Межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 230-4-2015 "Методика испытаний металлорежущих станков. Часть 4. Испытания на отклонения круговых траекторий для станков с ЧПУ" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 мая 2016 г. N 300-ст)

Test code for machine tools. Part 4. Circular tests for numerically controlled machine tools

Дата введения - 1 января 2017 г.

Введен впервые

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Подготовлен Открытым акционерным обществом "Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков" (ОАО "ЭНИМС") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 Внесен Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 октября 2015 г. N 81-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения Беларусь Казахстан Киргизия Россия Таджикистан	AM BY KZ KG RU TJ	Минэкономики Республики Армения Госстандарт Республики Беларусь Госстандарт Республики Казахстан Кыргызстандарт Росстандарт Таджикстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 мая 2016 г. N 300-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 230-4-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2017 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 230-4:2005 "Методика испытаний металлорежущих станков. Часть 4. Испытания на отклонения круговых траекторий для станков с числовым программным управлением" ("Test code for machine tools - Part 4: Circular tests for numerically controlled machine tools", IDT).

Международный стандарт подготовлен техническим комитетом по стандартизации ISO/TC 39 "Станки", подкомитетом 2 "Условия испытаний металлорежущих станков".

Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, и международных стандартов, на которые даны ссылки, имеются в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии.

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

6 Введен впервые

Введение

В настоящем стандарте приводятся следующие технические изменения:

- замена кругового гистерезиса Н на двунаправленное круговое отклонение G(b) в связи со сложностью оценки кругового гистерезиса Н с помощью обычных метрологических инструментов, а также в связи с тем, что двунаправленное круговое отклонение G(b) обладает той же информацией;

- введение среднего двунаправленного радиального отклонения D;

- упоминание измерения и погрешности;

- включение параметров G(b) и D в приложение А;

- изменение формулировок пунктов 3.8 и В.3.1.

1 Область применения

Настоящий стандарт определяет методы испытания и оценки двунаправленного кругового отклонения, среднего двунаправленного радиального отклонения, кругового и радиального отклонения круговых траекторий, которые возникают в связи с одновременными перемещениями по двум линейным осям.

Измерительные приборы по ISO 230-1, пункт 6.63.

2 Нормативные ссылки

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).

ISO 230-1, Test code for machine tools - Part 1: Geometric accuracy of machines operating under no-load or finishing conditions (Испытания станков. Часть 1. Геометрическая точность станков, работающих на холостом ходу или в режиме чистовой обработки).

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины и определения:

3.1 номинальная траектория (nominal path): Круговая траектория, программируемая и управляемая ЧПУ, определяемая ее диаметром (или радиусом), положением ее центра и ее ориентацией в рабочей зоне станка и представляющая собой как целую окружность, так и ее часть с минимальным углом 90°.

3.2 фактическая траектория (actual path): Траектория, воспроизведенная станком, запрограммированным на прохождение номинальной траектории.

3.3 двунаправленное круговое отклонение (bi-directional circular deviation) G(b): Минимальное радиальное расстояние между двумя концентрическими окружностями (окружностями минимальной зоны), включающее две фактические траектории, причем движение по одной траектории происходит по ходу часовой стрелки, а по другой - против хода часовой стрелки.

См. рисунок 1.

Примечание 1 - Двунаправленное круговое отклонение G(b) можно оценить как диапазон максимальных радиальных отклонений от среднеквадратичной окружности. Среднеквадратичная окружность вычисляется из двух траекторий, т.е. траектории по часовой стрелке и против часовой стрелки.

Примечание 2 - Двунаправленное круговое отклонение G(b) не включает погрешности настройки, т.е. погрешности центрирования измерительного инструмента.

Примечание 3 - Измерение двунаправленного кругового отклонения G(b) требует использования испытательного оборудования только с калибровкой измерений смещения (нет необходимости калибровать измерение длин для диаметра траектории). Измерения радиального отклонения F и среднего двунаправленного радиального отклонения D требуют применения испытательного оборудования как с калибровкой по длине, так и с калибровкой по смещению (см. приложение А).

