МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ

НОРМЫ И ПРАВИЛА ИСПЫТАНИЙ СТАНКОВ

Часть 1

Геометрическая точность станков, работающих на холостом ходу или в квазистатических условиях

(ISO 230-1:2012, ЮТ)

Издание официальное

Сшщчш«ф1чи

20»

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Публичным акционерным обществом «Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков» (ПАО «ЭНИМС») на основе англоязычной версии стандарта. указанного в пункте 5

2    ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 октября 2018 г. N» 113-П)

За принятие проголосовали:

Краткое маимемооакие страны по МК(ИСО 3166) 004-97	Код страны no МК (ИСО 3166) 004 - 97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	ЗАО «Национальный орган по стандартизации и метрологии» Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Узбекистан	UZ	Уэстацдарт

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2020 г. Ne 1086-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 230-1-2018 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 августа 2021 г.

5    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 230-1:2012 «Нормы и правила испытаний металлорежущих станков. Часть 1. Геометрическая точность станков, работающих на холостом ходу или в квазистатических условиях» («Test code for machine tools. Part 1. Geometric accuracy of machines operating under no-load or quasi-static conditions», IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом по стандартизации ISO/TC 39 «Станки», подкомитетом SC 2 «Условия испытаний металлорежущих станков».

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов и документов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случав пересмотра, изменения или отмены наспюящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»

© ISO, 2012 — Все права сохраняются © Стандартинформ. оформление. 2020

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

t — диаграмма перемещения вдоль оси X по фактическим ошибочным позициям; 2 диаграмма измеренных отклонении позиционирования по оси X X — ось координат X, мм; £хх — отклонение позиционирования и погрешность перемещения по ошибочным позициям для оси X, рм

Рисунок 4 — Пример погрешности линейного позиционирования и измеренных отклонений линейного позиционирования при линейном перемещении функциональной тонки вдоль оси X

3.4.7    погрешность линейного позиционирования {linear positioning error), точность линейного позиционирования (linear positioning accuracy или accuracy of linear positioning): Величина наибольшего положительного отклонения позиционирования, прибавленная к абсолютной величине наибольшего отрицательного отклонения позиционирования, вычисленной в соответствии с определенными договорными условиями.

Примечание 1 — Это определение применимо только к тем осям, которые не находятся под непрерывным числовым управлением. Точность линейного позиционирования осей с ЧПУ устанавливается и определяется в соответствии с требованиями ISO 230-2.

Примечание 2 — Условием для оценки погрешности линейного позиционирования могут служить ручное перемещение линейной оси на промежутке более 100 мм на десять интервалов вперед и на десять интервалов назад и оценка отклонения линейного позиционирования для каждой позиции.

3.4.8    отклонение от прямолинейного перемещения (straightness error motion): Дополнительное перемещение в одном из двух направлений, перпендикулярных к оси заданного линейного перемещения вдоль (номинально) прямолинейной траектории (см. рисунки 5 и 6).

I диаграмма Фактических отклонении о направлении оси Z линейного перемещения по оси X; 2 - диаграмма измеренной погрешности грямолмнсйиости перемещения; 3 •- базовая прямая линия, очерчивающая зону минимальных значений фактической погрешности линейного перемещения; 4 - баэооая прямая линия, счерчивающая зону минимальных значении измеренных отклонений от прямолинейности. X — ось координат X. мм;    отклонение в направлении оси 2 от прямолинейности пере мещения по оси X

Рисунок 5 — Пример отклонения от прямолинейности перемещения в направлении оси Z и измеренной погрешности траектории функциональной точки при ее перемещении по оси X

♦ У

*YX
+z +z
cvx -- отклонения в направлении оси Y от прямолинейности перемещения по оси    отклонения    в    направлении    оси    Z от прямолинейности перемещения по оси X Рисунок 6 — Графическое представление отклонений от прямолинейности оси X в направлениях осей У и Z

3.4.9    отклонение от прямолинейности (straightness deviation): Расстояние функциональной точки от базовой прямой линии (3.4.12). прилегающей к ее траектории, измеренное в одном из двух направлений под прямым углом к направлению заданной прямолинейной траектории.

Примечание 1 — Во избежание динамических столкновений отклонение от прямолинейности измеряют при низкой скорости (или при зафиксированной во время испытания оси).

Примечание 2 — Отклонение от прямолинейности, измеренное на отдельном интервале (в примере на рисунке 5 — 400 мм), устанавливает предельные показатели фактической погрешности прямолинейного движения.

Примечание 3 — Согласно ISO 841 положительный знак отклонения от прямолинейности имеет место в положительном направлении главной оси.

3.4.10    погрешность прямолинейности линейной оси (straightness error of linear axis): Величина разности между наибольшим положительным и наибольшим значением отрицательных отклонений от прямолинейности (по отношению к предварительно определенной базовой прямой линии).

Примечание — Наименьшая погрешность прямолинейности выявляется при использовании базовой прямой пинии, очерчивающей зону минимальных значений погрешности.

3.4.11 прямолинейность (straightness): Свойство прямой линии. (ISO 12780-1:2011. определение 3.1.1]

Примечание — Фактическая траектория функциональной точки перемещаемого компонента, которому задано движение вдоль номинально прямолинейной траектории, не является прямой линией.

3.4.12 базовая прямая линия (reference straight line): Основное направление линии, связанное с прямой линией, используемой для измерения траектории функциональной точки в соответствии с определенными условиями, к которым относятся отклонение от прямолинейности и погрешность прямолинейности.

Примечание 1 — Базовую прямую линию вычисляют через измеренные отклонения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в пределах производимых измерений (см. рисунок 6).

