ISO 10791-7:2020
(Main)Test conditions for machining centres — Part 7: Accuracy of finished test pieces
Test conditions for machining centres — Part 7: Accuracy of finished test pieces
This document specifies, by reference to the relevant parts of ISO 230, several families of tests for machining centres with horizontal or vertical spindle or with universal heads of different types, standing alone, or integrated in flexible manufacturing systems. This document also establishes the tolerances or maximum acceptable values for the test results corresponding to general purpose and normal accuracy machining centres. This document is also applicable, totally or partially, to numerically controlled milling and boring machines, when their configuration, components, and movements are compatible with the tests described herein. This document specifies standard test pieces with reference to ISO 230-1, cutting tests under finishing conditions. It also specifies the characteristics and dimensions of the test pieces themselves. This document is intended to supply minimum requirements for assessing the cutting accuracy of the machining centres with 3 to 5 simultaneous machining axes. Annex A introduces a freeform test piece for five-axis machining centres. This machining test is applied to machining centres using five-axis flank milling of freeform surfaces.
Conditions d'essai pour centres d'usinage — Partie 7: Exactitude des pièces d'essai usinées
Le présent document spécifie, par référence aux parties correspondantes de l'ISO 230, plusieurs familles d'essais pour centres d'usinage à broche horizontale ou verticale ou à têtes universelles de différents types, destinés à être autonomes ou à être intégrés dans des systèmes de fabrication. Le présent document établit également les tolérances ou les valeurs maximales admissibles pour les résultats d'essai correspondant aux centres d'usinage à usage général et d'exactitude normale. Le présent document est également applicable, en totalité ou en partie, aux machines à aléser et à fraiser à commande numérique lorsque leur configuration, leurs composants et leurs mouvements sont compatibles avec les essais décrits dans ce document. Le présent document spécifie des pièces d'essai standard en référence à l'ISO 230‑1, ainsi que des essais de coupe dans les conditions de finition. Il spécifie également les caractéristiques et les dimensions des pièces d'essai proprement dites. Le présent document est destiné à fournir des exigences minimales pour déterminer l'exactitude d'usinage des centres d'usinage utilisant 3 à 5 axes d'usinage simultanés. L'Annexe A introduit une pièce d'essai de forme libre pour les centres d'usinage à cinq axes. Cet essai d'usinage est appliqué aux centres d'usinage utilisant le fraisage à cinq axes par le flanc des surfaces de forme libre.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10791-7
Third edition
2020-01
Test conditions for machining
centres —
Part 7:
Accuracy of finished test pieces
Conditions d'essai pour centres d'usinage —
Partie 7: Exactitude des pièces d'essai usinées
Reference number
©
ISO 2020
© ISO 2020
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ii © ISO 2020 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Preliminary remarks . 4
4.1 Measuring units . 4
4.2 Reference to ISO 230-1 . 4
4.3 Testing sequence . 5
4.4 Tests to be performed . 5
4.5 Measuring instruments . 5
4.6 Location of test pieces . 5
4.7 Fixing of test pieces . 5
4.8 Material of test pieces, tooling, and cutting parameters . 5
4.9 Sizes of test pieces . 5
4.10 Types of test pieces . 6
4.11 Information to be recorded . 6
4.12 Software compensation . 6
5 Machining tests . 7
Annex A (informative) Accuracy of a finished freeform test piece (M5) .29
Bibliography .44
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 39, Machine Tools, Subcommittee SC 2,
Test conditions for metal cutting machine tools.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 10791-7:2014), which has been
technically revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— new Clause 3 has been added;
— new Annex A has been added.
A list of all parts of this ISO series can be found on the ISO website.
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Introduction
A machining centre is a numerically controlled machine tool capable of performing multiple machining
operations, including milling, boring, drilling, and tapping, as well as automatic tool changing from a
magazine or similar storage unit in accordance with a machining programme. Most machining centres
have facilities for automatically changing the direction in which the workpieces are presented to the tool.
The purpose of the ISO 10791 series is to supply information as widely and comprehensively as possible
on tests and checks which can be carried out for comparison, acceptance, maintenance, or any other
purpose.
The International Organization for Standardization (ISO) draw[s] attention to the fact that it is claimed
that compliance with this document may involve the use of a patent.
ISO takes no position concerning the evidence, validity and scope of this patent right.
The holder of this patent right has assured ISO that he/she is willing to negotiate licences under
reasonable and non-discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world. In
this respect, the statement of the holder of this patent right is registered with ISO. Information may be
obtained from the patent database available at www .iso .org/ patents.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights other than those in the patent database. ISO shall not be held responsible for identifying
any or all such patent rights.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10791-7:2020(E)
Test conditions for machining centres —
Part 7:
Accuracy of finished test pieces
1 Scope
This document specifies, by reference to the relevant parts of ISO 230, several families of tests for
machining centres with horizontal or vertical spindle or with universal heads of different types,
standing alone, or integrated in flexible manufacturing systems. This document also establishes the
tolerances or maximum acceptable values for the test results corresponding to general purpose and
normal accuracy machining centres.
This document is also applicable, totally or partially, to numerically controlled milling and boring
machines, when their configuration, components, and movements are compatible with the tests
described herein.
This document specifies standard test pieces with reference to ISO 230-1, cutting tests under finishing
conditions. It also specifies the characteristics and dimensions of the test pieces themselves. This
document is intended to supply minimum requirements for assessing the cutting accuracy of the
machining centres with 3 to 5 simultaneous machining axes. Annex A introduces a freeform test piece
for five-axis machining centres. This machining test is applied to machining centres using five-axis
flank milling of freeform surfaces.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 230-1, Test code for machine tools — Part 1: Geometric accuracy of machines operating under no-load
or quasi-static conditions
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms given in ISO 230-1 and the following 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 https:// www .electropedia .org/
3.1
ruled surface
surface containing a family of straight lines
Note 1 to entry: A ruled surface is shown in Figure 1, where each isoparametric line (parameter u constant) is a
straight line, called a rule. The parametric equation for the ruled surface in Figure 1 is given in Formula (1):
Su,,vv=−10×+Cu vC×∈uu 10,,v∈ 1 (1)
() () () ()[]() ()
Key
u, v parameters in u-direction and v-direction
C (u), C (u) curves in space both defined on the same parametric interval u(0, 1)
0 1
S(u, v) surface generated by the movement of a rule moving over two curves C (u) and C (u) that provide its
0 1
direction
P , P two end points of a rule
0 1
K , K vector normal to S(u, v) at P and P
0 1 0 1
Figure 1 — Ruled surface
3.2
non-uniform rational B-spline
NURBS
mathematical model commonly used in computer graphics for generating and representing curves and
surfaces.
Note 1 to entry: A NURBS curve is defined by its order, a set of weighted control points, and a knot vector. The
order defines the number of nearby control points that influence any given point on the curve. The control points
determine the shape of the curve, and the weight of each point varies according to the governing parameter.
The knot vector is a sequence of parameter values that determines where and how the control points affect the
NURBS curve.
Note 2 to entry: NURBS is commonly used in computer aided design, manufacturing, and engineering and is a
part of numerous industry wide standards, such as STEP (Standard for the Exchange of Product Model Data, see
ISO 10303-21).
3.3
quasi-uniform rational B-spline
special type of non-uniform rational B-spline
th
Note 1 to entry: For an n order quasi-uniform rational B-spline, the weights of all the control points are the
same, and the knot vector is uniformly distributed with multiplicity n at the start and the end. For example, the
number of control points is m, then the knot vector is as per Formula (2):
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1 2 mn−−2
00,,.,0,,,., ,,,11 .,1 (2)
mn−−1 mn−−1 mn−−1
n n
3.4
surface profile tolerance related to datums
tolerance zone defined by two surfaces enveloping spheres with diameter t, the centres of which are
situated on a surface having the theoretically exact geometrical form with respect to datums
Note 1 to entry: See Figure 2, Figure 3 and ISO 1101:2017, 17.9.
Key
A, B, C datum planes
SR nominal radius of sphere
t tolerance
Figure 2 — Indication and explanation of surface profile tolerance related to datums A, B, C
Key
A, B, C datum planes
∅t tolerance zone (diameter of the enveloped spheres)
Figure 3 — Surface profile tolerance zone related to datums A, B, C
4 Preliminary remarks
4.1 Measuring units
In this document, all linear dimensions and deviations are expressed in millimetres. All angular
dimensions are expressed in degrees. Angular deviations are, in principle, expressed in ratios
(e.g. 0,00x /1 000), but in some cases, microradians or arcseconds can be used for clarification purposes.