Примечание 4 - Линия, расположенная в плоскости, называется круговой, если все ее точки находятся между двумя концентрическими окружностями, радиальное расстояние между которыми не превышает заданного значения (см. рисунок 2, а также ISO 230-1, 6.61).

Примечание 5 - Обозначение G(b) относится к измерениям только с помощью наружного измерительного оборудования, например, как описано в ISO 230-1, пункт 6.63. Результаты испытаний на отклонения круговых траекторий с использованием сигнала обратной связи обозначаются как "двунаправленное круговое отклонение с использованием сигнала обратной связи, ," см. приложение Е.

Рисунок 1 - Измерение двунаправленного отклонения

3.4 круговое отклонение (circular deviation) G: Минимальное радиальное расстояние между двумя концентрическими окружностями, описывающими фактическую траекторию (окружности минимальной зоны) по часовой стрелке или против часовой стрелки контурной траектории и которое может быть оценено как максимальный радиальный диапазон среднеквадратичной окружности.

См. рисунок 2.

Рисунок 2 - Измерение кругового отклонения G

Примечание 1 - Примечания для двунаправленного кругового отклонения G(b) относятся к круговому отклонению G. Информацию о различиях между круговым отклонением G и радиальным отклонением F см. приложение А.

Примечание 2 - Обозначение G относится только к измерениям с помощью внешних измерительных инструментов, например, описанных в ISO 230-1, 6.63. Результаты испытаний на отклонения круговых траекторий с использованием сигнала обратной связи должны обозначаться как круговое отклонение с использованием сигнала обратной связи , см. приложение D.

3.5 радиальное отклонение (radial deviation) F: Отклонение между фактической траекторией и номинальной, когда центр номинальной траектории получается или

a) от центровки измерительных приборов на станке, или

b) на основе анализа по методу наименьших квадратов только для целой окружности.

Примечание 1 - Положительные отклонения измеряются от центра окружности, а отрицательные - к центру окружности (см. рисунок 3). Радиальное отклонение задается максимальным значением , и минимальным значением .

Примечание 2 - Погрешности настройки могут быть включены в радиальное отклонение F, это относится только к вышеприведенному перечислению а).

Примечание 3 - Различия между радиальным отклонением F и круговым отклонением G см. в приложении А.

Рисунок 3 - Измерение радиального отклонения F

3.6 среднее двунаправленное радиальное отклонение (mean bi-directional radial deviation) D: отклонение между радиусом номинальной траектории и радиусом окружности, полученной по методу наименьших квадратов по двум фактическим траекториям, где одна траектория обеспечивается движением по часовой стрелке, а другая - против часовой стрелки.

Примечание - Различия между средним двунаправленным радиальным отклонением D и двунаправленным круговым отклонением G(b) см. в приложении А.

3.7 идентификация осей (identification of axes): Обозначение осей, при движении которых получается фактическая траектория.

3.8 направление обхода (sense of contouring): Ряд указателей, обозначающих направление обхода контура (обход по часовой стрелке/против часовой стрелки).

Примечание - Порядок указателей совпадает с порядком, в котором дуга окружности пересекает положительный экстремум каждой оси. Например, обозначает круговое отклонение против хода часовой стрелки, т.к. дуга против хода часовой стрелки в плоскости XY пересекает ось Х+, за которой сразу же следует ось Y+. В случае двунаправленного результата указатели обозначают направление первой дуги.

4 Условия испытаний

4.1 Условия окружающей среды

Если температуру окружающей среды можно контролировать, то необходимо установить 20°С. В противном случае, показания измерительного прибора и номинальные показания станка должны быть отрегулированы для получения результатов, откорректированных для температуры 20°С (только для измерений радиальных отклонений).

Станок и, если применимо, измерительные приборы должны находиться в испытательной среде достаточно долго, чтобы достигнуть устойчивого температурного состояния перед испытанием. Они должны быть защищены от сквозняков и внешнего излучения таких, как солнечный свет, обогреватели и т.д.