Примечание 2 — В предыдущем издании ISO 230 использовалось выражение «representative line — показательная линия». Это выражение не следует предпочитать выражению «базовая прямая линия».

Примечание 3 — Можно использовать следующие словосочетания: «базовая линия зоны наименьших отклонений» (the minimum zone reference straight line) (3.4.13). или «базовая линия наименьших квадратов» (the

least squares reference straight tine) (3.4.14). или «базовая линия конечной точки» (the end-point reference straight line) (3.4.15) (см. рисунки 7. 8 и 9).

Примечание 4 — Минимальную погрешность прямолинейности обычно оценивают путем использования базовой линии зоны наименьших отклонений. Однако, поскольку программное обеспечение наименее пригодно для расчета такой зоны, погрешность прямолинейности рассчитывают как минимальную погрешность, полученную в результате использования стандартной линии наименьшего квадрата или базовой линии конечной точки.

3.4.13 базовая прямая линия зоны наименьших значений (the minimum zone reference straight line): Арифметическое значение минимального расстояния между двумя параллельными линиями в плоскости, заключающей измеренные отклонения от прямолинейности.

I верхняя базовая прямая линия зоны минимальных положительных значении отклонения €ZK. 2 — средняя базовая прямая линия зоны минимальных знамений отклонения; 3 нижняя базовая прямая линия зоны минимальных отрицательных знамении отклонения £гх: 4 — измеренные знамения отклонения от прямолинейности; X — ось координат X. мм; — отклонения в направлении оси Zot прямолинейности перемещения по оси X. дм

Рисунок 7 — Пример базовой прямой линии зоны минимальных значений отклонения от прямолинейности по оси X в плоскости ZX

3.4.14 базовая прямая линия наименьших квадратов (the least squares reference straight line): Прямая линия, где сумма квадратов измеренных отклонений от прямолинейности минимальна.

Т базовая прямая линия наименьших квадратов; 2 наибольшее положительное знамение отклонения от прямолинейности - наибольшее отрицательное значение отклонения от прямолинейности 4 - измеренное отклонение от прямолинейности; X — ось координат X. мм; Е2х отклонения в направлении оси Z от прямолинейности перемещения по оси X. дм

Рисунок 8 — Пример базовой прямой линии минимальных квадратов отклонений от прямолинейности перемещения по оси X в плоскости ZX

3.4.15 базовая прямая линия коночной точки (the end-point reference straight line): Прямая линия. соединяющая первую и последнюю точки измеренных значений отклонения от прямолинейности.

1 - базовая прямая пиния коночной точки; 2 — наибольшее положительное отклонение от прямолинейности Е&3-- наибольшее отрицательное отклонение от прямолинейности £зд. * ~ измеренное отклонение от прямолинейности, а — первая точка длины измерения: Ь— последняя точка длины измерения. X — ось координат X. мм £zx — отклонения от прямолинейности по оси X в направлении оси Z, рм

Рисунок 9 — Пример базовой прямой линии конечной точки для проверки прямолинейности перемещения по оси X в плоскости ZX

3.4.16    угловая погрешность перемещения линейной оси (angular error motions of linear axis): Три угловых отклонения подвижного компонента от перемещения вдоль номинально заданной прямолинейной траектории.

Примечание 1 — Положительный знак угловой погрешности перемещения следует правилу «правой руки», описанному в ISO 841 (см. рисунок 3).

Примечание 2 — Имеют место три угловых отклонения вокруг трех взаимно перпендикулярных осей: одно вокруг оси заданного направления перемещения и два вокруг двух осей, перпендикулярных заданному направлению (см. рисунок 3). Вращение вокруг заданного направления перемещения можно называть «поворот» (roll*). Вращение вокруг оси, перпендикулярной направлению движения, называется терминами «наклон» или «опрокидывание» (tilt"). В международных стандартах различают два вида наклона. Для горизонтальной оси перемещения наклон вокруг вертикальной оси может называться термином yaw. а наклон вокруг горизонтальной оси — термином pitch*.

Примечание 3 — Угловая погрешность линейного перемещения функциональной точки включает воздействие от трех угловых отклонений. Если местоположение точки измерения не совпадает с функциональной точкой, воздействие угловых перемещений отличается от подобного в случае их совпадения (см. рисунок 10). При расчете отклонений траектории функциональной точки воздействие угловых отклонений учитывают для случаев несовпадения (см. рисунок 10).

Примечание 4 — Термины pitch и yaw* применимы только для горизонтальной оси перемещения.

3.4.17    угловое отклонение (angular deviation): Отклонение, показанное измерительным инструментом по направлению любой из трех взаимно перпендикулярных осей, измеренное на всем пути перемещения компонента.

3.4.18    угловая погрешность линейной оси (angular error of a linear axis): Величина наибольшего положительного углового отклонения, прибавленная к абсолютному значению наибольшего отрицательного углового отклонения, измеренная на всем пути перемещения компонента и рассчитанная в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений.

Аналогичных терминов в русском языке нет.

1 — перемещение по оси X; 2 — измеренные отклонений 3— измеренные отклонения £_Х),в функциональной точке 1 JFP1); 4 — измеренные отклонения E_w о функциональной точке 2 (FP2) [с учетом воздействия только С_сх); X — ось системы координат X, мм; £q{— угловое отклонение (наклон), ррад. £_хх — погрешность позиционирования, рм. d - разность между FP2 и FP1 по оси У (1000 мм для точечной диаграммы); FP1 функциональная точка 1; FP2 функциональная точка 2

Рисунок 10 — Пример воздействия углового отклонения £_сх на погрешность позиционирования £_хх

3.5 Термины для осей вращения

3.5.1 Общие положения

Определения в полном объеме, относящиеся к геометрической точности осей вращения (т. е. шпинделей, поворотных столов и других осей вращения), представлены в ISO 230-7. Некоторые важные определения приведены в данном подразделе.