Formula (3) should be used for conversion of angular deviations or tolerances:
′′
0,/010 1 000=≈10 μrad 2 (3)
4.2 Reference to ISO 230-1
To apply this document, reference shall be made to ISO 230-1, especially for the installation of the
machine before testing, warming up of the machine, description of measuring methods, and evaluation
and presentation of the results.
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4.3 Testing sequence
The sequence in which the tests are presented in this document does not define the practical order
of testing. In order to make the mounting of fixtures and machining easier, tests can be performed in
any order.
4.4 Tests to be performed
When testing a machine tool, it is not always necessary or possible to carry out all the tests described
in this document. When the tests are required for acceptance purposes, it is up to the user to choose, in
mutual agreement with the manufacturer/supplier, those tests relating to the components and/or the
properties of the machine tool which are of interest. These tests are to be clearly stated when ordering
a machine tool. A mere reference to this document for the acceptance tests cannot be considered as
binding for any contracting party without specifying the tests to be carried out and without mutual
agreement on the relevant expenses.
In principle, no more than one piece of each type should be machined for acceptance purposes. In case
of special requirements, such as statistical assessment of the machine tool performance (e.g. according
to ISO 26303, short-term capability), the machining of more test pieces is to be agreed between the
manufacturer/supplier and the user.
4.5 Measuring instruments
The measuring instruments indicated in the tests described in Clause 4 are examples only. Other
instruments measuring the same quantities and having the same or smaller measurement uncertainty
can be used.
4.6 Location of test pieces
The test piece should be placed approximately in the middle of the X-axis, and in positions along the
Y- and Z-axes suitable for the location of the test piece and/or fixture, and for the tool lengths if not
specified otherwise in the test procedure.
4.7 Fixing of test pieces
The test piece shall be conveniently mounted on a proper fixture, such that maximum stability of tools
and fixture is achieved. The mounting surfaces of the fixture and of the test piece shall be flat. It is
recommended that a suitable means of fixturing be used to allow for tool breakthrough and full length
machining of a centre hole, for example. It is also recommended to mount the test piece on the fixture
with countersink/counterbored screws such that subsequent machining does not interfere with the
screws. Other methods are possible and can be selected. Overall height of the test piece depends on the
selected method of fixing.
4.8 Material of test pieces, tooling, and cutting parameters
The test piece material, tooling, and the subsequent cutting parameters are subject to mutual agreement
between the manufacturer/supplier and the user and shall be recorded. The parameters provided in
the cutting tests are for suggestions only. The test piece material shall be specified.
4.9 Sizes of test pieces
If the test pieces come from previous cutting tests and are re-useable, their characteristic dimensions
should remain within ±10 % of those indicated this document. When the test pieces are re-used, a
shallow cut shall be made to clean up all surfaces before new finishing test cuts are taken.
It is also recommended that type and serial number of the machine tool, date of test, and names and
orientation of the axes are marked on the test pieces.
Preliminary cuts should be taken in order to make the depth of cut as constant as possible.
The nominal size of test pieces can be modified by mutual agreement between the manufacturer/
supplier and the user. The tool size and other machining conditions can also be modified.
4.10 Types of test pieces
In this document, five types of test piece are considered, some of them in two or three sizes. Types,
sizes, and corresponding designation of the particular test piece are shown in Table 1. Among these
types, M1 and M2 are applicable to 3-, 4-, and 5-axis machining centres. M3 and M5 are applicable only
to 5-axis machining centres. M4 is applicable to 4- and 5-axis machining centres.
Table 1 — Types, sizes, and designation of the test pieces
Dimensions in millimetres
Type Nominal size Designation
80 Test piece ISO 10791-7, M1_80
M1
160 Test piece ISO 10791-7, M1_160
Positioning and contouring test piece
320 Test piece ISO 10791-7, M1_320
80 Test piece ISO 10791-7, M2_80
M2
Face milling test piece
160 Test piece ISO 10791-7, M2_160
a
15 Test piece ISO 10791-7, M3_15
M3
Cone frustum test piece a
45 Test piece ISO 10791-7, M3_45
80 Test piece ISO 10791-7, M4_80
M4
160 Test piece ISO 10791-7, M4_160
Three-step square test piece
320 Test piece ISO 10791-7, M4_320
M5
— Test piece ISO 10791-7, M5
Freeform test piece
a
Half-apex angle of test piece, in degrees.
4.11 Information to be recorded
For tests made according to the requirements of this document, the following information shall be
compiled as completely as possible and included in the test report:
a) material and designation of the test piece;
b) material, dimensions, coating, and the number of teeth of the tools used;
c) cutting speed;
d) feed speed;
e) depth of cut;
f) other cutting conditions, e.g. cutting fluid;
g) position and orientation of the workpiece in the work space;
h) direction of cuts (where applicable).
4.12 Software compensation
When software facilities are available for compensating some geometric errors, based on a mutual
agreement between the manufacturer/supplier and the user, the relevant test can be carried out with
these compensations. When the software compensation is used, this shall be stated in the test report.
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5 Machining tests
Object M1
Checking the performance of the machine tool under different kinematic conditions, i.e. only one axis
feed, linear interpolation of two axes and circular interpolation by machining five bored holes and a
series of finishing passes on different profiles.
NOTE 1 This test is usually performed in the XY plane of the machine tool, but can be performed in
the other coordinate planes when a universal spindle head is available.
NOTE 2 Test M4 defines additions to test M1 for testing accuracy and positioning of rotary and swiv-
elling axes.
Diagram
Three sizes of contouring test piece are considered and their dimensions are shown below.
Test piece ISO 10791-7, M1_80
Dimensions in millimetres
Test piece ISO 10791-7, M1_160
Dimensions in millimetres
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Test piece ISO 10791-7, M1_320
Dimensions in millimetres
Part blank for ISO 10791-7, M1_80
Dimensions in millimetres
NOTE Fixing dimensions are related to M6 cap screws.
Part blank for ISO 10791-7, M1_160
Dimensions in millimetres
NOTE Fixing dimensions are related to M10 cap screws.
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Part blank ISO 10791-7, M1_320
Dimensions in millimetres
NOTE Fixing dimensions are related to M16 cap screws.
Datum surface B shall be parallel to one of the linear axes.
The bored holes (E) shall be approached in the positive direction of the positioning axes, the counter-
bored holes (D) shall be approached in the negative direction.
The diamond (K-L-M-N) on the upper face of the square shall only be machined when two linear axes
are used (e.g. X and Y).
Sloping faces (I and J), with an angle of 3° and a depth of 6 mm on the top of the external square sides,
should only be machined when two linear axes are used (e.g. X and Y).
Since the different contouring surfaces are machined at different axial heights, face contact should be
avoided by keeping the tool a fraction of a millimetre apart from the lower plane surface. The overall
height of the test piece depends on the selected method of fixing.
Cutting speed should be about 50 m/min for cast iron and 300 m/min for aluminium. Feed speed
should be about 0,05 mm/tooth to 0,1 mm/tooth. Depth of cut should be 0,2 mm in the radial direction
for all the milling operations and about 6 mm in the axial direction for the slab milling operations.
The same tool can be used to machine all the contouring test surfaces; an end mill with a cutting edge
35 mm long and 30 mm in diameter is recommended. A boring tool may be used for holes.
Tolerances Measured deviations
See Table 2. See Table 2.
Measuring instruments
See Table 2.
Observations and references to ISO 230-1
Preliminary cuts shall be taken in order to make the depth of cut as constant as possible.
Table 2 — Contouring test piece geometric tests
Dimensions in millimetres
Tolerances
Measuring Measured
Nominal size
Object and references to the drawing
instruments deviations
80 160 320
Coordinate measuring
Cylindricity of the bored hole C 0,010 0,010 0,015
machine (CMM)
Central
Perpendicularity between the
hole
bored hole C axis and datum 0,010 0,010 0,015 CMM
plane A
Square Straightness of the side B
CMM or straightness
Straightness of the side F
reference artefact and
0,005 0,008 0,015
linear displacement
Straightness of the side G
sensor
Straightness of the side H
Perpendicularity of the side H
CMM or squareness
to datum plane B
reference artefact and
0,010 0,010 0,020
linear displacement
Perpendicularity of the side F
sensor
to datum plane B
CMM or height gauge
Parallelism of the side G to
0,010 0,010 0,020 and linear displace-
datum plane B
ment sensor
Diamond Straightness of the side K
CMM or straightness
Straightness of the side L
reference artefact and
0,005 0,008 0,015
linear displacement
Straightness of the side M
sensor
Straightness of the side N
Angularity of 30° angle of side
K to datum plane B
Angularity of 60° angle of side
CMM or sine bar and
L to datum plane B
0,010 0,010 0,020 linear displacement
Angularity of 30° angle of the
sensor
side M to datum plane B
Angularity of 60° angle of the
side N to datum plane B
Circle Roundness of the contouring CMM or linear
0,015 0,015 0,020
circle P displacement sensor
with reference rotary
axis or round-
Concentricity of the external
0,025 0,025 0,025
ness-measuring
circle P and datum hole C
instruments
Sloping CMM or straightness
Straightness of the face I
faces reference artefact and
0,005 0,008 0,015
linear displacement
Straightness of the face J
senor
NOTE 1 If possible, take the test piece to a coordinate measuring machine (CMM) and take the required measurements.
