal dans les processus d’usinage en premier lieu sur des machines dédiées
spécifiquement à un type de pièce unique, par exemple les stations de travail des lignes de transfert, avec une durée
de cycle déterminée par le processus qui soit inférieure à 10 minutes, de sorte qu’au moins 50 pièces sont
manufacturées par rotation, car l’incertitude statistique augmente fortement quand le nombre de pièces produites
diminue. En principe, l’étude d’aptitude à court terme peut également être réalisée sur des machines-outils
universelles, par exemple les centres d’usinage utilisé pour la production en grande série, si ces machines répondent
aux critères statistiques décrits ci-dessus.
NOTE 2 L’expression «aptitude à court terme», utilisée dans l’industrie de la machine-outil, correspond à
l’expression «indice de performance du processus» définie dans l'ISO 3534-2:2006 pour une distribution normale.
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
2 Références normatives
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 4288, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil —
Règles et procédures pour l’évaluation de l’état de surface Commented [eXtyles10]: The reference is to a withdrawn
standard which has been replaced
3 Termes et définitions
ISO 21920-3, Spécification géométrique des produits (GPS)
— État de surface: Méthode du profil — Partie 3: Opérateurs
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent. de spécification
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/obphttps://www.iso.org/obp Commented [eXtyles11]: The URL
https://www.iso.org/obp has been redirected to
https://www.iso.org/obp/ui. Please verify the URL.
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse
https://www.electropedia.org/https://www.electropedia.org/
3.1
aptitude à court terme
aptitude d’une unité de fabrication à produire une pièce donnée en respectant les tolérances spécifiées
avec un seuil de confiance donné. Ce concept s’applique principalement à la production en série
Note 1 à l’article: Une unité de fabrication peut être une machine-outil, une broche d’une machine-outil multibroche,
une station d’une ligne de transfert, etc.
Formatted: Not Highlight
Note 2 à l’article: Dans le présent document, les indices d’aptitude à court terme C et C , sont estimés sur
s sk
l’hypothèse d’une distribution normale de la valeur caractéristique considérée. Si cette hypothèse n’est pas
satisfaite, les valeurs d’étendue à court terme, R , (3.4) R et les valeurs d’étendue critique à court terme, R (3.5)
V s V,sk Formatted: Pattern: Clear
V,s
sont évaluées à la place des indices d’aptitude.
Formatted: Subscript, Not Raised by / Lowered by
Note 3 à l’article: Le présent document s’adapte et est conforme aux spécifications établies par l'ISO 22514 (toutes
Formatted: Pattern: Clear
les parties).). Cependant, dans le présent document, l'expression «aptitude à court terme» correspond à «l'index de
Formatted: Pattern: Clear
performance du processus» spécifié dans l'ISO 3534-2:2006 et utilisée dans l'ISO 22514-3 pour la distribution
Formatted: Pattern: Clear
normale. L’utilisation de l’expression «aptitude à court terme» s’est généralisée dans l’industrie de la machine-outil;
le sous-comité ISO/TC 39/SC 2 a donc décidé de conserver ce terme.
Commented [eXtyles12]: Invalid reference: "ISO 22514
(toutes les parties)"
3.2
Formatted: Pattern: Clear
indice d’aptitude à court terme
Formatted: Pattern: Clear
C
s
Formatted: Pattern: Clear
rapport de la tolérance spécifiée par rapport à l’écart-type des valeurs mesurées quantifiant la dispersion
Formatted: Pattern: Clear
Note 1 à l’article: Voir la Formule (14).
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
Note 2 à l’article: Les valeurs mesurées sont également appelées valeurs caractéristiques.
Formatted: Pattern: Clear
3.3
Formatted: Pattern: Clear
indice d’aptitude critique à court terme
C
sk
rapport de la tolérance spécifiée par rapport à l’écart-type des valeurs mesurées quantifiant la dispersion,
en tenant compte du positionnement de la valeur moyenne
Note 1 à l’article: Si la valeur moyenne des valeurs mesurées est au centre de la zone de tolérance, la distribution
est dite centrée; si la valeur moyenne n’est pas au centre de la zone de tolérance, la distribution est dite décentrée.