3.5.2    ось вращения (axis of rotation): Отрезок линии, вокруг которой происходит вращение.

(ISO 230-7:2006. определение 3.1.5)

3.5.3    средняя осевая линия (axis average line): Представляющий величину местоположения оси вращения отрезок прямой линии, расположенной параллельно соответствующей оси координат.

(ISO 230-7:2006. определение 3.1.10)

3.5.4    погрешность перемещения оси вращения (axis of rotation error motion): Изменение местоположения и направления оси вращения относительно средней линии, являющееся функцией углового смещения оси вращения (см. рисунки 11 и 12).

Примечание 1 — Положительным направлением ошибочного линейного отклонения (смещения) является то. которое увеличивает величины положительных и уменьшает величины отрицательных позиций (координат) (см. ISO 841:2001, определение 5.2.1). Положительным направлением углового смещения является направление. соответствующее правилу «правой руки» в положительном направлении линейного перемещения (см. рисунок 1).

Примечание 2 — Отклонение (смещение) обозначается латинской буквой «£», дополняемой буквами, из которых первая обозначает наименование оси. соответствующей направлению смещения, а вторая — наименование оси. по которой осуществляется заданное перемещение.

Примечание 3 — Заимствовано из ISO 230-7:2006. определение 3.2.1.

1 — шпиндель (ротор); 2 — смешение оси вращения (относительно угла С); 3 -- средняя осевая линия; 4 — ось вращения (под углом С); 5 — корпус шпиндельной бабки (статор), а — стандартная ось координат

Рисунок 11 — Стандартные оси координат, ось вращения, средняя осевая линия и смещение оси вращения (оси С)

£_хс — радиальное смешение оси С а направлении оси X. £_вс — опрокидывание оси С вокруг оси У; £у_С — радиальное смешение оси С о направлении оси У; Е^- - угловое смещение положения оси С. измеренное отклонение углового позиционирования оси С: €%£ — аксиальное смешение оси С; £_дс — опрокидывание оси С вокруг оси X. а — стандартная ось координат

Рисунок 12 — Смещение оси вращения (см. ISO 230-7)

3.5.5    аксиальная погрешность перемещения (axial error motion): Смещение, нарушающее коаксиальность (соосность) между осью вращения и средней осевой линией.

[ISO 230-7:2006, определение 3.2.13]

3.5.6    радиальное смещение (radial error motion): Смещение в направлении, перпендикулярном средней осевой линии при определенном положении осей.

[ISO 230-7:2006. определение 3.2.10]

3.5.7    опрокидывание (tilt error motion): Смещение в угловом направлении относительно средней осевой линии.

[ISO 230-7:2006. определение 3.2.12]

3.5.8    сдвиг оси вращения (axis shift): Квазистатическое изменение местоположения и направления средней осевой линии из-за изменения окружающих условий.

Примечание 1 — Изменение окружающих условий, провоцирующее случаи сдвига оси. охватывает изменения температуры, нагрузки и скорости (см. ISO 230-7:2006. 3.7).

Примечание 2 — Погрешность местоположения и направления обозначается латинской буквой « Ео, дополненной буквами, из которых первая обозначает наименование оси. соответствующей направлению смещения, вторым знаком является цифра «0». а третья буква означает наименование оси перемещения (см. рисунок 13, а также приложение А).

£хсс погрешность позиционирования оси С в направлении оси X;    —    погрешность ориентации оси С в направлении

оси У. погрешность перпендикулярности оси С «. оси Y: £_У0С — погрешность позиционирования оси С в направлении оси У, Свес — погрешность ориентации оси С в направлении оси X: погрешность перпендикулярности оси С к оси У; а — стандартная

ось координат

Рисунок 13 — Погрешности позиционирования и ориентации средней осевой линии

3.5.9 эксцентриситет оси привода (eccentricity of a driven axis): Расстояние между осью привода и осью вращения, когда первая вращается вокруг второй и номинально параллельна ей (см. рисунок 14).

Примечание 1 — Эксцентриситет не является погрешностью, но находится в размерной зависимости от допусков.

1 — ось вращения; 2 — перемещаемая ось; 3 — установленный эксцентриситет Рисунок 14 — Эксцентриситет между перемещаемой осью и осью вращения

3.5.10 радиальный эксцентриситет оси вращения в заданной точке (radial throw of a rotary axis at a given point): Расстояние между связанной с осью вращения геометрической осью детали (или любого испытуемого объекта) и средней осевой линией, если обе эти оси не совпадают друг с другом (см. рисунок 15).

Примечание 1 — Геометрическая ось детали (или испытуемого объекта) устанавливается путем измерений детали (или испытуемого обьекта в целом), проводимых в различных положениях оси.

Примечание 2 — Если искажения формы детали (или испытуемого объекта) и погрешности радиального перемещения незначительные, радиальное смещение оси в заданной точке равно половине выбега (3.9.7). измеренного в этой точке.

1 —- геометрическая ось: 2 -■ ось вращения: 3 — выбег (биение); 4 - радиальное смещение Рисунок 15— Радиальное смещение и биение оси в заданной точке

3.5.11    угловая погрешность позиционирования (angular positioning error motion): Неожиданное перемещение по круговому направлению, в результате чего фактическая угловая позиция (ее достигает функциональная точка вращающегося компонента) отличается от заданной.

Примечание 1 — Положительный знак угловой погрешности позиционирования имеет место в направлении положительного углового перемещения (в соответствии с ISO 841).