To minimize the influence of the test piece distortion due to its clamping, it is recommended to measure the parts while
still clamped to the fixture plate.
NOTE 2 For the straight sides (or the square, diamond, and sloping faces), touch the measured surface by the probe at least
at 10 points in order to obtain the straightness, perpendicularity, and parallelism deviations.
NOTE 3 For the roundness (or cylindricity) test, if the measurement is not continuous, check at least 15 points (for
cylindricity in each measured plane).
12 © ISO 2020 – All rights reserved
Table 2 (continued)
Tolerances
Measuring Measured
Nominal size
Object and references to the drawing
instruments deviations
80 160 320
Angularity of 3° of the side I to
CMM or sine bar and
datum plane B
0,010 0,010 0,020 linear displacement
Angularity of 93° of the side J
sensor
to datum plane B
Bored Position of the hole D1 with
holes respect to datum hole C
Position of the hole D2 with
respect to datum hole C
0,050 0,050 0,050 CMM
Position of the hole D3 with
respect to datum hole C
Position of the hole D4 with
respect to datum hole C
Concentricity of inner hole E1
with respect to outer hole D1
CMM or linear dis-
Concentricity of inner hole E2
placement sensor with
with respect to outer hole D2
0,020 0,020 0,020 reference rotary axis,
Concentricity of inner hole E3
or roundness-measur-
with respect to outer hole D3
ing instruments
Concentricity of inner hole E4
with respect to outer hole D4
NOTE 1 If possible, take the test piece to a coordinate measuring machine (CMM) and take the required measurements.
To minimize the influence of the test piece distortion due to its clamping, it is recommended to measure the parts while
still clamped to the fixture plate.
NOTE 2 For the straight sides (or the square, diamond, and sloping faces), touch the measured surface by the probe at least
at 10 points in order to obtain the straightness, perpendicularity, and parallelism deviations.
NOTE 3 For the roundness (or cylindricity) test, if the measurement is not continuous, check at least 15 points (for
cylindricity in each measured plane).
Object M2
Checking the flatness of a surface machined by a finish face milling operation performed by bidirec-
tional two cuts.
If the machine tool has a universal spindle head, the tests can be performed in other planes as well.
NOTE Usually the test is performed by a longitudinal movement along the X-axis and a transverse
movement along the Y-axis, but can be performed otherwise, subject to mutual agreement between
manufacturer/supplier and user.
Diagram
ISO 10791-7, M2_80 and ISO 10791-7, M2_160
Dimensions in millimetres
A choice of two sets of dimensions for test piece and relevant tooling is left to mutual agreement be-
tween the manufacturer/supplier and the user.
Face width Face length Cut width Cutter diameter
W L
mm mm mm mm
80 100 to 130 40 50
160 200 to 250 80 100
Face milling cutter with indexable inserts (see ISO 6462 and ISO 1832) is recommended. Neither the
maximum corner radius nor chamfer of cutter inserts should exceed 2 mm.
Material of the test piece shall be agreed upon between manufacturer/supplier and user of the ma-
chine tool. If cast iron is used, with a feed speed of 300 mm/min, the feed per tooth is almost constant
and close to 0,12 mm. The depth of cut should not exceed 0,5 mm. The axis square to the machined
surface (usually Z) shall not be programmed to move during the test.
Tolerance Measured
deviations
Object Tolerances
ISO 10791-7, M2_80: 0,020
Flatness of ma-
chined surface
ISO 10791-7, M2_160: 0,030
NOTE The straightness check parallel to the milling direction would show the
influence of the ingoing or outgoing of the cutter.
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Measuring instruments
Straightness reference artefact, gauge blocks, linear displacement sensor and CMM
Observations and references to ISO 230-1
The blank shall be provided with a base suitable for being fastened to the work holding table/pallet
or to a fixture, providing a sufficient stiffness both for horizontal and vertical machines. Preliminary
cuts should be taken in order to make the depth of cut as constant as possible.
When mounted, the cutter shall conform to the following tolerances:
a) run-out < 0,020 mm; b) run-out of the face at tool diameter < 0,030 mm.
Object M3
Checking the cutting performance of five-axis machining centres under the five-axis simultaneous
feed motion by machining the cone-shaped test piece with flank milling (cone frustum test piece).
NOTE This test is applicable to all five-axis machining centres with three linear axes and two rotary
axes. When the test is performed on the machine with two rotary axes on the workpiece side, the
positioning error of Z-axis, E , does not influence the test result.
zz
Diagram
Key
1 test piece
2 fixture
3 axis average line of rotary table
4 rotary table
NOTE The diagram above shows the test piece setup in the workpiece coordinate system. Keys 3 and
4 are only for five-axis machining centres with a rotary table. For machines with two rotary axes on
the spindle head, the offset d is not needed.
16 © ISO 2020 – All rights reserved
Layout of test piece on a five-axis machine tool with two rotary axes on the spindle head:
Key
L tool length
Layout of test piece on a five-axis machine tool with two rotary axes on the workpiece side:
Key
d offset from rotary axis
p offset from swivelling axis
Layout of test piece on a five-axis vertical spindle machining centre with a tilting head and a rota-
ry table:
Key
L tool length
d offset from rotary axis
Test piece ISO 10791-7, M3_15 (θ = 15°) and Test piece ISO 10791-7, M3_45 (θ = 45°):
Dimensions in millimetres
18 © ISO 2020 – All rights reserved
Either of the two alternative conditions (sizes of contouring test piece and setting positions) are con-
sidered and their dimensions are given in the table below.
Diameter of Thickness Inclination Half apex Centre offset
bottom surface angle angle (in case of rotary
table)
D t β θ d
Test piece ISO 10791-7, M3_15
80 mm 20 mm 10° 15° 25 % of the diameter of
rotary table size (or the
maximum possible)
Test piece ISO 10791-7, M3_45
80 mm 15 mm 30° 45° 25 % of the diameter of
rotary table size (or the
maximum possible)
The final shape of the test piece, as shown in the diagram above, shall result from the following machining:
a) The test piece should be fixed on the table with inclination angle β to the table surface as shown in
the table above.
b) The bottom centre of the test piece should have the centre offset distance, d, as shown in the
diagrams above, from the rotary table axis average line (only in case of rotary table). When the
test cannot be performed due to limited strokes of linear axes, the offset may be reduced based on
a mutual agreement between the manufacturer/supplier and user.
c) The bottom centre of the test piece shall have an offset p from the swivelling axis (only in case of
swivelling rotary table), which shall be stated with the test report. The offset p is recommended
to be larger than 10 % of the table diameter, but may be reduced based on a mutual agreement
between the manufacturer/supplier and user.
d) The outer surface of the frustum shall be machined by flank milling (rough and finish cut allowed).
The cutter path shall be circle at constant speed in the workpiece coordinate system.
e) A ring-shaped flat surface shall be machined on the top surface of the workpiece as the reference
for the measurement. It shall be machined by the same cutting tool used for the finishing. It shall
be machined by driving linear axes only, with rotary axes fixed.
The test setup can be modified based on a mutual agreement between the manufacturer/supplier and
user. For example, on a five-axis machine tool with a tilting head and a rotary table, the setup shown
above may not be possible due to the limitation in the stroke of A-axis or Y-axis. In such a case, by in-
stalling the test piece with the inclination angle β = 90° using a square fixture on the machine table,
the test may be possible. Note that such a modification may significantly reduce the moving range of
each axis compared to the original setup, which often reduces geometric errors of the machined test
piece. For example, on a machine tool with a tilting head and a rotary table, the rotary table makes full
(360°) rotation in the original setup, while it does not in the modified setup with β = 90°. Similarly, when
the centre offset, d, is reduced, the moving range of each axis often becomes smaller. When the setup
is modified, it shall be stated in the report. The tolerances given in Table 3 are for the original setups.