Pour la relation entre distribution centrée et distribution décentrée, voir A.1.
Formatted: Pattern: Clear
Note 2 à l’article: Les valeurs mesurées sont également appelées valeurs caractéristiques.
3.4
valeur d’étendue à court terme
R ,
V s
rapport d’étendue des valeurs mesurées par rapport à la tolérance spécifiée
3.5
valeur d’étendue critique à court terme
R
V,sk
rapport de l'amplitude des valeurs mesurées par rapport à la tolérance spécifiée, en tenant compte de la
position de la valeur moyenne
3.6
carte de contrôle
graphique sur lequel sont reportées les valeurs d’une mesure statistique faite sur une série d’échantillons
dans un ordre particulier pour orienter le processus par rapport à cette mesure et pour vérifier et réduire
la variation
Note 1 à l’article: L'ordre particulier est généralement fondé sur l'ordre chronologique ou le numéro d'échantillon.
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.3.1, modifiée — La note 2 à l’article a été supprimée.] Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
3.7
Formatted: Pattern: Clear
carte de contrôle d'observations individuelles
Formatted: Pattern: Clear
carte de contrôle individuel
carte de contrôle (3.6) par mesures pour évaluer le niveau du processus en se basant sur les observations Formatted: Pattern: Clear
individuelles faites sur l’échantillon
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.3.15, modifiée –— Le terme préféré a été ajoutée et les notes à l'article ont
Formatted: Pattern: Clear
été supprimées.]
Formatted: Pattern: Clear
3.8
Formatted: Pattern: Clear
limite de contrôle
Formatted: Pattern: Clear
valeur d’une carte de contrôle (3.6) utilisée pour déterminer la stabilité d’un processus
Formatted: Pattern: Clear
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.4.2, modifiée –— Les notes à l'article ont été supprimées.]
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
3.9
Formatted: Pattern: Clear
limite de spécification inférieure
LSL Formatted: Pattern: Clear
L
SL
Formatted: Pattern: Clear
limite de spécification qui définit la valeur limite la moins élevée pouvant être attribuée à une
Formatted: Pattern: Clear
caractéristique qualité et pouvant par ailleurs être considérée conforme
Formatted: Pattern: Clear
[SOURCE: ISO 22514-1:2009, 23.1.13, modifiée –— Le symbole L a été modifié et la Note 1 à l'article a été Formatted: Pattern: Clear
supprimée.]
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
3.10
Commented [eXtyles13]: The reference is to a withdrawn
limite de spécification supérieure
standard which has been replaced
USL
U
SL
ISO 22514-1:2014, Méthodes statistiques dans la gestion de
processus — Aptitude et performance — Partie 1: Principes
et concepts généraux
...
Formatted
...
Formatted
...
limite de spécification qui définit la valeur limite la plus élevée pouvant être attribuée à une
Formatted
...
caractéristique qualité et pouvant par ailleurs être considérée conforme
Formatted
...
Commented [eXtyles14]: The reference is to a withdrawn
...
[SOURCE: ISO 22514-1:2009, 3.1.12, modifiée – Le symbole U a été modifié et la Note 1 à l'article a été
Formatted
supprimée.]
...
Formatted
...
3.11
Formatted
...
limite de contrôle supérieure
Formatted
...
UCL
Formatted
U
CL .
limite de contrôle (3.9) qui délimite la frontière de contrôle supérieure
Formatted
...
Formatted
...
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.4.8]
Formatted
...
3.12 Formatted
...
limite de contrôle inférieure
Formatted
...
LCL
Formatted
...
L
CL
Formatted
...
limite de contrôle (3.9) qui délimite la frontière de contrôle inférieure
Formatted
...
[SOURCE: ISO 3534-2:2006, 2.4.9]
Formatted
...