Примечание 2 — Угловая погрешность позиционирования связана с дефектами углового позиционирования перемещающегося компонента и его системы управления позиционированием.

3.5.12    угловое отклонение позиционирования (angular positioning deviation); Разность между фактической угловой позицией, достигнутой перемещаемым компонентом, и заданной угловой позицией в плоскости, перпендикулярной средней осевой линии.

Примечание 1 — Положительный знак углового отклонения позиционирования имеет место в направлении положительного углового перемещения (см. рисунок 16).

Примечание 2 — ISO 230-2 определяет параметры и процедуру контроля точности позиционирования и повторяемости осей с ЧПУ.

Примечание 3 — Угловые отклонения позиционирования, измеренные в соответствии с требованиями ISO 230-2. устанавливают ограниченные показатели угловой погрешности перемещения.

7 — отрицательное направление перемещения оси С. 2 — заданная позиция; 3 — фактическая позиция: 4 -- угловое отклонение позиционирования

Рисунок 16 — Угловое отклонение позиционирования оси С

3.5.13    угловая погрешность позиционирования (angular positioning error), угловая точность позиционирования (angular positioning accuracy, accuracy of angular positioning): Величина наибольшего положительного углового отклонения позиционирования, прибавленная к абсолютному значению наибольшего отрицательного углового отклонения позиционирования, вычисленному в соответствии с определенными условиями.

Примечание — Определение применимо только к тем осям, которые не находятся под непрерывным числовым управлением. Угловую точность позиционирования осей с ЧПУ устанавливают и определяют в соответствии с ISO 230-2.

3.5.14    однонаправленная повторяемость периодической круговой подачи (unidirectional repeatability of angular indexing): Диапазон угловых отклонений позиционирования в результате ряда испытаний, в них приближение к любой заданной угловой позиции производится при одних и тех же условиях как по направлению, так и по скорости.

Примечание 1 — Эти параметры включают воздействие фиксации на каждой заданной позиции, где это приемлемо и имеется зазор.

Примечание 2 — Повторяемость осей с ЧПУ определяют и устанавливают в соответствии с ISO 230-2.

3.5.15    двунаправленная повторяемость периодической круговой подачи (bidirectional repeatability of angular indexing): Диапазон угловых отклонений позиционирования в результате ряда испытаний, в них приближение к любой заданной угловой позиции производится при одних и тех же условиях как по обоим направлениям, так и по скорости.

Примечание 1 — Эти параметры включают воздействие фиксации на каждой заданной позиции, где это приемлемо и имеется зазор.

Примечание 2 — Повторяемость осей с ЧПУ устанавливают и определяют в соответствии с ISO 230-2.

3.6 Термины для погрешностей параллельности и перпендикулярности осей перемещения

3.6.1 общие положения (general): На ориентацию осей перемещения относительно друг друга главным образом влияют геометрические дефекты узлов станка (например, центровка направляющих, несущих поверхностей). Однако линейные и угловые погрешности перемещения подвижных компонентов также оказывают влияние на ориентацию этих осей в виде возмущений/отклонений.

Таким образом, требует исключения воздействие локальных возмущений на собственной траектории оси и на базовом элементе, определение и измерение относительной ориентации между траекторией функциональной точки линейного перемещения компонента, а также:

a)    функциональными поверхностями (суппортом, салазками);

b)    прямой линией (осевой средней линией или линией пересечения плоскостей);

c)    траекторией функциональной точки на другом линейно перемещаемом компоненте.

Этой цели достигают посредством взаимосвязи соответствующей базовой прямой линии с траекторией линейного перемещения и базовой прямой линии или базовой плоскости с базовым элементом. Таким образом, в новые определения погрешностей перпендикулярности и параллельности, относящиеся к оси перемещения, не включены определения отклонений от прямолинейности и плоскостности (вопреки определениям, содержащимся в предыдущем издании ISO 230).

В определениях погрешностей параллельности, относящихся к осям линейного и вращательного перемещения, термин «параллельность» представлен как свойство двух прямых линий, имеющих один и тот же угол наклона к абсциссе общей плоскости координат (вопреки определениям, содержащимся в предыдущем издании ISO 230).

В определениях погрешностей перпендикулярности, относящихся к осям линейного и вращательного перемещения, термин «перпендикулярность» приведен как свойство двух прямых линий, угол между которыми составляет 90° (вопреки определениям, содержащимся в предыдущем издании ISO 230).

Параметры погрешностей ориентации осей координат обозначают следующими записями: первый знак после буквы «£» характеризует наименование оси. соответствующей направлению отклонения; второй знак, цифра «0». связан с выбранной стандартной (базовой) осью; третий знак означает наименование соответствующей оси координат (см. приложение А).

Пример 1 — Погрешность перпендикулярности оси Z относительно оси X обозначается кЕв(0Х\г*> если X является первой или второй осью, запись можно упростить — E&oz-

Содержание

1    Область применения.................................................................1

2    Нормативные ссылки.................................................................1

3    Термины и определения...................................... 2

3.1    Общие положения................................................................2

3.2    Термины для системы координат станка и номенклатуры перемещений...................2

3.3    Термины для статической упругой деформации и гистерезиса...........................3

3.4    Термины для линейных осей.......................... 3

3.5    Термины для осей вращения......................................................10

3.6    Термины для погрешностей параллельности и перпендикулярности осей перемещения.....15

3.7    Термины для других видов взаиморасположения между средними осевыми линиями.......20

3.8    Термины для многоосевого перемещения или кинематических испытаний.................22

3.9    Термины для геометрической точности функциональных поверхностей станка,

компонентов режущего инструмента и испытуемого образца...............................25

4    Допуски.......... 28

4.1    Общие положения...............................................................28

4.2    Допуски, применимые к функциональным поверхностям металлорежущего станка.