A flat end mill with a cutting edge 40 mm long and 20 mm in diameter is recommended. When a ϕ20
tool cannot be used, a smaller tool (e.g. ϕ10) may be used based on a mutual agreement between the
manufacturer/supplier and user. Attention must be paid on the influence of tool deflection.
Cutting speed, feed speed, and depth of cut shall be agreed upon between manufacturer/supplier and
user. As default values, the following may be chosen: cutting speed of 50 m/min for cast iron and 300
m/min for aluminium, feed rate of 0,05 mm/tooth, depth of cut of 0,1 mm in radial direction.
NOTE The dimension of the ring-shaped surface is arbitrary, as long as it can be used as the reference
for the measurement.
Tolerance Measured deviations
See Table 3. See Table 3.
Measuring instruments
See Table 3.
Observations and references to ISO 230-1
Preliminary cuts shall be taken in order to make the depth of cut as constant as possible.
The information on the inclination angle and centre offset distances, as well as the tool length, L, shall
be included in the test report.
If easily available, the range of movement of each axis (three linear axes and two rotary axes) shall be
reported.
For interpretation of test results see [14].
Table 3 — Cone frustum test piece geometric tests for test pieces ISO 10791-7, M3_15 and
ISO 10791-7, M3_45
Dimensions in millimetres
Measured
Object Tolerances Measuring instruments
deviations
Roundness-measuring instruments or
Cone upper surface
coordinate measuring machine (CMM)
(2 mm apart from top)
0,080 a)
or linear displacement sensor and
a) Roundness
rotary table
Cone lower surface
Roundness-measuring instruments
(2 mm apart from bottom)
0,080 or CMM or linear displacement sensor b)
and rotary table
b) Roundness
20 © ISO 2020 – All rights reserved
M4
Object Additions to Type M1 test
piece
Checking the accuracy of angular positioning and of the position of rotary axis average lines.
NOTE 1 This test is applicable to all five-axis machining centres with three linear and two rotary axes.
NOTE 2 The test piece described below can be designed as part of Type M1 test piece in accordance
with this document.
NOTE 3 Feature 2 (see diagram) can be also machined on a 4-axis machining centre with rotary table.
But it does not apply to machines with two rotary axes on the spindle head.
Diagram
Test piece ISO 10791-7, M4_80
Dimensions in millimetres
Test piece ISO 10791-7, M4_160
Dimensions in millimetres
22 © ISO 2020 – All rights reserved
Test piece ISO 10791-7, M4_320
Dimensions in millimetres
The part blanks used for M1 test shall be used as the part blanks for M4 test.
The layout of the test piece on a machine tool with two rotary axes on the workpiece side:
Key
1 test piece 2 rotary table 3 cradle
The layout of the test piece on a machine tool with a tilting head and a rotary table:
Key
1 test piece 2 rotary table 3 machine table
The layout of the test piece on a machine tool with two rotary axes on the spindle side:
Key
1 test piece 2 machine table
24 © ISO 2020 – All rights reserved
The layout of the test piece on a machine with table-on-table configuration:
Key
1 test piece 3 swivelling table
2 rotary table 4 table saddle
The final shape of the test piece, as shown in the diagram above, shall result from the following ma-
chining sequences:
a) Feature 1: Top square shall be machined by end milling using two linear motions (X- and Y-axes).
b) Feature 2 (S, Q, R, T): Middle square shall be machined by end milling using one linear and one
rotary axis with the following machining sequence (not applicable for machines with two rotary
axes on the spindle head):
1) end milling of first plane (face) of the square parallel to x-axis;
2) rotating test piece with rotary axis C by 90°;
3) end milling of next plane parallel to X-axis;
4) repetition of 2) and 3) until all 4 planes are end milled.
c) Feature 3: Bottom square shall be machined by face milling using one or two linear and one or
two rotary axes with the following machining sequence:
1) swiveling axis (or tilting head) is rotated by 90°;
2) first plane is face milled by moving along a linear axis;
3) rotary axis C (table or spindle head) is rotated by 90°;
4) next plane is face milled by moving along either same linear axis or the one orthogonal to the
first linear axis (for machines with two rotary axes on the spindle head);
5) repetition of 3) and 4) until all 4 planes are face milled.
If the swiveling axis (or tilting head) can be rotated by ±90°, the following procedure shall be applied:
6) swiveling axis (or tilting head) is rotated by 90°;
7) first plane is face milled by moving along a linear axis;
8) rotary axis C (table or spindle head) is rotated by 180°;
9) second plane is face milled by moving along the same linear axis (this may require preparatory
move along the orthogonal axis);
10) swiveling axis (or tilting head) is rotated by −180°, rotary axis C (table or spindle head) is
rotated by −90°;
11) third plane is face milled by moving along either the same linear axis or the one orthogonal to
the first linear axis (for machines with two rotary axes on the spindle head);
12) rotary axis C (table or spindle head) is rotated by 180°;
13) forth plane is face milled by moving along the previous linear axis (this may require
preparatory move along the orthogonal axis).
d) Feature 4: Radial holes.
1) swiveling axis (or tilting head) is rotated by 90°;
2) first hole, dia. 15 mm is machined by circular milling, dia. of tool is 10 mm;
3) rotary axis C (table or spindle head) is rotated by 90°;
4) next hole is machined by circular milling;
5) repetition of 2) and 3) until all 4 holes are machined by circular milling.
If the swiveling axis (or tilting head) can be rotated by ±90°, the following procedure shall be applied:
6) swiveling axis (or tilting head) is rotated by 90°;
7) first hole, dia. 15 mm is machined by circular milling, dia. of tool is 10 mm;
8) rotary axis C (table or spindle head) is rotated by 180°;
9) second hole is machined by circular milling;
10) swiveling axis (or tilting head) is rotated by −180°, rotary axis C (table or spindle head) is
rotated by −90°;
11) third hole is machined by circular milling;
12) rotary axis C (table or spindle head) is rotated by 180°;
13) fourth hole is machined by circular milling.
Cutting parameters are subject to mutual agreement between manufacturer/supplier and user of the
machine tool.
NOTE 1 M1 and M4 test pieces can be made to one test piece. The following figures represent such
embodiments. Alternatively, M1 and M4 test pieces can be combined using proper fixturing that may
provide more flexibility in testing.
NOTE 2 Holes can be machined by using a boring tool.
26 © ISO 2020 – All rights reserved
Key
1 feature 1: top square feature machined using linear motions along X- and Y-axes
2 feature 2 (S, Q, R, T): middle square feature machined using one linear and rotary axis (C)
3 feature 3 (bottom square): face milled square feature machined using one linear and two rotary axes
4 feature 4: radial holes
Tolerance Measured deviations
The end-milled square (feature 1) shall satisfy the toler- See Table 4.
ances given in M1 test piece. Other tolerances are given
in Table 4.
Measuring instruments
See Table 4.
Observations and references to ISO 230-1
Preliminary cuts shall be taken in order to make the depth of cut as constant as possible.
The distance between the centre positions of the reference bore C and the axis average line of rotary
table, as well as the distance between the reference surface C and the axis average line of swivelling
axis, shall be reported.
Table 4 — Three-step square test piece geometric tests for test pieces ISO 10791-7, M4_80, _160,
and _320
Dimensions in millimetres
Tolerances
Measuring Measured
Nominal size
Object and references to the drawing
instruments deviations
80 160 320
Straightness of the side Q
Coordinate measuring
Middle
ma
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10791-7
Troisième édition
2020-01
Conditions d'essai pour centres
d'usinage —
Partie 7:
Exactitude des pièces d'essai usinées
Test conditions for machining centres —
Part 7: Accuracy of finished test pieces
Numéro de référence
©
ISO 2020
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© ISO 2020
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Observations préliminaires . 4
4.1 Unités de mesure . 4
4.2 Référence à l'ISO 230-1 . 5
4.3 Ordre des essais . 5
4.4 Essais à réaliser . 5
4.5 Instruments de mesure . 5
4.6 Emplacement des pièces d'essai . 5
4.7 Fixation des pièces d'essai . 5
4.8 Matériau des pièces d'essai, outillage et paramètres de coupe . 5
4.9 Dimensions des pièces d'essai . 6
4.10 Types de pièces d'essai . 6
4.11 Informations à enregistrer. 6
4.12 Compensation par logiciel. 7
5 Essais d'usinage . 8
Annexe A (informative) Exactitude d'une pièce d'essai usinée de forme libre (M5) .30
Bibliographie .45
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (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 troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 10791-7:2014), dont elle constitue
une révision technique.