4.2 Испытуемый станок

Станок должен быть полностью собран и находиться в работоспособном состоянии. Все необходимые операции выравнивания и функциональные проверки должны быть завершены перед началом испытаний.

Испытания круговых траекторий должны проводиться на станке в ненагруженном состоянии, т.е. без заготовки.

4.3 Прогрев станка

Перед проверкой станка необходимо предварительно провести процесс его прогрева, указанный производителем станка и/или согласованный между поставщиком/производителем и пользователем.

Если другие условия не указаны, то предварительные движения узлов могут быть ограничены только теми перемещениями, которые необходимы для установки измерительных приборов.

4.4 Параметры испытаний

Параметрами для проведения испытания являются:

a) диаметр (или радиус) номинальной траектории;

b) контурная подача;

c) направление обхода - по часовой стрелке или против часовой стрелки в соответствии с 3.8;

d) движение осей станка, производящее фактическую траекторию;

e) расположение измерительных инструментов в рабочей зоне станка;

f) температура (температура окружающей среды, температуры измерительных инструментов, температура станка) и коэффициент расширения (для станка, для измерительного инструмента), применяемые только для компенсации среднего двунаправленного радиального отклонения D и радиального отклонения F;

g) метод сбора данных (область измерения данных, если отличается от 360°, точки начала и завершения фактического движения, количество точек измерения, принятых для цифрового сбора данных, а также применяется или нет процесс усреднения данных);

h) любые процедуры компенсации станка, применяемые в течение испытания;

i) позиции подвижных рабочих органов или подвижных элементов по осям, которые не подвергаются испытаниям.

4.5 Калибровка измерительного инструмента

Для проверки среднего двунаправленного радиального отклонения D и радиального отклонения F должен быть известен номинальный размер контрольно-измерительного инструмента.

Примечание - Для испытаний круговых испытаний с использованием сигнала обратной связи см. приложение D.

4.6 Погрешность измерения

Основными составляющими погрешности испытания двунаправленного кругового отклонения G(b) и кругового отклонения G являются:

- погрешность измерения испытательного оборудования;

- воспроизводимость станка, контролируемая, например, путем повторения испытания круговых траекторий;

- температурный дрейф станка и/или испытательного оборудования, контролируемый, например, с помощью проверки постоянства в соответствии с [1].

Основными составляющими погрешности испытания среднего двунаправленного радиального отклонения D и радиального биения F являются:

- составляющие для отклонений G(b) и G (см. выше);

- погрешность измерения температуры станка и испытательного оборудования [вызванная неточностью температурного датчика(ов) и неточностью расположения температурного датчика(ов)];

- погрешность коэффициентов теплового расширения станка и испытательного оборудования (применяемых для компенсации до 20°С).

5 Процедура испытания

Для определения двунаправленного кругового отклонения G(b) и среднего радиального отклонения D необходимо последовательно провести измерения двух фактических траекторий: одну - почасовой стрелке, а другую - против часовой стрелки.

Все данные, полученные в процессе измерения фактической траектории (включая любые пики в точках возврата) должны использоваться в расчетах.

Для измерения радиального отклонения F, части окружности погрешности установки инструмента необходимо минимизировать.

6 Представление результатов

Наиболее предпочтителен графический способ представления результатов с указанием численных результатов следующих измерений:

a) двунаправленное круговое отклонение G(b);

b) среднее двунаправленное радиальное отклонение D при корректировке температуры до 20°С;

c) круговые отклонения G, для направлений обхода по ходу часовой стрелки и/или против хода часовой стрелки;

d) радиальные отклонения, и , для направлений обхода по ходу часовой стрелки и/или против хода часовой стрелки при корректировке температуры до 20°С.

Типовые примеры представления результатов испытаний показаны на рисунках 4, 5 и 6.

Примечание - Для большей ясности результаты измерений приведены на трех рисунках настоящего стандарта. В отчете об испытании эти три рисунка могут быть скомпонованы в один.

Отчет об испытании должен содержать следующее:

- дату проведения испытания;

- название станка;

- измерительное оборудование;

- параметры испытания (см. 4.4).