его компонентам и к опытным образцам ...............................................33

4.3    Дополнительные ограничительные условия, связанные с допусками.....................33

5    Погрешность измерений, методов контроля и измерительных инструментов..................33

6    Подготовка к испытаниям....................................................... 34

6.1    Установка станка перед испытаниями................ 34

6.2    Состояние станка перед испытаниями..............................................35

6.3    Оснастка и инструменты для испытаний ............................................35

7    Испытания станка на статическую упругую деформацию и гистерезис при воздействии

внешней силы........................................... 37

7.1    Общие положения................................... 37

7.2    Испытания станка на статическую упругую деформацию и гистерезис при воздействии

внешней силы ............... 37

7.3    Испытания станка на статическую упругую деформацию и гистерезис при воздействии

внутренних сил....................................................................39

7.4    Испытания для станков с осями вращения...........................................41

8    Испытания на геометрическую точность осей линейного перемещения.......................42

8.1    Общие положения...............................................................42

8.2    Испытания на отклонения от прямолинейности перемещения...........................43

8.3    Контроль погрешности позиционирования линейного перемещения......................48

8.4    Испытания перемещений на угловую погрешность....................................50

9    Испытание осей вращения на геометрическую точность...................................53

9.1    Ссылки на ISO 230-7............... 53

9.2    Погрешность позиционирования углового перемещения...............................53

10    Испытания осей перемещения на параллельность, перпендикулярность, соосность

и пересечение.................... 56

10.1    Параллельность осей перемещения ...............................................56

10.2    Коаксиальная погрешность средних осевых линий...................................62

10.3    Погрешность перпендикулярности осей перемещения................................64

10.4    Пересечение средних осевых линий................... 70

Пример 2 — Погрешность параллельности оси Z относительно оси W (в плоскости ZX) обозначается «Е_В(от».

Примечание — Фактическая траектория перемещаемого компонента, которому задано перемещение по номинально прямолинейной траектории, не является прямой линией. Выборочный контроль фактической траектории и ее предельные показатели установлены измерениями. Погрешности параллельности и перпендикулярности, относящиеся к перемещению линейных осей и осей вращения, определены с учетом угловой зависимости между стандартной прямой линией и измеренными отклонениями фактических траекторий.

Эти определения не следует путать с определениями погрешностей параллельности и перпендикулярности компонентов и функциональных поверхностей станка, приведенными в 3.9, где определения указанных параметров полностью согласованы с определениями о международных стандартах (например, ISO 1101).

3.6.2 погрешность параллельности между двумя осями линейного перемещения (parallelism error between two axes of linear motion). Угол между направлением базовой прямой линии траектории функциональной точки линейно перемещающегося компонента и другим линейным (заданным) компонентом. измеренный в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Примечание 1 — Положительный знак угла наклона следует правилу «правой руки» для осей вращения.

Примечание 2 — Погрешность параллельности имеет положительный знак, если разность между наклоном базовой прямой линии и наклоном линии, связанной с базой отсчета, стремится к положительному результату. Знак погрешности параллельности меняется на обратный, если стандартная ось и ось испытуемого образца меняются местами. Например, погрешность параллельности между осью Z(базовой) и осью W(осью образца) имеет знак, противоположный погрешности параллельности между осью IV (базовой осью) и осью Z (осью образца).

Примечание 3 — Отклонения от прямолинейности базовой оси и оси образца измеряют относительно общепринятого физического эталона прямолинейности. Для каждой из двух плоскостей координат погрешность параллельности между осями УУи Zобычно измеряют при помощи датчика линейного перемещения, установленного на корпусе бабки шпинделя и выполняющего измерения в (стационарных) точках на плоскости стола, в то время как осям IV и Z задано одновременное перемещение в противоположных направлениях. Угол наклона базовой прямой линии в совокупности с зарегистрированными показаниями датчика дает представление о погрешности параллельности.

Примечание 4 —Для примера, приведенного на рисунке 17. использованы уравнения (1)и (2):

£B(0W|Z = ez.zx " 9wzx •	(1)
eA(0W\Z = 0Z.YZ - 0W YZ -	(2)

Примечание 5 — Оценка погрешности параллельности, измеренной через короткие отрезки длины, может стремиться к незначительности.

3.6.3 погрешность параллельности между двумя осями вращения (parallelism error between two axes of rotation): Угол между направлением средней осевой линии вращающегося компонента и средней осевой линией другого вращающегося компонента (образца), рассчитанный в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Примечание 1 — Общепринятым эталоном для определения отклонений является положительное направление главной оси станка, связанной с осями вращения.

Примечание 2 — Погрешность параллельности имеет положительный знак, если разность между наклоном базовой прямой линии (оси шпинделя на рисунке 18) и наклоном линии, связанной с базой отсчета (оси С на рисунке 18). стремится к положительному результату.

Примечание 3 — Для примера, приведенного на рисунке 18. использованы уравнения (3) и(4):

^еВ<0С)СТ - ®С1,2Х ~ ^eC. ZX •    <³)

^еА|0С]С1 ^{= 0}CYZ - ⁰C.YZ.    <⁴>

11    Испытания кинематических перемещений по множеству осей..............................72

11.1    Общие положения..............................................................72

11.2    Линейные траектории....................................... 72

11.3    Круговые траектории............................................................73

11.4    Перемещение по конусу.........................................................80

11.5    Испытание на сферическую интерполяцию с помощью датчика линейных перемещений

и физического эталона сферической поверхности........................................81

11.6    Погрешность плоскостности поверхности, образуемой двумя осями линейного

перемещения......................................................................81

11.7    Специальные испытания.........................................................82

12    Испытания на геометрическую точность функциональных поверхностей станка.