Les principales modifications par rapport à la précédente édition sont les suivantes:
— un nouvel Article 3 a été ajouté;
— une nouvelle Annexe A a été ajoutée.
Une liste de l’ensemble des parties qui composent cette série peut être consultée sur le site web de l'ISO.
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 © ISO 2020 – Tous droits réservés
Introduction
Un centre d'usinage est une machine-outil à commande numérique qui peut réaliser des opérations
d'usinage multiples comprenant le fraisage, l'alésage, le perçage et le taraudage, ainsi que les
changements automatiques d'outils à partir d'un magasin ou d'une unité de stockage similaire dans
le cadre d'un programme d'usinage. La plupart des centres d'usinage comportent des dispositifs
permettant de changer automatiquement la direction dans laquelle les pièces sont présentées à l'outil.
L'objet de la série ISO 10791 est de fournir une information aussi étendue et approfondie que possible
sur les essais et contrôles qui peuvent être effectués à des fins de comparaison, réception, maintenance
ou autres.
L'Organisation Internationale de Normalisation (ISO) attire l'attention sur le fait que la conformité avec
le présent document peut comprendre l'utilisation d’un brevet.
L'ISO ne se prononce pas sur la preuve, la validité et la portée de ce droit de brevet.
Le titulaire de ce droit de brevet a assuré à l'ISO qu'il était disposé à négocier des licences à des
conditions raisonnables et non discriminatoires avec des demandeurs du monde entier. A cet égard, la
déclaration du titulaire de ce droit de brevet est enregistrée auprès de l'ISO. Des informations peuvent
être obtenues depuis la base de données sur les brevets disponibles à l'adresse www .iso .org/ patents.
L'attention est attirée sur la possibilité que certains éléments du présent document puissent faire l'objet
de droits de brevet autres que ceux dans la base de données sur les brevets. L'ISO n'est pas responsable
de l'identification d'un ou de tous ces droits de brevet.
NORME INTERNATIONALE ISO 10791-7:2020(F)
Conditions d'essai pour centres d'usinage —
Partie 7:
Exactitude des pièces d'essai usinées
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie, par référence aux parties correspondantes de l'ISO 230, plusieurs
familles d'essais pour centres d'usinage à broche horizontale ou verticale ou à têtes universelles de
différents types, destinés à être autonomes ou à être intégrés dans des systèmes de fabrication. Le
présent document établit également les tolérances ou les valeurs maximales admissibles pour les
résultats d'essai correspondant aux centres d'usinage à usage général et d'exactitude normale.
Le présent document est également applicable, en totalité ou en partie, aux machines à aléser et à
fraiser à commande numérique lorsque leur configuration, leurs composants et leurs mouvements sont
compatibles avec les essais décrits dans ce document.
Le présent document spécifie des pièces d'essai standard en référence à l'ISO 230-1, ainsi que des essais
de coupe dans les conditions de finition. Il spécifie également les caractéristiques et les dimensions des
pièces d'essai proprement dites. Le présent document est destiné à fournir des exigences minimales
pour déterminer l'exactitude d’usinage des centres d'usinage utilisant 3 à 5 axes d’usinage simultanés.
L'Annexe A introduit une pièce d'essai de forme libre pour les centres d'usinage à cinq axes. Cet essai
d'usinage est appliqué aux centres d'usinage utilisant le fraisage à cinq axes par le flanc des surfaces de
forme libre.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 230-1, Code d'essai des machines-outils — Partie 1: Exactitude géométrique des machines fonctionnant
à vide ou dans des conditions quasi-statiques
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 230-1 et les suivants
s'appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
surface réglée
surface contenant un faisceau de droites
Note 1 à l'article: Une surface réglée est illustrée à la Figure 1, où chaque ligne isoparamétrique (paramètre
u constant) est une ligne droite appelée règle. L'équation paramétrique de la surface réglée de la Figure 1 est
donnée dans la Formule (1):
Su(),,vv=−()10×+Cu() vC×∈()uu[]()10,,v∈()1 (1)
Légende
u, v paramètres de direction u et de direction v
C (u), C (u) courbes dans l'espace définies toutes les deux sur le même intervalle paramétrique u(0, 1)
0 1
S(u, v) surface générée par le mouvement d'une règle se déplaçant sur deux courbes C (u) et C (u) qui
0 1
indiquent sa direction
P , P deux extrémités d'une règle
0 1
K , K vecteur perpendiculaire à S(u, v) en P et P
0 1 0 1
Figure 1 — Surface réglée
3.2
B-spline rationnelle non uniforme
NURBS
modèle mathématique couramment utilisé en infographie pour la génération et la représentation des
courbes et des surfaces
Note 1 à l'article: Une courbe NURBS est définie par son ordre, un ensemble de points de contrôle pondérés, et
un vecteur nodal. L'ordre définit le nombre de points de contrôle voisins qui influencent tout point donné sur
la courbe. Les points de contrôle déterminent la forme de la courbe, et le poids de chaque point varie suivant
le paramètre déterminant. Le vecteur nodal est une séquence de valeurs de paramètres qui détermine où et
comment les points de contrôle influencent la courbe NURBS.
Note 2 à l'article: La NURBS est couramment utilisée en conception assistée par ordinateur, en fabrication et en
ingénierie, et fait partie d'un grand nombre de normes à l'échelle de l'ensemble de l'industrie, telles que STEP
(norme d'échange de données de modèles de produit, voir l’ISO 10303-21).
3.3
B-spline rationnelle quasi uniforme
type particulier de B-spline rationnelle non uniforme
Note 1 à l'article: Pour une B-spline rationnelle quasi uniforme d'ordre n, les poids de tous les points de contrôle
sont les mêmes, et le vecteur nodal est uniformément réparti avec une multiplicité n au début et à la fin. Par
exemple, si le nombre de points de contrôle est m, alors le vecteur nodal est tel que donné par la Formule (2):
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés
1 2 mn−−2
00,,.,0,,,., ,,,11 .,1 (2)
mn−−1 mn−−1 mn−−1
n n
3.4
tolérance de profil de surface se rapportant à des références spécifiées
zone de tolérance définie par deux surfaces enveloppes des sphères de diamètre t, dont les centres
sont situés sur une surface ayant la forme géométrique théorique exacte par rapport aux références
spécifiées
Note 1 à l'article: Voir Figure 2, Figure 3 et l’ISO 1101:2017, 17.9.
Légende
A, B, C surfaces de référence
SR rayon nominal de la sphère
t tolérance
Figure 2 — Indication et explication de la tolérance de profil de surface se rapportant aux
références spécifiées A, B, C
Légende
A, B, C surfaces de références
∅t zone de tolérance (diamètre des sphères enveloppées)
Figure 3 — Zone de tolérance de profil de surface se rapportant aux références spécifiées A, B, C
4 Observations préliminaires
4.1 Unités de mesure
Dans le présent document, toutes les dimensions et tous les écarts linéaires sont exprimés en
millimètres. Toutes les dimensions angulaires sont exprimées en degrés. Les écarts angulaires sont,
en principe, exprimés sous forme de rapports (par exemple, 0,00x/1 000), mais dans certains cas les
microradians ou les secondes d'arc peuvent être utilisés pour des besoins de clarification, il convient
d'utiliser la Formule (3) pour la conversion des écarts angulaires ou des tolérances:
0,/010 1 000=≈10 μrad 2′′ (3)
4 © ISO 2020 – Tous droits réservés
4.2 Référence à l'ISO 230-1
Pour appliquer le présent document, la référence à l'ISO 230-1 doit être faite, notamment en ce qui
concerne l'installation de la machine avant essais, la mise en température de la machine, la description
des méthodes de mesure, ainsi que l'évaluation et la présentation des résultats.
4.3 Ordre des essais
L'ordre dans lequel les essais sont donnés dans le présent document ne définit pas l'ordre pratique
des essais. Pour faciliter le montage des appareils et l'usinage, les essais peuvent être réalisés dans
n'importe quel ordre.
4.4 Essais à réaliser
Lors de l'essai d'une machine, il n'est pas toujours nécessaire ni possible d'effectuer la totalité des essais
décrits dans le présent document. Lorsque les essais sont requis à des fins de réception, il appartient
à l'utilisateur de choisir, d’un commun accord avec le fabricant/fournisseur, les essais correspondant
aux composants et/ou aux propriétés de la machine-outil qui l'intéressent. Ces essais doivent être
clairement précisés lors de la passation de la commande d'une machine. Une simple référence au présent
document pour les essais de réception ne peut être considérée comme un engagement pour aucun
des contractants sans spécification des essais à effectuer et sans un commun accord sur les dépenses
correspondantes.