Formatted
...
4 Symboles
Formatted
...
Formatted
4.1 Lettres majuscules .
Formatted
...
C
indice d’aptitude
Formatted
...
Formatted
...
Ck
indice d’aptitude critique
Formatted
...
Cs
indice d’aptitude à court terme (correspond à l’indice de performance machine PP défini dans Formatted
...
l'ISO 3534-2:2006 pour la distribution normale)
Formatted
...
Cs,nom
indice d’aptitude nominale à court terme Formatted
...
Formatted
...
C
sk
indice d’aptitude critique à court terme
Formatted
...
C
sk,nom Formatted
indice d’aptitude critique nominale à court terme .
Formatted
...
C
act
indice d’aptitude réelle
Formatted
...
K Formatted
i ème .
i classe (histogramme)
Formatted
...
U
incertitude (de la mesure ou de l’indice d’aptitude)
Formatted
...
Formatted
...
U
limite de contrôle supérieure pour l’écart-type s
CL,s i
i
Formatted
...
Formatted
...
U
CL, xj x
limite de contrôle supérieure pour les valeurs moyennes
j
Formatted
...
Formatted
...
U
SL
limite de spécification supérieure
Field Code Changed
...
R
Formatted
étendue
...
Formatted
...
RV,s
valeur d’étendue à court terme Formatted: Font: 11 pt
RV,s,nom
valeur d’étendue nominale à court terme Formatted: Font: 11 pt
RV,sk
valeur d’étendue critique à court terme Formatted: Font: 11 pt
RV,sk,nom
valeur d’étendue critique nominale à court terme Formatted: Font: 11 pt
T
tolérance Formatted: Font: 11 pt
T
min
tolérance minimale utilisable pour l’étude d’aptitude Formatted: Font: 11 pt
L
CL,sj
limite de contrôle inférieure pour l’écart-type sj Formatted: Font: 11 pt
Formatted: Font: 11 pt
L
CL,xj x
limite de contrôle inférieure pour les valeurs moyennes
j
Formatted: Font: 11 pt
Field Code Changed
L
SL limite de spécification inférieure
Formatted: Font: 11 pt
4.2 Lettres minuscules
e déplacement de la valeur moyenne
f vitesse en mm/min ou en mm/tr
Formatted: Not Highlight
i indice de marche des mesuresmesurages
j indice de marche des groupes de mesuresmesurages
k indice de marche des mesuresmesurages d’un même groupe
m nombre de groupes d’éléments pour les cartes de contrôle
n taille de l’échantillon(nombre de pièces évaluées)
n nombre de pièces produites
mp
n nombre de classes (histogramme)
K
n valeur minimale de pièces nécessaires
min
r résolution du dispositif de mesure
s estimateur de l’écart-type
s écart-type moyen des échantillons (groupes)
s écart-type réel du processus
act
s écart-type du système de mesure (étalonnage)
g
ème
s écart-type moyen du j échantillon (groupe) Formatted: Font: Not Italic
j
t temps
t temps de fabrication
m
t temps total de fabrication
tot
x valeur moyenne de population (sur 50 mesuresmesurages)
x ' valeur moyenne de population avec distribution décentrée
x x
valeur moyenne des moyennes de groupe
j
ème
x i valeur de mesuredu mesurage Formatted: Font: Not Italic
i
ème
x i valeur de mesuredu mesurage (tendance corrigée) Formatted: Font: Not Italic
i,T
x limite de classe supérieure de la classe k (histogramme)
u,k
ème
moyenne du j échantillon (groupe) Formatted: Font: Not Italic
x
j
x valeur maximale
max
x valeur minimale
min
4.3 Lettres grecques
δ X tendance totale (par rapport à toutes les valeurs)
tot,T
tendance totale par pièce
δ X
tot,w
δ X tendance imputable à la déformation thermique
td
tendance imputable à la déformation thermique par pièce
δ X
td,w
tendance admissible imputable à la déformation thermique par pièce dans la direction X
δ X
td,perm
δ X tendance imputable à l’usure de l’outil
a
tendance anticipée imputable à l’usure de l’outil
δ X
a,exp
∆d distance entre la valeur maximale et la limite de tolérance supérieure
u
distance entre la valeur minimale et la limite de tolérance inférieure