Масштаб увеличения графического представления должен быть указан.

Погрешность испытаний должна быть указана.

7 Пункты, подлежащие согласованию между поставщиком/производителем и потребителем

Следующие пункты подлежат согласованию между поставщиком/производителем и потребителем:

a) процедура прогрева, предшествующая испытанию (см. 4.3);

b) параметры испытания (см. 4.4);

c) какие данные о результатах испытания для двунаправленного кругового отклонения G(b), среднего двунаправленного радиального отклонения D, кругового отклонения G и/или радиального отклонения F [перечисления от а) до d) раздела 6] требуются и какие необходимо представить.

Дата испытания: гг/мм/дд		Дата испытания: гг/мм/дд
Название станка: xyz		Название станка: xyz
Измерительный инструмент: abc		Измерительный инструмент: abc
Параметры испытания:		Параметры испытания:
диаметр номинальной траектории	40 мм	диаметр номинальной траектории	250 мм
контурная подача	500 мм/мин	контурная подача	1000 мм/мин
направление обхода	-	направление обхода	от +Х к +Y
испытываемые оси станка (X, Y, Z):	XY	испытываемые оси станка (X, Y, Z):	XY
Положение измерительного инструмента:		Положение измерительного инструмента:
- центр окружности (X/Y/Z)	250/250/100 мм	- центр окружности (X/Y/Z)	250/250/300 мм
- сдвиг относительно исходной точки инструмента		- сдвиг относительно исходной точки
(X/Y/Z)	0/0/-80 мм	инструмента (X/Y/Z)	0/0/-80 мм
- сдвиг относительно исходной точки		- сдвиг относительно исходной точки
заготовки (X/Y/Z)	0/0/30 мм	заготовки (X/Y/Z)	0/0/230 мм
Метод сбора данных:		Метод сбора данных:
- начало	4-й квадрант	- начало	4-й квадрант
- конец	4-й квадрант	- конец	4-й квадрант
- количество точек измерения		- количество точек измерения
(только цифровые)	1500	(только цифровые)	1800
- усреднение данных	не применялось	- усреднение данных	не применялось
Применение компенсации	не применялось	Применение компенсации	не применялось
Позиции осей, не проходящих испытания Z = 150 мм		Позиции осей, не проходящих испытания Z = 350 мм

Рисунок 4 - Пример представления данных для двунаправленного кругового отклонения G(b) и среднего двунаправленного радиального отклонения D

Рисунок 5 - Пример представления данных для радиального отклонения G

Дата испытания: гг/мм/дд	Название станка: xyz			Измерительный инструмент: abc
Параметры испытания:
диаметр номинальной траектории			150 мм
контурная подача			300 мм/мин
направление обхода			от + Y к +Х
испытываемые оси станка (X, Y, Z):			XY
Положение измерительного инструмента:
- центр окружности (X/Y/Z)				250/250/100 мм
- сдвиг относительно исходной точки инструмента (X/Y/Z)				0/0/-80 мм
- сдвиг относительно исходной точки заготовки (X/Y/Z)				0/0/30 мм
Температура
- температура окружающей среды			22°С
- температура измерительного инструмента			22°С
- температура станка			22°С
Метод сбора данных:
- начало		4-й квадрант
- конец		4-й квадрант
- количество точек измерения		(только цифровые)			1800
- усреднение данных		не применялось
Применение компенсации		температура
Позиции осей, не проходящих
испытания		Z = 150 мм

Рисунок 6 - Пример представления данных для радиального отклонения F

Библиография

[1]	ISO/TR 16015:2003	Geometrical product specification (GPS) - Systematic errors and contributions to measurement uncertainty of length measurement due to thermal influences (Геометрическая спецификация продукта. Систематические ошибки и неточности измерений параметров длины из-за термических воздействий)
[2]	ISO 230-2:2014	Test code for machine tools - Part 2: Determination of accuracy and repeatability of positioning of numerically controlled machine tools (Испытания станков. Часть 2. Определение точности и повторяемости позиционирования осей с числовым программным управлением)