En principe, il convient de ne pas usiner plus d'une pièce d'essai de chaque type à des fins de réception.
En cas d'exigences spéciales, comme la détermination statistique des performances de la machine-outil
(par exemple, capacité à court terme conformément à l'ISO 26303), l'usinage d'un plus grand nombre de
pièces d'essai doit faire l'objet d'un accord entre le fabricant/fournisseur et l'utilisateur.
4.5 Instruments de mesure
Les instruments de mesure indiqués dans les essais décrits dans l'Article 4 ne sont que des exemples.
D'autres instruments mesurant les mêmes grandeurs et possédant une incertitude de mesurage
identique ou inférieure peuvent être utilisés.
4.6 Emplacement des pièces d'essai
Sauf indication contraire dans le mode opératoire d'essai, il convient que la pièce d'essai soit positionnée
approximativement au milieu de l'axe X, et en des points des axes Y et Z convenant au positionnement de
la pièce d'essai et/ou du porte-pièce ainsi qu'à la longueur des outils.
4.7 Fixation des pièces d'essai
La pièce d'essai doit être montée convenablement sur un porte-pièce adapté, de façon à obtenir la
stabilité maximale des outils et du porte-pièce. Les surfaces de montage du porte-pièce et de la pièce
d'essai doivent être planes. Il est recommandé d'utiliser un dispositif de fixation adapté permettant à
l'outil de réaliser un usinage de part en part d’un trou de centrage sur toute sa longueur, par exemple.
Il est aussi recommandé de monter la pièce d'essai sur le porte-pièce avec des vis à tête fraisées/
noyées qui n'interfèrent pas avec l'usinage ultérieur. D'autres méthodes sont possibles et peuvent être
sélectionnées. La hauteur hors tout de la pièce d'essai sélectionnée dépend du moyen de fixation utilisé.
4.8 Matériau des pièces d'essai, outillage et paramètres de coupe
Le matériau des pièces d'essai, l'outillage et les paramètres de coupe correspondants font l'objet d'un
commun accord entre le fabricant/fournisseur et l'utilisateur et doivent être consignés. Les paramètres
indiqués pour les essais de coupe ne sont que des propositions. Le matériau des pièces d'essai doit être
spécifié.
4.9 Dimensions des pièces d'essai
Dans le cas où les pièces d'essai proviennent d'essais de coupe préalables et sont réutilisables, il convient
que leurs dimensions caractéristiques ne s'écartent pas de ±10 % de celles indiquées dans le présent
document. Lorsque les pièces d'essai sont réutilisées, une passe peu profonde doit être réalisée pour
nettoyer toutes les surfaces avant qu'il soit procédé à de nouvelles passes de finition pour des essais.
Il est également recommandé de marquer sur les pièces d'essai le type et le numéro de série de la
machine-outil, la date du contrôle, le nom et l'orientation des axes.
Il convient d'effectuer des usinages préliminaires afin que la profondeur de coupe soit aussi régulière
que possible.
Les dimensions nominales des pièces d'essai peuvent être modifiées par commun accord entre le
fabricant/fournisseur et l'utilisateur. La dimension de l'outil et d'autres conditions d'usinage peuvent
également être modifiées.
4.10 Types de pièces d'essai
Dans le présent document, cinq types de pièce d'essai sont considérés, certaines dans deux ou trois
dimensions. Les types, les dimensions et la désignation correspondante de chaque pièce d'essai sont
donnés dans le Tableau 1. Parmi ces types, M1 et M2 sont applicables aux centres d'usinage à 3, 4 et
5 axes. M3 et M5 sont applicables seulement aux centres d'usinage à 5 axes. M4 est applicable aux
centres d'usinage à 4 et 5 axes.
Tableau 1 — Types, dimensions et désignation des pièces d'essai
Dimensions en millimètres
Type Dimension nominale Désignation
80 Pièce d'essai ISO 10791-7, M1_80
M1
Pièce d'essai de positionnement et de 160 Pièce d'essai ISO 10791-7, M1_160
contournage
320 Pièce d'essai ISO 10791-7, M1_320
80 Pièce d'essai ISO 10791-7, M2_80
M2
Pièce d'essai de surfaçage
160 Pièce d'essai ISO 10791-7, M2_160
a
15 Pièce d'essai ISO 10791-7, M3_15
M3
Pièce d'essai en tronc de cône
a
45 Pièce d'essai ISO 10791-7, M3_45
80 Pièce d'essai ISO 10791-7, M4_80
M4
160 Pièce d'essai ISO 10791-7, M4_160
Pièce d'essai carrée en trois étapes
320 Pièce d'essai ISO 10791-7, M4_320
M5
— Pièce d’essai ISO 10791-7, M5
Pièce d’essai en forme libre
a
Demi-angle au sommet de la pièce d'essai, en degré.
4.11 Informations à enregistrer
Pour les essais effectués conformément aux spécifications du présent document, les informations
suivantes doivent être indiquées de la manière la plus exhaustive possible dans le rapport d’essai:
a) matériau et désignation de la pièce d'essai;
b) matériau, dimensions, revêtement et nombre de dents des outils utilisés;
c) vitesse de coupe;
d) vitesse d'avance;
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e) profondeur de passe;
f) autres conditions de coupe, par exemple liquide de coupe;
g) position et orientation de la pièce d'essai dans l'espace de travail;
h) sens des coupes (si applicable).
4.12 Compensation par logiciel
Lorsque des logiciels permettent de compenser les écarts géométriques, sur la base d'un commun
accord entre le fabricant/fournisseur et l'utilisateur, les essais appropriés peuvent être effectués avec
ces compensations. Lorsque la compensation par logiciel est utilisée, ceci doit être indiqué dans le
rapport d'essai.
5 Essais d'usinage
Objet M1
Vérification des performances de la machine-outil dans différentes conditions cinématiques, c'est-à-dire
avance sur un seul axe, interpolation linéaire de deux axes et interpolation circulaire, par alésage de
cinq trous et une série de passes de finition sur différents profils.
NOTE 1 Cet essai est habituellement réalisé dans le plan XY de la machine-outil, mais peut être réalisé
dans d'autres plans de coordonnées si l'on dispose d'une tête de broche universelle.
NOTE 2 L'essai M4 définit des ajouts à l'essai M1 pour évaluer l'exactitude et le positionnement d'axes
de rotation et de pivotement.
Schéma
Trois tailles de pièces de contournage sont considérées et leurs dimensions sont indiquées ci-dessous.
Pièce d'essai ISO 10791-7, M1_80
Dimensions en millimètres
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Pièce d'essai ISO 10791-7, M1_160
Dimensions en millimètres
Pièce d'essai ISO 10791-7, M1_320
Dimensions en millimètres
10 © ISO 2020 – Tous droits réservés
Ébauche pour ISO 10791-7, M1_80
Dimensions en millimètres
NOTE Les dimensions de fixations sont liées aux vis M6.
Ébauche pour ISO 10791-7, M1_160
Dimensions en millimètres
NOTE Les dimensions de fixations sont liées aux vis M10.
Ébauche pour ISO 10791-7, M1_320
Dimensions en millimètres
NOTE Les dimensions de fixations sont liées aux vis M16.
La surface de référence B doit être parallèle à l'un des axes linéaires.
Les trous alésés (E) doivent être approchés dans le sens positif des axes de positionnement, les lamages
(D) doivent être approchés dans le sens négatif.
Le losange (K-L-M-N) sur la face supérieure du carré doit être usiné uniquement lorsque deux axes
linéaires sont utilisés (par exemple, X et Y).
Il convient d'usiner les pentes (I et J), d'un angle de 3° et d'une profondeur de 6 mm sur le dessus des
côtés du carré extérieur, uniquement lorsque deux axes linéaires sont utilisés (par exemple, X et Y).
Étant donné que les différentes surfaces de contournage sont usinées à différentes hauteurs d'axes, il
convient d'éviter le contact avec les autres faces en maintenant l'outil une fraction de millimètre au-
dessus de la surface plane inférieure. La hauteur hors tout de la pièce d'essai dépend de la méthode de
fixation utilisée.
Il convient que la vitesse de coupe soit d'environ 50 m/min pour la fonte et de 300 m/min pour l'aluminium.
Il convient que la vitesse d'avance soit d'environ 0,05 mm par dent à 0,1 mm par dent. Il convient que la
profondeur de passe soit de 0,2 mm dans le sens radial pour toutes les opérations de fraisage, et d'environ
6 mm dans le sens axial pour les opérations de fraisage en roulant.