Прямолинейность, плоскостность, перпендикулярность и параллельность.....................85

12.1    Погрешность прямолинейности функциональных поверхностей станка..................85

12.2    Плоскостность столов станков....................................................93

12.3    Положение и направление функциональных поверхностей...........................101

12.4    Погрешности прямоугольности или перпендикулярности между линиями и плоскостями... 111

12.5    Биение вращающихся компонентов..............................................116

Приложение А (справочное) Система координат металлорежущего станка и погрешности

позиционирования и ориентации..........................................118

Приложение В (справочное) Измерение опытного образца.............. 127

Приложение С (справочное) Перекрестные ссылки........................................129

Библиография......................................................................140

Алфавитный указатель терминов на русском языке.......................................141

Алфавитный указатель эквивалентов терминов на английском языке.........................143

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

и документов межгосударственным стандартам.............................145

Введение

Технический комитет ISO/TK 39 «Станки», подкомитет ПК 2 «Условия испытаний металлорежущих станков», принял решение о пересмотре и реструктуризации настоящего стандарта по следующим причинам:

a)    некоторые подразделы предыдущего издания ISO 230 частично перекрываются другими подразделами настоящего стандарта, устанавливающего новый порядок испытаний;

b)    по практическим причинам потребовалось модифицировать метод определения погрешностей параллельности и перпендикулярности с целью исключения погрешностей прямолинейности при наблюдении перемещений металлорежущего станка;

c)    возникла необходимость четкого разделения мехщу погрешностями перемещения по заданной траектории и дефектами функциональных поверхностей станка и обрабатываемых деталей;

d)    потребовалось принять во внимание новые достижения в области обработки резанием, а также новые методы измерения и измерительные инструменты;

e)    для иллюстрации новых прогрессивных методов измерения и измерительной аппаратуры, обеспечивающих более высокую точность и надежность измерения, потребовалось вновь включить в настоящий стандарт приложение А с соответствующими изменениями;

f)    для установления соответствия со всеми частями ISO 14253 введены соответствующие подразделы, касающиеся погрешности измерений.

ISO (Международная организация по стандартизации) является всемирным объединением национальных организаций по стандартизации (стран — членов ISO). Работа по подготовке международного стандарта, как правило, выполняется одним из технических комитетов ISO. Каждая страна-член, заинтересованная в тематике, для которой учрежден соответствующий технический комитет, имеет право быть представленной в нем. Взаимодействующие с ISO международные организации, как правительственные, так и неправительственные, также принимают участие в данной работе. ISO тесно сотрудничает с Международной электротехнической комиссией (МЭК) по всем вопросам стандартизации электротехники.

Международные стандарты разрабатывают в соответствии с правилами, заданными Директивами ISO/МЭК. часть 2.

Основной задачей технических комитетов является подготовка международных стандартов. Проект международного стандарта, принятый техническим комитетом, рассылают странам-членам на обсуждение. Для публикации стандарта в качестве международного требуется одобрение не менее 75 % стран-членов.

Особое внимание следует сосредоточивать на возможности отдельных элементов стандарта стать предметом патентного права. За идентификацию патентоспособности любых элементов стандарта ISO не несет никакой ответственности.

Международный стандарт ISO 230-1 подготовлен Техническим комитетом ISO/TK 39 «Станки», подкомитетом ПК 2 «Условия испытаний металлорежущих станков».

Настоящий стандарт состоит из следующих частей под общим названием «Нормы и правила испытаний металлорежущих станков».

-    часть 1. Геометрическая точность станков, работающих без нагрузки или в квазистатических условиях;

•    часть 2. Определение точности и повторяемости позиционирования осей с числовым программным управлением (ЧПУ);

•    часть 3. Определение теплового воздействия;

•    часть 4. Испытания на отклонение круговых траекторий для металлорежущих станков с ЧПУ;

•    часть 5. Определение уровня шума:

•    часть 6. Определение точности позиционирования диагоналей в горизонтальной и фронтальной плоскости (контроль диагональных перемещений);

•    часть 7. Геометрическая точность осей вращения;

•    часть 8. Вибрации (технический отчет);

-    часть 9. Расчет погрешности измерения для испытаний металлорежущих станков в соответствии с базовыми уравнениями, приведенными в ISO 230;

•    часть 10. Контактные измерительные системы для станков. Определение рабочих характеристик.

Следующая часть находится в стадии подготовки:

•    часть 11. Измерительные инструменты и их применение для геометрических испытаний металлорежущих станков (технический отчет).

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

НОРМЫ И ПРАВИЛА ИСПЫТАНИЙ СТАНКОВ Часть 1

Геометрическая точность станков, работающих на холостом ходу или в квазистатических условиях

Test code for machine tools.

Part 1. Geometric accuracy of machines operating under no-load or quasi-static conditions

Дата введения — 2021—08—-01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы контроля посредством геометрических и функциональных испытаний точности металлорежущих станков, работающих как без нагрузки, так и в квазистатических условиях. Данные методы применяют также к другим типам промышленных машин.

Настоящий стандарт распространяется на машины с силовым приводом, которые могут быть использованы для обработки металлов, дерева и т. д. путем удаления древесной или металлической стружки или пластической деформации.

Настоящий стандарт не распространяется на механизированные переносные ручные инструменты.

Настоящий стандарт касается контроля геометрической точности.

Настоящий стандарт не применим к функциональным испытаниям металлорежущих станков (вибрации. пробуксовки составных частей и т. д.) или к проверке характеристик (скорости, подач).