∆d
l
∆d distance critique entre les valeurs extrêmes et les limites de tolérance
c
∆X largeur de classe (histogramme)
k
∆X
frontière de classe (histogramme)
K,k
∆X distance critique entre la valeur moyenne et les limites de tolérance
c
distance entre la valeur moyenne et la limite de tolérance supérieure
∆X
u
∆X distance entre la valeur moyenne et la limite de tolérance inférieure
l
Δx(t) déplacement thermique en fonction du temps t
Δx déplacement maximal
max
∆υ gradient de température ambiante
amb
gradient maximal de température ambiante
∆υ
amb,max
ϑ température
température ambiante au début de l’essai
ϑ
amb,0
température maximale
ϑ
max
ϑ température minimale
min
δY tendance admissible imputable à la déformation thermique par pièce dans la direction Y
td,perm
δZ tendance admissible imputable à la déformation thermique par pièce dans la direction Z
td,perm
σˆ estimation de l’écart-type de la population
τ
constante de temps thermique
Ψ rapport de décalage pour la distribution décentrée
5 Remarques préliminaires
L’étude d’aptitude à court terme relève des méthodes de contrôle indirect, elle implique par conséquent
d’adopter une approche différente pour les contrôles de réception des machines-outils par rapport aux
contrôles directs définis dans plusieurs séries de normes internationales, par exemple, ISO 230 (toutes
Formatted: Pattern: Clear
les parties).).
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
La fonctionnalité mesurée doit être usinée sur une seule unité d’usinage. Si la même fonctionnalité est
Commented [eXtyles15]: Invalid reference: "ISO 230
usinée sur des unités d’usinage différentes, mais similaires, l’analyse statistique sera réalisée séparément
(toutes les parties)"
pour chaque unité d’usinage.
6 Procédure d’étude de l’aptitude à court terme
6.1 Considérations Générales
La Figure 1 illustre la procédure de base pour l’étude de l’aptitude à court terme. Il est recommandé de Formatted: Pattern: Clear
réserver la procédure de réception selon l’étude d’aptitude à court terme aux machines-outils utilisées
dans la production en grande série, présentant une durée de cycle processus inférieure à 10 minutes.
L’aptitude à court terme adéquate (voir 6.6) du processus de mesure est une exigence préalable et Formatted: Pattern: Clear
nécessaire à la mesureau mesurage des pièces.
NOTE Dans certains cas, des recherches préliminaires sont réalisées pour démontrer que l’opérateur peut
interagir de façon satisfaisante avec le processus d’usinage et que donc l’étude d’aptitude du processus qui suivra
sera probante (voir ASME B89.7.3.1).
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
Avant de lancer le processus d’essai et d’évaluation, le fournisseur/fabricant et l’utilisateur doivent
Formatted: Pattern: Clear
décider conjointement du plan d’essai, des fonctionnalités de la pièce à mesurer et analyser, de la
procédure, des conditions de l’essai et des valeurs caractéristiques. Dans la suite, toute mention d’un
accord fait référence à un accord entre le fournisseur/fabricant et l’utilisateur. Le processus d’évaluation
commence par la mise en température de la machine-outil. Le réglage consécutif permet d’ajuster les
paramètres du processus d’usinage aux tolérances requises (par exemple, le centre de la zone de
tolérance pour les caractéristiques présentant des tolérances bilatérales ou le zéro pour une
caractéristique à limite zéro). Les 50 pièces sont ensuite fabriquées en série et mesurées avec un
dispositif de mesure adapté. Lors de la dernière étape, les mesures obtenues font ensuite l’objet d’une
analyse statistique.