Le même outil peut être utilisé pour usiner toutes les surfaces de l'essai de contournage; une fraise
cylindrique deux tailles avec une longueur de coupe de 35 mm et un diamètre de 30 mm est recommandée.
Un outil d'alésage peut être utilisé pour les trous.
Tolérances Écarts mesurés
Voir Tableau 2. Voir Tableau 2.
Instruments de mesure
Voir Tableau 2.
Observations et références à l'ISO 230-1
Des usinages préliminaires doivent être effectuées afin que la profondeur de passe soit aussi régulière
que possible.
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Tableau 2 — Essais géométriques sur les pièces de contournage
Dimensions en millimètres
Tolérances
Objet et références au Instruments Écarts
Dimension nominale
dessin de mesure mesurés
80 160 320
Machine à mesurer
Cylindricité du trou alésé C 0,010 0,010 0,015 tridimensionnelle
Trou
(MMT)
central
Perpendicularité entre l'axe du trou alésé C et la
0,010 0,010 0,015 MMT
surface de référence A
Carré Rectitude du côté B
MMT ou gabarit
de référence de
Rectitude du côté F
0,005 0,008 0,015 rectitude et capteur
Rectitude du côté G
de déplacement
linéaire
Rectitude du côté H
Perpendicularité du côté H par rapport à la surface MMT ou gabarit
de référence B de référence de
0,010 0,010 0,020 perpendicularité
Perpendicularité du côté F par rapport à la surface
et capteur de
de référence B
déplacement linéaire
MMT ou cales de
Parallélisme du côté G par rapport à la surface de
0,010 0,010 0,020 niveau et capteur de
référence B
déplacement linéaire
Losange Rectitude du côté K
MMT ou gabarit
de référence de
Rectitude du côté L
0,005 0,008 0,015 rectitude et capteur
Rectitude du côté M
de déplacement
linéaire
Rectitude du côté N
Inclinaison de l'angle de 30° du côté K par rapport à
la surface de référence B
Inclinaison de l'angle de 60° du côté L par rapport à
MMT ou règle
la surface de référence B
0,010 0,010 0,020 sinus et capteur de
Inclinaison de l'angle de 30° du côté M par rapport à
déplacement linéaire
la surface de référence B
Inclinaison de l'angle de 60° du côté N par rapport à
la surface de référence B
Cercle Circularité du cercle de contournage P 0,015 0,015 0,020 MMT ou capteur de
déplacement linéaire
avec axe rotatif
de référence ou
Concentricité de cercle externe P et du trou de
0,025 0,025 0,025
instruments
référence C
de mesure de
circularité
Pentes Rectitude de la face I MMT ou gabarit
de référence de
0,005 0,008 0,015 rectitude et capteur
Rectitude de la face J
de déplacement
linéaire
Inclinaison de 3° du côté I par rapport à la surface de
MMT ou règle
référence B
0,010 0,010 0,020 sinus et capteur de
Inclinaison de 93° du côté J par rapport à la surface
déplacement linéaire
de référence B
NOTE 1 Effectuer, si possible, les mesurages requis de la pièce d'essai sur une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT).
Pour réduire l’influence de la distorsion de la pièce d’essai en raison de sa fixation, il est recommandé de mesurer les parties tant qu’elles
sont encore serrées à la plaque de fixation.
NOTE 2 Pour les côtés droits (ou le carré, le losange et les pentes), palper la surface au moins en 10 points pour obtenir les écarts de
rectitude, de perpendicularité et de parallélisme.
NOTE 3 Pour l'essai de circularité (ou de cylindricité), si le mesurage n'est pas continu, effectuer des contrôles au moins en 15 points (sur
chaque plan mesuré pour la cylindricité).
Tableau 2 (suite)
Tolérances
Objet et références au Instruments Écarts
Dimension nominale
dessin de mesure mesurés
80 160 320
Trous Position du trou D1 par rapport au trou de référence C 0,050 0,050 0,050
alésés
Position du trou D2 par rapport au trou de référence C
MMT
Position du trou D3 par rapport au trou de référence C
Position du trou D4 par rapport au trou de référence C
Concentricité du trou intérieur E1 par rapport au
0,020 0,020 0,020
trou extérieur D1
MMT ou capteur
de déplacement
Concentricité du trou intérieur E2 par rapport au
linéaire avec axe de
trou extérieur D2
rotation de référence
Concentricité du trou intérieur E3 par rapport au
ou instruments
trou extérieur D3
de mesure de
circularité
Concentricité du trou intérieur E4 par rapport au
trou extérieur D4
NOTE 1 Effectuer, si possible, les mesurages requis de la pièce d'essai sur une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT).
Pour réduire l’influence de la distorsion de la pièce d’essai en raison de sa fixation, il est recommandé de mesurer les parties tant qu’elles
sont encore serrées à la plaque de fixation.
NOTE 2 Pour les côtés droits (ou le carré, le losange et les pentes), palper la surface au moins en 10 points pour obtenir les écarts de
rectitude, de perpendicularité et de parallélisme.
NOTE 3 Pour l'essai de circularité (ou de cylindricité), si le mesurage n'est pas continu, effectuer des contrôles au moins en 15 points (sur
chaque plan mesuré pour la cylindricité).
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Objet M2
Vérification de la planéité d'une surface usinée par surfaçage de finition réalisé en deux passes
bidirectionnelles.
Si la machine-outil comporte une tête de broche universelle, les essais peuvent aussi être effectués dans
d'autres plans.
NOTE Normalement, cet essai est réalisé par un déplacement longitudinal sur l'axe X et un déplacement
transversal sur l'axe Y, mais il peut être effectué différemment après commun accord entre le fabricant/
fournisseur et l'utilisateur.
Schéma
ISO 10791-7, M2_80 et ISO 10791-7, M2_160
Dimensions en millimètres
Le choix entre les deux dimensions de la pièce d'essai et le choix de l'outillage correspondant est laissé
à agrément entre le fabricant/fournisseur et l'utilisateur.
Largeur de Longueur de Largeur de coupe Diamètre de
la face la face la fraise
W L
mm mm mm mm
80 100 à 130 40 50
160 200 à 250 80 100
Une fraise à surfacer à plaquettes amovibles (voir l'ISO 6462 et l'ISO 1832) est recommandée. Il convient
que ni le rayon maximal de pointe ni le chanfrein des plaquettes ne dépasse 2 mm.
Le matériau de la pièce d'essai doit être convenu entre le fabricant/fournisseur et l'utilisateur de la
machine-outil. Si de la fonte est utilisée, pour une vitesse d'avance de 300 mm/min, l'avance par dent
est presque constante et proche de 0,12 mm. Il convient que la profondeur de passe ne dépasse pas
0,5 mm. L'axe perpendiculaire à la surface usinée (généralement Z) ne doit pas être programmé pour
se déplacer pendant l'essai.
Tolérance Écarts mesurés
Objet Tolérances
ISO 10791-7, M2_80: 0,020
Planéité de la
surface usinée
ISO 10791-7, M2_160: 0,030
NOTE Le contrôle de la rectitude effectué parallèlement au sens de fraisage met
en évidence l'engagement et le dégagement de la fraise.
Instruments de mesure
Élément de référence de rectitude, cales, capteur de déplacement linéaire et MMT
Observations et références à l'ISO 230-1
L'ébauche doit comporter une base permettant de la fixer à la table/palette porte-pièce ou sur un
montage porte-pièce garantissant une rigidité suffisante pour les machines horizontales et les machines
verticales. Il convient d'effectuer des usinages préliminaires afin que la profondeur de coupe soit aussi
régulière que possible.
Une fois montée, la fraise doit respecter les tolérances suivantes:
a) battement radial < 0,020 mm;
b) battement radial de la face au diamètre de l'outil < 0,030 mm.
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Objet M3
Vérification des performances de coupe de centres d'usinage à cinq axes en cas de mouvement d'avance
simultané des cinq axes par usinage de la pièce d'essai en tronc de cône avec fraisage des flancs (pièce
d'essai du tronc de cône).
NOTE Cet essai est applicable à tous les centres d'usinage à cinq axes ayant trois axes linéaires et deux
axes de rotation. Lorsque l'essai est effectué sur la machine avec deux axes de rotation sur le côté de la
pièce, l'erreur de positionnement de l'axe Z, E , n'a pas d'incidence sur le résultat d'essai.
zz
Schéma
Légende
1 pièce d'essai
2 porte-pièce
3 ligne moyenne d'axe de la table rotative
4 table rotative
NOTE Le schéma ci-dessus montre la configuration de la pièce d'essai dans le système de coordonnées.