Настоящий стандарт не охватывает высокоскоростные перемещения станка в тех случаях, когда усилия обработки менее, чем усилия ускорения.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяется только указанное издание ссылочного стандарта. Для недатированных — последнее издание (включая все изменения к нему).

ISO 1. Geometrical Product Specifications (GPS) — Standard reference temperature for geometneal product specification and verification (Производственные геометрические требования. Стандартная температура для определения геометрических характеристик и верификации)

ISO 230-2, Test code for machine tools — Part 2: Determination of accuracy and repeatability of positioning of numerically controlled axes (Нормы и правила испытаний металлорежущих станков. Часть 2. Определение точности и повторяемости позиционирования осей с числовым программным управлением)

ISO 230-4. Test code for machine tools — Part 4: Circular tests for numerically controlled machine tools (Нормы и правила испытаний металлорежущих станков. Часть 4. Испытания на отклонения круговых траекторий для станков с числовым программным управлением)

ISO 230-6. Test code for machine tools — Part 6: Determination of positioning accuracy on body and face diagonals (Diagonal displacement tests) (Нормы и правила испытаний металлорежущих станков. Часть 6. Определение точности позиционирования диагоналей в горизонтальной и фронтальной плоскости (контроль диагональных перемещений))

Издание официальное

ISO 230-7. Test code for machine tools — Part 7: Geometric accuracy of axes of rotation (Нормы и правила испытаний металлорежущих станков. Часть 7. Геометрическая точность осей вращения)

ISO/TR 230-8. Test code for machine tools — Part 8: Vibrations (Нормы и правила испытаний металлорежущих станков. Часть 8. Вибрации. Технический отчет)

ISO 841. Industrial automation systems and integration — Numerical control of machines — Coordinate system and motion nomenclature (Системы промышленной автоматизации и интеграция. Числовоо программное управление станками. Системы координат и обозначение перемещений)

ISO 1101, Geometrical Product Specifications (GPS) — Geometrical tolerancing — Tolerances of form, orientation, location and run-out (Технические условия на геометрические параметры изделия. Установление геометрических допусков. Допуски на форму, ориентацию, позиционирование, биение)

ISO 12181-1:2011. Geometrical product specifications (GPS) — Roundness — Part 1: Vocabulary and parameters of roundness (Технические условия на геометрические параметры изделия. Округлость. Часть 1. Термины и параметры округлости)

ISO 12780-1:2011. Geometrical product specifications (GPS) — Straightness — Part 1: Vocabulary and parameters of straightness (Технические условия на геометрические параметры изделия. Часть 1. Термины и параметры прямолинейности)

ISO 12781-1:2011, Geometrical product specifications (GPS) — Flatness — Part 1: Vocabulary and parameters of flatness (Технические условия на геометрические параметры изделия. Часть 1. Термины и параметры плоскостности)

ISO 14253-Г, Geometrical Product Specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment — Part 1: Decision rules for proving conformance or non-conformance with specifications (Технические условия на геометрические параметры изделия. Контроль посредством обмера обрабатываемых деталей и необходимое измерительное оборудование. Часть 1. Правила составления заключения о соответствии или несоответствии техническим условиям)

3 Термины и определения

3.1    Общие положения

В настоящем стандарте применены термины по ISO 230-2, ISO 230-4. ISO 230-7, ISO 841, ISO 12181-1, ISO 12780-1 и ISO 12781-1 с дополнениями, содержащимися в этом разделе.

В настоящем стандарте использованы метрологические определения, учитывающие фактические перемещения, реальные линии и поверхности, доступные для проведения измерений, а также ограничения. вводимые самой конструкцией или практической возможностью геометрической верификации.

Примечание 1 — В настоящем стандарте во избежание недоразумений и с целью пояснения используемой лексики в некоторых случаях сохранены геометрические определения (определение смещения, биения и т. д.). Однако описание методов контроля, измерительного инструмента и допусков осуществлено на базе метрологических терминов.

Примечание 2 — Перечень терминов и определений приведен в Алфавитном указателе терминов.

3.2    Термины для системы координат станка и номенклатуры перемещений

3.2.1 Система координат станка

В настоящем стандарте использована прямоугольная система координат по «правилу правой руки» с тремя основными осями, обозначенными X. Уи Z, с осями вращения, обозначенными А Ви С соответственно (см. рисунок 1).

‘ Заменен. Действует ISO 14253-1:2017.

3.3 Термины для статической упругой деформации и гистерезиса

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.3.1    конструктивный контур (structural loop): Совокупность компонентов, поддерживающих соответствующее положение между двумя заданными объектами.

[ISO 230-7:2006. определение 3.1.13]

Примечание — Типичной парой заданных объектов являются режущий инструмент и обрабатываемая деталь: в тахом случае конструктивный контур включает шпиндель, подшипники, шпиндельную бабку, корпус шпиндельной бабки, направляющие станка и станину, зажимы для крепления режущего инструмента и заготовки. Для крупных станков частью конструктивного контура является также фундамент.

3.3.2    статическая упругая деформация (static compliance): Вызванное воздействием статического усилия (или момента) линейное (или угловое) смещение между двумя объектами, определяемое преимущественно конструктивным контуром, расположением и направлением действия прилагаемого усилия, а также положением и направлением интересующего перемещения.

Примечание 1 — Статическая упругая деформация взаимосвязана со статической жесткостью. Особое внимание привлекают побочные свойства статической упругой деформации.

Примечание 2 — Термин «перекрестная упругая деформация» употребляется в том случав, когда направления измерения смещений и усилий не совпадают.