Si les indices d’aptitude à court terme ou les valeurs d’étendue à court terme et, le cas échéant, la
déformation thermique se situent en dehors des tolérances spécifiées, les raisons doivent être
recherchées. Il peut s’agir par exemple d’une défaillance identifiable par des valeurs aberrantes dans la
carte de contrôle pour la gestion des aberrations (voir 6.7.3). Si des améliorations peuvent être apportées, Formatted: Pattern: Clear
elles doivent être implémentées et les essais doivent être répétés en totalité ou en partie.
26303_ed2fig1_f.EPS
NOTE La présente procédure est recommandée uniquement pour les machines-outils de production en grande
série présentant une durée de cycle < 10 min.
Figure 1 — Procédure de base pour l’étude de l’aptitude à court terme
6.2 Accords
Avant de procéder à l’essai de réception réel, des accords entre le fabricant/fournisseur et l’utilisateur
sont nécessaires afin de garantir que:
a) la machine-outil et le processus d’usinage appliqué sont évalués avec le minimum d’interférences
possible;
b) les exigences préalables qu’il est impossible de satisfaire en raison des différents paramètres
influents et du resserrement des tolérances entraîné par l’analyse statistique, sont écartées;
c) des accords contractuels peuvent être formulés entre le fabricant/fournisseur et l’utilisateur, qui
définissent l’étendue, la procédure et les facteurs d’évaluation de la réception;
d) les tolérances qui font l’objet d’une étude d’aptitude à court terme sont identifiées en tenant compte
des coûts associés.
Les accords pertinents sont énumérés dans les formulaires fournis à l’Annexe B; l’Annexe D fournit un Formatted: Pattern: Clear
exemple. Les conditions d’essai dans lesquelles la machine-outil est évaluée doivent être négociées entre
Formatted: Pattern: Clear
le fabricant/fournisseur et l’utilisateur. Il s’agit notamment de la température ambiante et de ses
variations admissibles au cours de la période d’essai. Les limites fixées dépendent de la tâche de
fabrication, mais également de l’installation de la machine-outil dans l’atelier de mécanique ou dans un
local climatisé. Les limites suivantes doivent être prises comme valeur par défaut pour les tâches de
fabrication normales: température ambiante, c’est-à-dire variation de température de ± 3 °C pendant la
durée de l’essai; gradient de température, c’est-à-dire variation maximum de +2 °C/h ou −2 °C/h.
L’objectif de l’essai de réception étant de démontrer l’aptitude à court terme, mais pas l’aptitude à long
terme qui est influencée par d’autres facteurs, une qualité définie et homogène des bruts hors dimension
doit être garantie. Le changement de série ne doit influencer ni la composition, ni les caractéristiques du
matériau. Une tolérance majorée doit faire l'objet d'un accord entre le fabricant/fournisseur et
l’utilisateur afin de limiter les écarts de déformation statique imputables à un effort de contre-pression
(composant de l’effort total d’enlèvement de matière perpendiculaire au plan de travail) pour différentes
majorations.
L’usinage des bruts peut avoir une influence directe (par exemple, variation des dimensions usinées) et
une influence indirecte (par ex., variation de planéité des faces de maintien usinées) sur la dispersion des
fonctionnalités mesurées résultant du processus. Par conséquent, les tolérances pour l’usinage des bruts
doivent être compatibles avec l’aptitude à court terme requise pour le processus. En outre, il peut être
nécessaire de restreindre davantage les tolérances sur les bruts en fonction du processus et de la
séquence d’usinage.
Cinquante pièces doivent être fabriquées en série. La durée totale de fabrication ne doit pas dépasser
8 heures, ce qui correspond à une durée de fabrication admissible de 10 minutes par pièce. Dans certaines
circonstances où la durée de fabrication par pièce est plus longue, le fabricant/fournisseur et l’utilisateur
pourront convenir d’un nombre inférieur de pièces à usiner; en tout état de cause
...
Questions, Comments and Discussion
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