Les légendes 3 et 4 ne sont que pour les centres d'usinage à cinq axes avec une table rotative. Pour les
machines à deux axes de rotation dans la tête de broche, le décalage d n'est pas nécessaire.
Disposition de la pièce d'essai sur une machine à cinq axes avec deux axes de rotation dans la tête
de broche:
Légende
L longueur de l’outil
Disposition de la pièce d'essai sur une machine à cinq axes avec deux axes de rotation du côté de la pièce:
Légende
d décalage par rapport à l'axe rotatif
p décalage par rapport à l'axe de pivotement
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Disposition de la pièce d'essai sur un centre d'usinage à broche verticale à cinq axes avec une tête
orientable et une table rotative:
Légende
L longueur de l’outil
d décalage par rapport à l'axe rotatif
Pièce d'essai ISO 10791-7, M3_15 (θ = 15°) et Pièce d'essai ISO 10791-7, M3_45 (θ = 45°):
Dimensions en millimètres
N'importe laquelle des deux conditions possibles (dimensions de la pièce d'essai de contournage et
positions de réglage) est considérée et les dimensions correspondantes sont indiquées dans le tableau
ci-dessous.
Diamètre de Épaisseur Angle Demi-angle Décalage du centre
la surface d'inclinaison au sommet (dans le cas de la table
inférieure rotative)
t β θ d
D
Pièce d'essai ISO 10791-7, M3_15
80 mm 20 mm 10° 15° 25 % du diamètre de la
dimension de la table
rotative (ou le maximum
possible)
Pièce d'essai ISO 10791-7, M3_45
80 mm 15 mm 30° 45° 25 % du diamètre de la
dimension de la table
rotative (ou le maximum
possible)
La forme finale de la pièce d'essai, représentée dans le schéma ci-dessus, doit résulter de l'usinage
suivant:
a) Il convient que la pièce d'essai soit fixée sur la table avec un angle d'inclinaison β par rapport à la
surface de la table tel qu'indiqué dans le tableau ci-dessus.
b) Il convient que le centre de la partie inférieure de la pièce d'essai soit décalé d'une distance, d,
comme illustré dans les schémas ci-dessus, par rapport à la ligne moyenne de l'axe de rotation
de la table (uniquement dans le cas d'une table rotative). Lorsque l'essai ne peut pas être effectué
en raison de courses limitées des axes linéaires, le décalage peut être réduit par accord entre le
fabricant/fournisseur et l'utilisateur.
c) Le centre de la partie inférieure de la pièce d'essai doit présenter un décalage p par rapport à
l'axe de pivotement (uniquement dans le cas d'une table rotative orientable), qui doit être indiqué
dans le rapport d'essai. Il est recommandé que le décalage p soit supérieur à 10 % du diamètre
de la table, mais il peut être réduit en fonction d'un accord entre le fabricant/fournisseur et de
l'utilisateur.
d) La surface extérieure du tronc doit être usinée par fraisage du flanc (passes de dégrossissage et
de finition autorisées). La fraise doit suivre une trajectoire circulaire à vitesse constante dans le
système de coordonnées de la pièce.
e) Une surface plane en forme d'anneau doit être usinée sur la surface supérieure de la pièce comme
référence pour le mesurage. Elle doit être usinée à l'aide du même outil de coupe que celui utilisé
pour la finition. Elle doit être usinée en pilotant les axes linéaires uniquement, les axes de rotation
étant fixes.
20 © ISO 2020 – Tous droits réservés
La configuration de l'essai peut être modifiée sur la base d'un accord entre le fabricant/fournisseur et
l'utilisateur. Par exemple, sur une machine à cinq axes avec une tête orientable et une table rotative,
la configuration illustrée ci-dessus peut ne pas être possible en raison de la limitation de la course de
l'axe A ou de l'axe y. Dans un tel cas, en installant la pièce d'essai avec les angles d'inclinaison β = 90°
en utilisant un élément carré sur la table de la machine, l'essai peut être possible. À noter qu'une telle
modification peut réduire de façon significative l'amplitude de déplacement de chaque axe par rapport
à la configuration d'origine, ce qui réduit souvent les erreurs géométriques de la pièce d'essai usinée.
Par exemple, sur une machine avec une tête orientable et une table rotative, la table rotative fait une
rotation complète (360°) dans la configuration d'origine, ce qui n'est pas réalisable dans la configuration
modifiée avec β = 90°. De même, lorsque le décalage du centre, d, est réduit, l'amplitude de déplacement
de chaque axe devient souvent plus petite. Lorsque la configuration est modifiée, ceci doit être indiqué
dans le rapport. Les tolérances données dans le Tableau 3 sont pour les configurations d'origine.
Une fraise à bout plat ayant une arête de coupe de 40 mm de longueur et 20 mm de diamètre est
recommandée. Quand un outil de ϕ 20 ne peut pas être utilisé, un outil plus petit (par exemple ϕ 10) peut
être utilisé sur la base d'un commun accord entre le fabricant/fournisseur et l'utilisateur. Une attention
doit être portée sur l'influence de la déflexion de l'outil.
La vitesse de coupe, la vitesse d'avance et la profondeur de passe doivent être convenues entre le fabricant/
fournisseur et l'utilisateur. Les valeurs suivantes peuvent être choisies par défaut: vitesse de coupe de
50 m/min pour la fonte et 300 m/min pour l'aluminium, taux d'avance de 0,05 mm par dent, profondeur
de passe de 0,1 mm dans le sens radial.
NOTE La dimension de la surface en forme d'anneau est arbitraire, tant qu'elle peut être utilisée comme
référence pour la mesure.
Tolérance Écarts mesurés
Voir Tableau 3. Voir Tableau 3.
Instruments de mesure
Voir Tableau 3.
Observations et références à l'ISO 230-1
Des passes de dégrossissage doivent être effectuées afin que la profondeur de passe soit aussi régulière
que possible.
Les informations concernant l'angle d'inclinaison et les distances de décalage du centre, ainsi que la
longueur de l'outil, L, doivent être comprises dans le rapport d'essai.
Si elle est facilement disponible, la gamme de mouvement de chaque axe (trois axes linéaires et deux
axes rotatifs) doit être indiquée.
Pour l'interprétation des résultats d'essais, voir [14].
Tableau 3 — Essais géométriques sur une pièce d'essai en tronc de cône pour les pièces d'essai
ISO 10791-7, M3_15 et ISO 10791-7, M3_45
Dimensions en millimètres
Écarts
Objet Tolérances Instruments de mesure
mesurés
Instruments de mesure de circularité
Surface supérieure du cône
ou MMT machine à mesurer
(à 2 mm du sommet)
0,080 tridimensionnelle (MMT) ou capteur a)
de déplacement linéaire et table
a) Circularité
rotative
Surface inférieure du cône
Instruments de mesure de circularité
(à 2 mm du bas)
0,080 ou MMT ou capteur de déplacement b)
linéaire et table rotative
b) Circularité
M4
Objet
Ajouts à la pièce d'essai de type M1
Vérification de l'exactitude du positionnement angulaire et de la position des lignes moyennes des axes
rotatifs.
NOTE 1 Cet essai est applicable à tous les centres d'usinage à cinq axes ayant trois axes linéaires deux
axes de rotation.
NOTE 2 La pièce d'essai décrite ci-dessous peut être conçue comme partie de la pièce d'essai de type M1
conformément au présent document.
NOTE 3 L'élément 2 (voir schéma) peut aussi être usiné sur un centre d'usinage à quatre axes avec une
table rotative. Mais il ne s'applique pas aux machines ayant deux axes de rotation sur la tête de broche.
Schéma
Pièce d'essai ISO 10791-7, M4_80
Dimensions en millimètres
22 © ISO 2020 – Tous droits réservés
Pièce d'essai ISO 10791-7, M4_160
Dimensions en millimètres
Pièce d'essai ISO 10791-7, M4_320
Dimensions en millimètres
Les ébauches utilisées pour l'essai M1 doivent être utilisées comme ébauches pour l'essai M4.
24 © ISO 2020 – Tous droits réservés
Disposition de la pièce d'essai sur une machine avec deux axes rotatifs du côté de la pièce:
Légende
1 pièce d’essai 2 table rotative 3 berceau
Disposition de la pièce d'essai sur une machine avec une tête orientable et une table rotative:
Légende
1 pièce d’essai 2 table rotative 3 table d’usinage
Disposition de la pièce d'essai sur une machine avec deux axes rotatifs du côté de la broche:
Légende
1 pièce d’essai 2 table d’usinage
Disposition de la pièce d'essai sur une machine avec configuration table-sur-table:
Légende
1 pièce d’e
...
Questions, Comments and Discussion
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