3.3.3    люфт, мертвый ход (play): Результат нулевой жесткости на ограниченном диапазоне перемещения из-за зазора между компонентами конструктивного контура.

[ISO 230-7:2006. определение 3.1.21]

3.3.4    гистерезис (hysteresis): Линейное (угловое) смещение между двумя объектами в результате последовательного приложения и удаления равных усилий в противоположных направлениях.

[ISO 230-7:2006. определение 3.1.22]

3.3.5    гистерезис настройкиУналадки (setup hysteresis): Смещение различных компонентов станка в процессе ого настройки/наладки. испытания, обычно из-за потери связи между ними.

[ISO 230-7:2006. определение 3.1.22.1]

3.3.6    гистерезис станка (machine hysteresis): Смещение элементов конструкции станка под воздействием характерной нагрузки.

[ISO 230-7:2006. определение 3.1.22.2]

3.4 Термины для линейных осей

3.4.1    общие положения (general): В настоящем стандарте многие определения и испытания направлены на контроль погрешностей перемещения относительно друг друга компонентов станка, приводящих в движение режущий инструмент, и компонентов, приводящих в движение заготовку. Эти погрешности определяются и измеряются по положению и траектории функциональных точек.

3.4.2    функциональная точка (functional point): Точка по центральной оси режущего инструмента или другая связанная с компонентом металлорежущего станка точка, в которой режущий инструмент соприкасается с этим компонентом с целью удаления материала (см. рисунок 2).

1 — функциональная точка Рисунок 2 — Примеры функциональных точек

Примечание 1 — Функциональная точка — это единственная точка, которая может перемещаться по всему объему режущего инструмента в процессе его работы. В настоящем стандарте и стандартах, относящихся к специализированным металлорежущим станкам, обычно рекомендовано проводить контроль геометрических характеристик применительно к пробной наладхе/настройке, что дает представление о положении перемещаемого инструмента средней расчетной длины относительно гипотетического центра перемещаемой заготовки, условно размещенной в центре хода осей станка.

Примечание 2 — В настоящем стандарте для улучшения читаемости в определениях и испытаниях использовано выражение «функциональная точка на движущемся компоненте» вместо формально более точного выражения «движущаяся точка, представляющая положение инструмента и заготовки, движущихся относительно друг друга».

3.4.3    погрешность перемещения линейной оси (error motions of linear axis): Линейные и угловые отклонения компонента от заданной номинально прямолинейной траектории (см. рисунок 3).

Примечание 1 — Отклонения перемещения обозначены латинской буквой *£». сопровождаемой подстрочной надписью, в которой первой буквой является наименование оси. соответствующей отклонению от заданной траектории перемещения, а второй буквой — наименование оси перемещения (см. рисунок 3 и приложение А).

Примечание 2 — Линейное отклонение перемещения определено в 3.4.4. а угловое — в 3.4.16.

3.4.4    погрешность линейных перемещений линейной оси (linear error motions of linear axis): Отклонения по трем направлениям поступательного движения функциональной точки движущегося компонента, которому задано перемещение вдоль номинально прямолинейной траектории; одно из этих отклонений происходит в направлении номинального перемещения, а два других направлены под прямым углом к заданному направлению.

Примечание 1 — Линейное отклонение перемещения вдоль направления движения называется «погрешность линейного позиционирования» (3.4.5). Два других поступательных ошибочных перемещения называются «отклонение от прямолинейного перемещения» (3.4.8).

Примечание 2 — Линейное отклонение, измеренное в функциональной точке, включает воздействие угловых отклонений. Воздействия угловых отклонений различны, если положение точки измерения отличается от функциональной точки.

Примечание 3 — Если перемещаемый компонент не гложет рассматриваться как неподвижно закрепленное тело, например большой подвижный стол, испытания выполняют более чем в одной точке на перемещаемом компоненте.

1 -- заданное пикейное перемещение по оси X; Etл — угловое отклонение от перемещения вокруг оси А (поворот). £вх — угловое отклонение от перемещения вокруг оси В (поворот); £^-х — угловое отклонение от перемещения вокруг оси С (наклон); вхх~ линейная погрешность позиционирования по оси X; отклонения позиционирования по оси X; Еух " погрешность прямолинейности перемещения в направлении оси V; Еzx— погрешность прямолинейности перемещения в направлении оси Z

Рисунок 3 — Угловые и линейные отклонения перемещения компонента от заданного перемещения вдоль номинально прямолинейной траектории, параллельной оси X

3.4.5    погрешность позиционирования линейного перемещения (linear positioning error motion): Отклонение вдоль заданного направления движения, в результате которого фактическое местоположение. достигаемое функциональной точкой перемещаемого компонента, отличается от заданного на направлении движения.

Примечание 1 — Положительный знак отклонения позиционирования имеет место в положительном направлении движения (согласно ISO 841).

Примечание 2 — Погрешность линейного позиционирования зависит от дефектов самого перемещаемого компонента и системы управления им. Она не связана с динамическими характеристиками перемещаемого компонента и системой сервоконтроля его позиционирования.

3.4.6    линейные отклонения позиционирования (linear positioning deviatton): Разность между фактическим положением, достигнутым функциональной точкой на пути перемещения компонента, и его заданным положением.

Примечание 1 — Заимствовано из ISO 230-2:2006. определение 2.5.

Примечание 2 — Для определения точности позиционирования и повторяемости осей с ЧПУ отклонения позиционирования измеряются на специально выделенных интервалах в соответствии с требованиями ISO 230-2.

Примечание 3 — Отклонения позиционирования, измеренные в соответствии с требованиями ISO 230-2. устанавливают предельные показатели погрешностей позиционирования (см. рисунок 4).